5 Специальная часть

5.1 Методы внепечной обработки на снижение вредных примесей в стали

5.1.1 Продувка металла аргоном

При продувке металла в ковше происходит выравнивание химического состава и температуры металла по высоте ковша, что подтверждено многочисленными исследованиями и производственной практикой. Известно, что при разливке металла, обработанного на ковше-печи, резко снижается разброс по химическому составу стали, отлитой в изложницы (начало, середина, конец разливки) и на МНЛЗ. По высоте ковша разница в содержании таких элементов как кремний и марганец, может достигать 0,05- 0.15 % абс. После продувки стали инертным газом эта разница не превышает 0,01-0,03 %.

Одним из параметров состояния жидкой стали, определяющих ее качество, является температура разливки, оказывающая влияние на состояние поверхности слитка образование трещин, усадочных дефектов, заворотов, подкорковых пузырей и т. д. Поэтому разливать сталь необходимо при определенной для данного химического состава температуре, которая должна быть одинаковой по всему объему металла в ковше. Однако в обычных условиях производства, вследствие градиента температуры по глубине ванны (мартеновские печи, ДСП без донной продувки) и неравномерного охлаждения жидкой стали при подъеме ее уровня в ковше во время выпуска и по его окончании, температура стали в объеме ковша может

существенно отличаться и разница температур по высоте ковша достигает 20-50 С.

Усреднение температуры металла в ковше отчетливо проявляется по ходу разливки, те по мере поступления последовательно расположенных и недостаточно перемешиваемых естественным путем слоев металла. При разливке происходит повышение температуры металла по мере выхода из ковша относительно колодного придонного слоя металла, а затем понижение температуры вследствие общего охлаждения металла. Перепад температур составляет при мерно 20-25°С, но может достигать 50°С и более. После продувки металла в ковше аргоном, вследствие выравнивания температуры по высоте ковша, ее повышение по мере выхода придонного слоя не происходит, а имеет место лишь общее постепенное снижение температуры стали по ходу разливки на 20-30°С.

Удаление неметаллических включений из стали и ассимиляция (поглощение) их шлаком при перемешивании расплава инертным газом происходит по следующей схеме: всплывание крупных включений – коагуляция (укрупнение) их в потоке расплава за счет образующегося градиента скоростей - флотация (слияние) мелких включений всплывающими пузырьками газа. В процессе удаления неметаллических включений степень влияния этих факторов изменяется, и для получения особо чистой стали превалирующее значение имеют два последних.

Установлено, что степень рафинирования (уменьшение количества неметаллических включений, доля от общего их количества) определяется интенсивностью продувки и турбулизацией процесса. Сопоставляя величины степени рафинирования с соответствующими фотографиями траекторий движения пузырьков газа можно установить, что начало их вибрации приводит к резкому снижению степени рафинирования. Кроме того на степень рафинирования существенно влияют количество и размер пузырьков

Таким образом, с целью более эффективною рафинирования стали от неметаллических включений продувка должна осуществляться на максимальной плошали максимальным количеством пузырьков и интенсивностью, не допускающей их виб­рации. Наиболее полно эти условия реализуются при продувке расплава через пористые швы линии. Однако на практике изготовление и особенно обслуживание такого днища сталеразливочного ковша затруднительно. Поэтому способ продувки пока не получил широкого распространения.

В существующих условиях рекомендуется использовать сталеразливочные ковши с двумя пористыми пробками, а продувку осуществлять с низкой интенсивностью, особенно после образования жидкоподвижного шлака, присадки раскислителей и легирующих. При этом визуально должно наблюдаться слабое оголение «аргонного пятна» без видимого движения металла.