УДК 669.046.558.5:669.046:5181.669.71
ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ИНЖЕКТИРОВАНИЯ АЛЮМИНИЯ ДЛЯ РАСКИСЛЕНИЯ МЕТАЛЛА ПРИ ВЫПУСКЕ ИЗ ДСП НА МОЛДАВСКОМ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОМ ЗАВОДЕ
© Деревянченко Игорь Витальевич; Кучеренко Олег Леонидович; Репин Игорь Владимирович; Кирилюк Юрий Николаевич, ОАО «Молдавский металлургический завод»;
Шумахер Эдгар Эвальдович, Фирма TECHCOM, Германия; Лайманн Максим, фирма «ДАР Металл АГ»
Предложена технология инжектирования катаных гранул алюминия взамен литых в процессе предварительного раскисления металла при выпуске из дуговой сталеплавильной печи.
Ключевые слова: выпуск, дуговая сталеплавильная печь, раскисление, установка инжектирования, катаные гранулы алюминия.
Сортамент сталей Молдавского металлургического завода включает в себя низко- и особо низкоуглеродистые марки, к которым относятся SAE 1005...SAE 1008, C4D...C9D, E46D, 05кп, ст1кп, Св08, производимые по соответствующим международным стандартам (ASTM A510M, DIN EN 10016 и др.), а также по контрактам с заказчиками. Доля указанного сортамента в общем объеме производства составляет 17-20%.
Особенностью производства стали низкоуглеродистого сортамента является обеспечение в готовом продукте содержания углерода на уровне 0,02-0,08%. Это требование достигается разработанной технологией выплавки и внепечной обработки, предусматривающей получение в печи высокоокисленного расплава, проведение глубинного раскисления и легирования в период выпуска, с последующей обработкой на установке ковш-печь, а для отдельных марок и на вакуу-маторе.
Основным процессом, определяющим эффективность и экономичность внепечной обработки, является предварительное раскисление металла на выпуске из печи. На ММЗ, как и на многих других предприяти-
ях, для предварительного раскисления низкоуглеродистых сталей используется алюминий. Это обусловлено его высоким химическим сродством к кислороду, относительной доступностью и дешевизной в сравнении с материалами-аналогами. Специфика использования алюминия определяется его физическими свойствами, такими как низкая плотность (2,7 т/м3) и высокая пи-рофорность.
Существующая на ММЗ технология предусматривает предварительное раскисление стали стандартной чушкой вторичного алюминия, присаживаемой на выпуске из ДСП, со средним расходом чушкового алюминия 1,5 кг/т [1].
В 2004-2005 гг. на ММЗ совместно с фирмой ТЕСНСОМ (Германия) проведен ряд исследовательских работ с целью оптимизации процесса предварительного раскисления [2]. Одна из них предусматривала использование гранул алюминия взамен слитков по технологии ASIS. Гранулированный алюминий является продуктом механической переработки алюминиевого лома - листы, профиль, строительные отходы и упаковочные материалы [3]. В процессе переработки
Подача гранул алюминия на выпуск
Подача гранул алюминия на выпуск
Подача гранул алюминия на выпуск
Сброс давления воздуха
В
Подача гранул алюминия на выпуск
Рис. 1. Схема установки ASIS для вдувания однокомпонентного (а) и многокомпонентного (б) материала
Установка для вдувания алюминиевого гранулята
Графитовые электроды Кожух печи
Расплав
Качающийся кантователь
Цилиндрический кантователь
Сталеразливочный ковш Рис. 2. Технологическая схема ASIS
на специализированном оборудовании проводится измельчение и укатывание материала, в результате чего получают гранулы сферической формы диам. 1-4 мм. За счет наличия пустот, получаемых при укатывании, а также малого диаметра частиц, удельная площадь поверхности гранулы существенно выше аналогичного показателя чушкового алюминия (гранулы алюминия - 1,8 м2/кг, слиток - 0,02 м2/кг) [3]. Наличие большой удельной площади поверхности приводит к ускорению процесса реакции материала с активным кислородом расплава, при этом время, необходимое для расплавления гранул, и потери при контакте с атмосферой сводятся к минимуму.
Результаты работы контролировали по следующим параметрам: технологичность присадки, степень остаточной окисленности расплава на УКП, усвоение легирующих элементов. Наилучшие результаты присадки гранул алюминия получены при его подаче в потоке сжатого воздуха с помощью специализированной инжекционной установки в струю выпускаемого металла. Для обеспечения эффективной подачи гранул в струю трасса подачи оснащалась термостойкой фурмой. На рис. 1 представлены принципиальные схемы-модификации инжекционной установки ASIS, 5 обеспечивающие возможность присадки как одно* Характеристики алюминиевых гранул
Параметры Гранулы алюминия
катаные литые
Фракционный состав, мм 1-4 4-6
Плотность, т/м3 2,02 2,65
го материала, так и смеси из нескольких материалов. При этом в зависимости от свойств материала подача может осуществляться как через верхнюю, так и через донную часть установки.
На основании полученных результатов в технологический процесс внепечной обработки стали низкоуглеродистого сортамента на ММЗ внедрена технология ASIS (Aluminium Schrott Injektion in Stahlstrahl, пат. 2286393 РФ), предусматривающая подачу гранул алюминия в струю выпускаемого металла (рис. 2).
Использование инжекционной установки позволило значительно снизить расход алюминия, осуществить подачу раскислителя при полном исключении ручного труда, автоматизировать процесс раскисления стали на выпуске и при этом обеспечить автоматический и точный учет расхода материала.
Учитывая положительный опыт инжектирования алюминия в расплав, в 2009 г. проведена исследовательская работа по использованию помимо катаных гранул алюминия (рис. 3) литых гранул (рис. 4). Литые гранулы получают путем переплава алюминиевого лома и отходов, при сливе расплава через сито-дозатор в воду, в результате чего образуются гранулы фракцией 4-6 мм.
Плотность литых гранул на 0,63 т/м3 или 31,1% больше показателя накатанного материала (см. таблицу), что объясняется технологией производства раскислителя. Определяющим фактором является кинетическая (проникающая) энергия инжектируемых в металл гранул, обеспечивающая протекание реакции раскисления не на поверхности струи, а в самой толще расплава.
Рис. 3. Катаные гранулы алюминия
Рис. 4. Литые гранулы алюминия
Инжекционная установка ASIS позволяет осуществить универсальное использование и литых, и катаных гранул различной плотности и фракционного состава (в пределах 1-7 мм) посредством гибкого регулирования давления и тем самым - кинетической (проникающей) энергии в процессе присадки того или иного сорта гранулированного алюминия непосредственно в толщу расплава.
Исследования проводили при производстве стали низкоуглеродистых марок SAE 1006 и SAE 1008. Подачу литых гранул алюминия осуществляли при помощи инжекционной установки ASIS. Результаты испытаний свидетельствуют о том, что при равных условиях выпуска из печи (температура и окисленность металла) и
равных конечных показателях (расход ферросплавов, содержание легирующих элементов и коэффициенты их усвоения) расход гранулированного алюминия составил 1,01 кг/т, что на 33,5% ниже расхода чушкового алюминия (1,52 кг/т).
При производстве стали марки SAE 1006 в 20042005 гг., с использованием для предварительного раскисления алюминия в слитках его расход составил 1,52 кг/т. После внедрения на ММЗ технологии ASIS в 2007-2009 гг. расход гранулированного алюминия составил 1,01 кг/т.
Выводы. В условиях ОАО ММЗ совместно с фирмой TECHCOM внедрена и успешно освоена технология ASIS, предусматривающая инжектирование гранул алюминия в струю расплава на выпуске из печи.
Использование оборудования, обеспечивающего выполнение технологии ASIS, позволило автоматизировать процесс использования раскислителя, исключить ручной труд и обеспечить точный учет используемого алюминия.
Определены оптимальные требования к инжектируемому материалу, обеспечивающие высокие технологические показатели предварительного раскисления.
Применение технологии ASIS при производстве низкоуглеродистого сортамента стали позволило снизить расход алюминия на 33,5%.
Библиографический список:
1. Вяткин Ю.Ф., Вихлевщук В.А., Поляков В.Ф. и др.
Ресурсосберегающая технология раскисления стали алюминием в ковше//Черная металлургия: Бюл. НТиЭИ. - 1990. -№ 6. - С. 53-55.
2. Савьюк А.Н., Шумахер Э.А., Деревянченко И.В. и др. Опыт внедрения ресурсосберегающей технологии раскисления стали на Молдавском металлургическом заводе // Черная металлургия: Бюл. НТЭиИ. - 2007. - № 2. - С. 32-35.
3. Штратемайер С., Зенк Д., Гроссе А., Курт Б. Свойства гранулированного алюминия, полученного механическим способом и предназначенного для раскисления // Черные металлы. - 2007. - № 4. - С. 43-48.
USE OF ALUMINIUM INJECTION TECHNOLOGY FOR METAL DEOXIDATION AT TAPPING FROM EAF AT MOLDOVA STEEL WORKS
© Derevyanchenko I.V., Kucherenko O.L., Repin I.V., Kirilyuk Yu. N., Shumakher E.E., Laimann M.
The technology of injecting of cast aluminium granules instead of rolled ones in the process of preliminary deoxidation in electric steel furnace while tapping was developed.
Keywords: metal tapping, electric steel furnace, deoxidation, injecting unit, rolled aluminium granules.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.