научная статья по теме ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ ДВУХРУЧЬЕВОЙ КОВШ С КАМЕРАМИ ДЛЯ ПЛАЗМЕННОГО ПОДОГРЕВА ЖИДКОГО МЕТАЛЛА Металлургия

Текст научной статьи на тему «ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ ДВУХРУЧЬЕВОЙ КОВШ С КАМЕРАМИ ДЛЯ ПЛАЗМЕННОГО ПОДОГРЕВА ЖИДКОГО МЕТАЛЛА»

УДК 621.746.32

ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ ДВУХРУЧЬЕВОЙ КОВШ С КАМЕРАМИ ДЛЯ ПЛАЗМЕННОГО ПОДОГРЕВА ЖИДКОГО МЕТАЛЛА*

© Пак Юрий Алексеевич, канд. техн. наук, e-mail: unnaio@mail.ru; Филиппов Георгий Анатольевич, д-р техн. наук, e-mail: iqsi2@yandex.ru; Юсупов Дамир Ильдусович, e-mail: spt_yusupov@mail.ru ФГУП «ЦНИИчермет им. И.П.Бардина». Россия, Москва

Тюфтяев Александр Семенович, канд. техн. наук, e-mail: astpl@mail.ru; Исакаев Магомед-Эмин Хасаевич, д-р техн. наук, e-mail: e-isakaev@mail.ru ООО «АГНИ-К». Россия, Москва

Сарычев Борис Александрович, канд. техн. наук, е-mail: infommk@mmk.ru ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат». Россия, г. Магнитогорск Статья поступила 15.05.2013 г.

Разработан и опробован промежуточный двухручьевой ковш усовершенствованной конструкции с камерами для плазменного подогрева жидкой стали, обеспечивающий улучшение массо- и теплообменных процессов. Определены конструктивные особенности ковша, позволяющие повысить скорость поступления металла в зону высокотемпературной плазмы для улучшения условий подогрева и равномерного распределения температуры металла в объеме ковша. Подготовлены два промежуточных ковша разработанной конструкции и проведено опытно-промышленное опробование установки плазменного подогрева стали при разливке стали на МНЛЗ-4 в ККЦ ОАО «ММК».

Ключевые слова: непрерывная разливка стали; промежуточный ковш; камера для плазменного подогрева металла; приемный отсек, разливочный отсек, переливные каналы; отбойник; распределение температуры металла в камере нагрева; перемешивание металла.

Развитие технологических процессов непрерывной разливки стали изменило роль промежуточного ковша (ПК) как распределительного устройства для поступления металла в кристаллизаторы МНЛЗ с использованием комплекса технологических приемов, обеспечивающих повышение качества стали. Накопленный опыт показывает, что использование ПК простейшей конструкции не может обеспечить все возрастающие требования к качественным характеристикам непрерыв-нолитой заготовки (НЛЗ). Конструкция ПК должна исключить влияние на жидкий металл таких источников загрязнения, как эрозия огнеупоров, повторное окисление, взаимодействие с ковшовым шлаком, обеспечить коагуляцию, всплыва-ние и удаление неметаллических включений (НВ) в результате правильной организации движения металла без появления застойных зон и укороченных путей. Кроме того, конструкция ковша должна обеспечивать использование дополнительных технологических приемов, таких как продувка инертными газами, применение специальных крышек и

*В работе принимали участие М.В.Глухих, М.Е.Гетманова, Д.В.

покровных флюсов, размещение порогов и фильтров, регулирование температуры металла, проведение раскисления и микролегирования стали [1-9]. На современных установках сталь заливают в ПК через защитную трубу с поддувом инертного газа. Для уменьшения взаимодействия металла с воздухом, а также для теплоизоляции ковш накрывают крышкой, а на зеркало металла присаживают флюсы, из которых формируются шлаки умеренной основности, способные абсорбировать продукты раскисления и эффективно препятствовать насыщению стали газами. Футеровку ПК рекомендуется выполнять из основных огнеупоров с повышенным содержанием СаО, MgO, А1203, 2Ю2. Активному удалению НВ способствуют: правильный выбор уклона стенок ковша и расстановки перегородок; продувка металла аргоном через вращающиеся насадки для дробления газовой струи и эффективного перемешивания расплава; фильтрация „ включений при пропускании металла через специ- 5 альные отверстия в перегородках, устанавливае- ^ мых во внутренней полости ПК. &

сь

>

<

», П.Ю.Чернов, Е.В.Никитенко, Л.П.Савина. ^

В статье приведены результаты исследований по разработке конструкции промежуточного двухручьевого ковша с камерами для плазменного подогрева жидкого металла для МНЛЗ конвертерного цеха ОАО «ММК». Плазменный подогрев металла предъявляет к конструкции ПК дополнительные требования для обеспечения нормальной работы МНЛЗ. Как показывает опыт создания и использования ПК самых различных конструкций, работающих с различным числом сливных отверстий, они могут быть оборудованы нагревательными устройствами, например, плазмотронами, которые в свою очередь предопределяют необходимость выполнения огнеупорной защиты от высокотемпературного факела плазмы. В России отсутствует опыт использования ПК с плазменным подогревом металла, в то время как за рубежом такие конструкции широко используются при непрерывной разливке стали [10].

В известных конструкциях ПК для непрерывной разливки стали применяются, как правило, такие дополнения как крышка, пороги, перегородки, переливные каналы, а также устройства для использования различных технологических приемов, предопределяющих повышение качества НЛЗ.

Сфера использования ПК расширяется до функций универсального агрегата, в том числе для регулирования и подогрева металла до необходимой температуры. Оснащение ковшей специальными устройствами и применение плазменного подогрева металла в ПК позволяют оптимизировать температуру и гомогенизировать металлический расплав, стабилизировать процесс разливки и создать благоприятные условия для повышения качества НЛЗ.

При непрерывной разливке стали очень важно поддерживать оптимальную температуру разливаемого металла для повышения качества НЛЗ и стабильности процесса разливки. Перегрев металла выше температуры ликвидус способствует увеличению трещиночувствительно-сти заготовок, развитию столбчатой структуры слитка и таких дефектов макроструктуры, как осевая химическая неоднородность, точечная неоднородность, осевая рыхлость. Кроме того, чрезмерно высокая температура разливаемого металла может привести к прорывам корочки НЛЗ и трещинам.

При создании двухручьевого ПК с плазменным подогревом металла для условий ККЦ ОАО «ММК» исходили из положения, что в камере

нагрева не только повышается температура металла, но и поддерживается постоянная (с минимальными отклонениями) температура выпуска металла в кристаллизатор в течение всего времени разливки плавки.

Плазмотрон при подогреве жидкой стали в ПК должен обладать высоким тепловым КПД, достаточным ресурсом при устойчивой работе [11, 12]. Обычно режим работы (мощность дуги, сила тока, расход плазмообразующего газа) в плазменных технологиях поддерживается на некотором постоянном уровне. В ПК ситуация совершенно иная: в процессе разливки необходимо постоянно контролировать температуру жидкой стали и своевременно регулировать мощность электрической дуги. Однако для поддержания стабильной оптимальной температуры на выпуске металла из ПК его конструкция должна обеспечивать достаточно высокий уровень перемешивания металла для обеспечения минимального градиента температуры металла, как в камере нагрева, так и в разливочном отсеке.

В процессе непрерывной разливки переливные каналы активно влияют на тепло- и массо-обменные процессы в ПК. В этих условиях их роль, особенно при плазменном подогреве, резко возрастает. Форма и вид переливных каналов могут играть существенную положительную роль в обеспечении равномерного распределения температуры металла в камере нагрева и разливочном отсеке при плазменном подогреве металла в ковше и улучшить качество НЛЗ.

Для создания условий равномерного распределения температуры металла в объемах камеры нагрева и разливочных отсеков необходимо не только знать условия тепло- и массообменных процессов, обеспечивающих равномерное распределение металла по температуре, но и определить конструктивные особенности ПК.

При разработке ПК новой конструкции в основу была положена известная конструкция промежуточного двухручьевого ковша с двумя камерами для плазменного подогрева жидкого металла, расположенными между приемным и разливочными отсеками. Эти камеры разделены перегородками с переливными каналами [10]. В новой конструкции переливные каналы в перегородке между камерой нагрева и приемным отсеком имеют круглое сечение, а в перегородке между камерой нагрева и разливочным отсеком — прямоугольное, при этом отношение площади поперечного сечения канала круглого сечения к площади прямоугольного составляет 1,0-1,2. В

результате обеспечивается равномерное распределение температуры металла в камере нагрева и разливочных отсеках ПК и повышается качество НЛЗ.

При изменении уровня металла в ПК высота плазмотрона регулируется автоматически электроприводом поворотной консоли, основание которой крепится к полу анкерами. Перегородки в камере нагрева препятствуют поступлению в нее шлака из приемного и разливочного отсеков. Металл поступает в приемную часть ковша, здесь всплывают НВ. Поступление металла в камеру нагрева через каналы круглого сечения обеспечивает его перемешивание с уже подогретым металлом. Подогрев металла производится двумя плазмотронами, один из которых анод, а другой катод. Далее металл поступает в разливочный отсек через переливные каналы прямоугольного сечения и через погружной стакан - в кристаллизатор.

При подготовке к опытно-промышленному опробованию установки плазменного подогрева стали для МНЛЗ-4 в ККЦ ОАО «ММК» описанная выше конструкция была усовершенствована после выявления конструктивных особенностей ковша. При создании опытного образца ПК исходили из необходимости повышения эффективно-

Крышка

Термопора

перегородка

Отбойник перегородка

Рис. 1. Промежуточный ковш и его элементы: а - симметричная половина; б - перегородка в ковше между камерой нагрева и приемным отсеком; в - перегородка между камерой нагрева и разливочным отсеком; г - отбойник в камере нагрева

сти нагрева путем подачи потоков металла в зону высокотемпературной плазмы, увеличения скорости перемешивания металла в камере нагрева.

Переливные каналы в перегородке между камерой нагрева и приемным отсеком выполнены конусными, при этом каналы, расположенные ниже номинального уровня металла в ковше, направлены под углом к горизонтальной плоскости вверх и сужены в сторону камеры нагрева. В перегородке между камерой нагрева и разливочным отсеком для перепуска газа дополнительно предусмотрены одно или несколько отверстий, расположенных вы

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.

Показать целиком