Агрегат «ковш-печь»
Агрегат ковш-печь, также называется агрегатом комплексной обработки стали (АКОС) — это звено в единой технологической схеме с дуговыми печами, конвертерами и мартенами для доведения металла в ковше, после его выпуска из плавильного агрегата, до заданной температуры и химического состава.
Обработка в ковш-печи
Широкое распространение при внепечной обработке стали получил разработанный в 1971 г. фирмой Daido Steel (Япония) процесс рафинирования в сталеразливочном ковше с использованием подогрева металла электрической дугой (процесс LF — Ladle Furnace). Установка, на которой реализуется этот процесс, получила название «Агрегат ковш-печь» (АКП).
Агрегат ковш-печь используется в комплексе с плавильными агрегатами, в которых выплавляется полупродукт, в качестве таких агрегатов используются кислородные конвертеры, дуговые и мартеновские печи, в которых проводятся расплавление металлолома и ферросплавов с малым угаром и проводится окислительный период. Затем металл сливают в стальковш, по возможности исключая попадание в него печного шлака. До и во время выпуска металла в ковш отдаются раскислители, шлакообразующие и легирующие материалы.
В случае попадания в ковш большого количества окисленного шлака, его удаляют. После выпуска металла ковш поступает на агрегат ковш-печи, где проводятся операции окончательного раскисления, десульфурации, легирования и модифицирования. Ковш накрывается водоохлаждаемым или футерованным сводом с отверстиями для введения графитированных электродов, подачи присадок и контроля процесса, наводят свежий высокоосновный шлак, обладающий высокой десульфурирующей способностью и защищающий металл от вторичного окисления окружающей атмосферой.
Основные требования к АКП: контроль атмосферы над ванной, регулируемый нагрев металла, интенсивное перемешивание ванны без загрязнения металла атмосферой (вторичного окисления, азотирования), наведение высокоосновного восстановительного шлака.
Агрегат ковш-печь снабжен устройствами для введения сыпучих материалов (бункерная эстакада с весодозирующими устройствами) и трайб-аппаратами для введения материалов в виде проволоки. Нагрев металла на АКП осуществляется также, как дуговых печах (ДСП), но мощность трансформаторов установок ковш-печь значительно меньше, чем используется на дуговых печах и составляет 100—160 кВА/т. Это объясняется отсутствием такой энергозатратной стадии, как расплавление лома, тепло затрачивается только на расплавление вводимых материалов и поддержание температуры металла. Кроме этого, мощность подвода тепла ограничивается повышенным износом кладки ковша выше уровня металла ввиду малого (по сравнению с дуговой печью) диаметра ковша. Удельный расход электроэнергии на АКП составляет примерно 10 % от суммы всех энергозатрат на выплавку стали.
Во время обработки через днище ковша осуществляется продувка металла инертным газом (аргон или азот) для перемешивания металла с целью усреднения его по химическому составу и температуре, кроме этого продувка металла способствует выведению неметаллических включений из металла. Вдувание газа осуществляется через пористые пробки, от одной до трех штук на крупнотоннажном ковше. Также возможно электромагнитное перемешивание металла.
После достижения заданных значений по химическому составу и температуре, ковш с металлом передают на обработку на другие агрегаты или на разливку.
Агрегат ковш-печь может использоваться в сочетании с обработкой металла на других агрегатах внепечной обработки.
Использование агрегатов ковш-печь позволило вынести из плавильных агрегатов восстановительный период и доводку металла, что резко повысило производительность сталеплавильного производства, В электросталеплавильном производстве за счет исключения резкого перепада окисленности ванны удалось значительно сократить расход огнеупоров, использовать одношлаковую технологию и технологию работы с «болотом» (оставленным в дуговой печи шлаком предыдущей плавки), что привело к значительному снижению расхода электроэнергии.
Возможность подогрева металла вне плавильного агрегата значительно повысила гибкость всего производственного цикла выплавки стали: использование агрегатов ковш-печь сделало участок внепечной обработки металла «временны́м буфером», позволяющим демпфировать рассогласование стадий выплавки и разливки.
Также агрегаты ковш-печь используются в цветной металлургии.
См. также
Источники информации
Поволоцкий Д. Я. Основы технологии производства стали: Учебное пособие для вузов. — Челябинск: Издательство ЮУрГУ, 2000. — 189 с.
Источник
Обработка металла на агрегате ковш-печь
На АКП ковши с металлом подаются сталевозами, уменьшая загруженность разливочных кранов. На установке может одновременно находится два ковша с металлом. Один – на сталевозе под сводом в режиме обработки, второй – на сталевозе в режиме ожидания. В режиме ожидания для сохранения работоспособности продувочной пробки металл продувается аргоном без оголения зеркала металла от шлака.
Для обработки на установке ковш краном устанавливается на сталевоз и затем устанавливается сталевозом на рабочее место под свод под наблюдением мастера. После установки свода на ковш к его продувочному блоку подключается аргонопровод и подается аргон с расходом 100-150л/мин на пробку. Визуально контролируется появление продувочного пятна на поверхности зеркала в ковше. Если в течение 30 с пятно не появляется, то продувочные пробки «подрываются» в режиме «байпас». В случае отсутствия донной продувки аргон подаётся через перемещаемую по глубине аварийную фурму в количестве до 400 л/мин.
Продувка стали аргоном производится в течение всего времени нахождения ковша на АКП, но во время перерывов в нагреве расход аргона снижается до 30-50 л/мин на одну пробку.
Во время внепечной обработки на АКП производится наведение хорошо раскисленного жидкоподвижного белого шлака, корректировка химического состава стали, обработка металла кальцием. Процесс контролируется отбором проб металла и шлака с замерами температуры. Отбор проб и замер температуры производится подручным сталевара АКП вручную в зоне продувочного пятна после разрыва электрической дуги и контролируется мастером. Для отбора проб используются пробоотборники типа ПМР (с раскислителем) и ПМ-39 (без раскислителя). Первая проба отбирается пробоотборником типа ПМР не ранее чем через 3-5 мин, после усреднения температуры и химического состава металла. Вторая и последующие пробы отбираются пробоотборником ПМ-39 не ранее, чем через 5 минут после присадки ферросплавов и шлакообразующих.
Замер температуры производится при помощи одноразовых термопар пакетов типа ПТПР с регистрацией результатов на экране пульта управления и вторичном приборе. Обязательные измерения температуры производятся одновременно с отбором первой и второй проб стали, а также непосредственно перед передачей ковша для разливки. Остальные замеры температуры производятся по усмотрению мастера. Температура металла перед выдачей плавки с АКП нормируется по маркам стали, превышая температуру ликвидус на 55-70°С при разливке на состав и на 70- 85°С при разливке на МНЛЗ.
При отборе проб и замере температуры пробоотборник и термопакет погружаются в расплав на глубину 500-900 мм. Продолжительность отбора 5-8 сек, а замеры температуры – 5 сек при общем времени нахождения пробоотборников в рабочем пространстве не более 15 сек. Из пробоотборника проба должна быть извлечена в течение 20 сек. При наличии в пробе шлаковых включений, трещин и других дефектов она бракуется.
Наведение рафинирующего шлака
Необходимое количество шлака и его состав должны обеспечить максимально возможную степень десульфурации стали и усвоение ферросплавов, устойчивое бесшумное горение дуг, незначительное оголение металла в зоне продувки, защиту водоохлаждаемых элементов установки от прямого излучения дуг и теплоизоляцию металла. Расход шлакообразующих 5-15 кг/т, а при особо низком содержании серы – до 18 кг/т. Из расчета на 155 т ковш расход извести от 600 до 2100 кг, алюминий содержащего флюса от 150 до 550 кг, обожженного доломита от 60 до 210 кг (или магнезитового порошка от 20 до 70 кг). Материалы должны быть фракцией от 5 до 50 мм. Содержание в извести CaO+MgO должно быть не менее 88%, а серы не более 0,08%.
Присадка шлакообразующих должна производится через 3-5 минут после включения подогрева при условиях образования жидкой шлаковой фазы в районе подачи материалов и достижения температуры металла 1500-1540 °С в зависимости от содержания углерода. Первая порция шлакообразующих обязательно должна содержать обожженный доломит или магнезит. Разовая порция извести не должна превышать 300 кг. Заканчивается присадка шлакообразующих не позднее, чем за 5 мин до окончания обработки.
В качестве раскислителей шлака используется бой графитовых электродов, гранулированный или дробленный алюминий, алюмокремниевые или алюминий содержащие флюсы. Пробы шлака для визуальной оценки отбираются намороживанием на кислородную трубку «шубой» толщиной около 5 мм. Хорошо раскисленный шлак должен быть от светло-серого до белого цвета, а при охлаждении рассыпаться в порошок. Ориентировочно, в зависимости от цвета шлак содержит: черный более 2% FeO+MgO, серый до коричневого 1-2% FeO+MgO, желтый до белого менее 1% FeO.
Источник
1 Общая характеристика агрегата ковш-печь
Комплексная обработка металла в ковше с применением электродугового нагрева в сочетании с активным перемешиванием расплава получила большое распространение в металлургической промышленности (рисунок 1).
1 – токоподводящие электрододержатели; 2 – электроды; 3 – тракт подачи сыпучих материалов; 4 – водоохлаждаемый свод; 5 – инертный газ; 6 – расплав; 7 – рафинировочный шлак; 8 – газометаллический столб; 9 – жидкий металл; 10 – продувочный узел; 11 – сталевоз; 12 – газоход; 13 – рабочее окно; 14 – вдувание углеродсодержащего материала; 15 – вдувание извести; 16 – ввод проволоки.
Рисунок 1 – Общая схема установки ковш-печь
Агрегат ковш-печь позволяет осуществлять следующие операции [4]:
отдать металл на разливку в заданном интервале температур;
снизить содержание серы в стали до требуемого уровня;
производить сталь с содержанием легирующих элементов в заданных узких пределах;
обработать сталь активными элементами (кальций, титан, бор, РЗМ и прочее) с максимальным и стабильным усвоением;
усреднить металл в ковше по температуре и химическому составу;
изменить с помощью модифицирования морфологию и количество неметаллических включений;
подать металл в необходимое время при серийной разливке стали на МНЛЗ;
при аварийной остановке МНЛЗ исключить потери металла за счет его подогрева до пуска машины в работу.
Основными параметрами, определяющими работу ковша-печи, являются: химический состав рафинировочного шлака и его толщина на зеркале металла, длина дуги, соотношение подводимой мощности и площади зеркала металла, скорость нагрева металла, интенсивность перемешивания и гидродинамика металла в ковше.
В мире накоплен большой опыт эксплуатации агрегатов такого типа, что позволило производителям оптимизировать их конструктивные и технологические параметры. В таблице 1 приведены основные параметры различных агрегатов. Некоторые колебания параметров обусловлены только технологическим режимом работы установок.
Оптимизация технологических и энергетических параметров обусловлена целым рядом причин в конкретных условиях сталеплавильного цеха. Прежде всего, это тип сталеплавильного агрегата и способ отсечки высокоокисленного печного шлака; уровень содержания серы на выпуске металла; выбранная мощность трансформатора; перемешивание металла в ковше; время выплавки и разливки плавки и др.
Агрегаты ковш-печь бывают одно- и двухпозиционные, вторые используют в цехах с высокой производительностью для одновременной обработки двух ковшей с их поочередным нагревом.
Таблица 1 – Параметры агрегатов ковш-печь различных фирм-производителей [4]
Источник
