Агрегат печь ковш для чего нужен

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

51. Назначение и принцип действия установки печь-ковш.

Сталь вакуумируют при переливе из ковша в ковш или из ковша в изложницу, т.е. обработке вакуумом подвергается струя металла. Такие технологии называют струйным вакуумированием или вакуумирование струи. Заслуживает внимания метод непрерывного или поточного вакуумирования при разливке стали, разработанный в Липецком политехническом институте под руководством профессора Соколова Г.А. и внедренный на Новолипецком металлургическом комбинате.

3-стопор промежуточного ковша

5-трайб-аппарат для ввода раскислительной проволоки

6-подача аргона для защиты струи от окисления

В основу метода положен принцип вакуумной дегазации струи и слоя металла в проточной камере, расположенной между сталеразливочным и промежуточным ковшами. Рафинированная сталь поступает в промежуточный ковш по патрубку, погруженному под уровень металла.

Достоинствами метода являются:

Защита струи от вторичного окисления

Повышение эффективности вакуумирования за счет раскрытия струи и дробления ее на капли.

52.Переплавные процессы, их назначение и особенности.Вдп.

Переплавные процессы представляют собой способы переплава слитков или заготовок, предварительно полученных обычными способами выплавки (конвертерах, мартенах, ЭДП). Изменение состава, переплавляемых слитков, заключается лишь в уменьшении содержания вредных примесей и включений. Иногда переплавные процессы объединяются общим термином специальная металлургия. В чистом виде к переплавным процессам относятся:

ВДП (вакуумно-дуговой переплав)

ЭШП (электрошлаковый переплав)

ЭЛП (электронно-лучевой переплав)

ПДП (плазменно-дуговой переплав)

К переплавным процессам относят также плавку в индукционных вакуумных печах(ВИП). Этот метод позволяет получить металл строго заданного состава, чистый по содержанию газов и неметаллических включений, а также примесей цветных металлов.

К недостаткам метода следует отнести контакт расплава с футеровкой и применение сравнительно сложного оборудования.

В настоящее время ВИП используется как метод предварительной выплавки заготовки для других переплавных процессов. Это используется, например, при производстве отливок деталей реактивных двигателей.

При ВДП под воздействием высоких температур от электрической дуги, горящей между расходуемым электродом и поддоном кристаллизатора, металл расходуемого электрода плавится, его капли проходят через вакуумируемое пространство и соприкасаясь со стенками водоохлаждаемого кристаллизатора формируется плотный мелкокристаллический слиток.

1-источник питания 2-вакуумная камера 3-переплавляемый слиток (расходуемый электрод) 4-водоохлаждаемый кристаллизатор 5-водоохлаждаемый поддон 6-капли сплава 7-лунка жидкого металла 8-готовый слиток

До начала плавки включаются вакуумные насосы, которые работают на протяжении всей плавки и обеспечивают заданную степень разряжения. В современных установках ВДП можно получать слитки массой от нескольких сотен кг до 40-50 тонн.

Достоинством ВДП является отсутствие контакта расплава с футеровкой.

Недостатком ВДП является невозможность удаления серы, т.к. отсутствует шлаковая фаза. ВДП используется при производстве слитков из тугоплавких металлов (Nb, Zr, Ti, Mo, W и другие).

Источник

2.2.2 Установка печь-ковш

Установка печь-ковш позволяет осуществлять следующие технологические операции: гЧче,

снижает содержание серы в стали до необходимого уровня;

производит сталь с содержанием легирующих элементов в заданных узких пределах;

обрабатывает сталь активными элементами (кальций, титан и др.) с максимальным и стабильным усвоением; ‘ Р»

усредняет металл в ковше по температуре и химическому состав

изменяет за счет микролегирования морфологию и количество металлических включений;

осуществляет отдачу металла на непрерывную разливку строго в необходимое время при серийной разливке стали и в заданном интервале температур;

исключает брак металла по химическому составу в случае выпуска стали с превышением химического состава по вредным примесям за счет разбавления чистым металлом другой плавки;

исключает потери металла при аварийной остановке МНЛЗ путем его подогрева до пуска МНЛЗ в работу.

Сталеразливочный ковш с металлом поступает на агрегат печь-ковш, где проводятся операции окончательного раскисления, десульфурации, легирования и модифицирования. Ковш накрывается водоохлаждаемой крышкой 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.

Агрегат печь-ковш снабжен устройствами для введения сыпучих материалов с весодозирующими устройствами и трайб-аппаратами для введения материалов в виде проволоки. Во время обработки через днище ковша осуществляется продувка металла инертным газом 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 две пористые пробки. Через 2-3 минуты продувки производится измерение температуры и окисленности металла, высоты шлака, отбор проб металла и шлака.

Нагрев металла осуществляется электродуговым способом. При необходимости проводят корректировку на заданный хим. анализ.Через 3-4 минуты после окончания последнего цикла нагрева или ввода порции ферросплавов и легирующих произвести измерение температуры и отбор проб металла. После достижения необходимой температуры и заданного химического состава производится ввод Ca-содержащей проволоки. При вводе Ca-содержащей учитывается охлаждение металла со скоростью 2 0 С/мин. При невозможности продувки металла аргоном через донные пробки, необходимо подать максимальный расход аргона через «байпас».

После достижения заданных значений по химическому составу и температуре, ковш с металлом передают на обработку на другие агрегаты.

2.2.3 Установка вакуумирования стали

На УВС выполняются следующие технологические операции:

а) Продувка металла аргоном, азотом;

б) Измерение температуры и активности кислорода в металле;

в) Отбор проб металла на экспресс-анализ;

г) Измерение свободного борта, измерение толщины шлака;

д) Корректировка химического состава металла;

ж) Обработка металла вакуумом;

з) Измерение массовой доли водорода в металле;

к) Введение в металл порошковой проволоки и алюминиевой катанки.

л) Продувка металла кислородом;

м) Химический подогрев металла;

Ковш устанавливается в вакуумную камеру, сверху камера закрывается газопроницаемой крышкой. Пароэжекторными насосами из камеры выкачивается воздух и образующиеся в процессе обработки газы, таким образом, в камере образуется вакуум.

В результате, в верхних слоях металла происходит процесс дегазации металла .

На крышке вакуумной камеры установлены шлюзовые камеры ,позволяющие подавать сыпучие материалы во время вакуумирования.

В процессе вауумирования стали производится отбор проб и измерение температуры металла.

Измерение толщины слоя шлака и свободного борта производится при помощи металлической трубки (кислородной) с перпендикулярным загибом размером 1,5 м путем погружения этого конца трубки в металл перпендикулярно поверхности расплава, измерение свободного борта — расстояние от поверхности металла до края стальковша.

Отбор пробы шлака производится при помощи металлической трубки, опуская в расплав. Налипший слой шлака после охлаждения (не менее 10 мин после отбора) отбивается молотком или ударами трубки о рабочую площадку.

После подключения аргонной проводки и установки ковша в камеру УВС проводится усреднительная продувка в течение 3 мин с объемным расходом аргона на каждый донный продувочный блок от 300 до 600 л/мин. Пузырьки газа, всплывающие при продувке через весь слой металла, способствуют его рафинированию. При увеличении интенсивности массопереноса в ковше происходит выравнивание состава и температуры в объеме металла. Интенсивное перемешивание ускоряет доставку неметаллических включений к поверхности металл — шлак и удаление их из стали. Этому же способствует удаление неметаллических включений пузырьками продуваемого газа вследствие их адсорбции на поверхности этих пузырьков. Так как парциальное давление водорода в пузырьках инертного газа равно нулю, они по отношению к водороду являются в некотором смысле вакуумными полостями и экстрагируют его из металла.

Установка вакуумирования стали является одним из важнейших звеньев в производстве стали. Именно на УВС можно осуществить сталь с ультронизним содержанием углерода (IF), низким содержание газов и неметалла.

Углерод является одним из тех элементов, который весьма сильно изменя­ет практически все свойства листовой стали, особенно её способность к фор­моизменению без образования дефектов на деталях кузова автомобилей, сходящих с конвейеров предприятий. С увеличением в стали содержания углерода повышается ее твердость и прочность и уменьшается пластичность и вязкость.

Основные процессы происходящие на УВС.

Для IF-стали необходимо получить низкий углерод (с содержанием угле­рода менее 0,005 %) при высоком расходе ферро­сплавов содержащих значительное количество углерода необходимо скомпенсировать прирост углерода за счет обезуглероживания. Главная особенность вакуумного обезугле­роживания заключается в том, что для окисления углерода используется растворенный в металле кислород. Это обеспечивает одновременное уменьшение углерода в металле и снижение окисленности без использования каких-либо дополнительных раскислителсй (продукты реакции которых с кислородом загрязняют металл).

При вакуумировании стали до ультранизкой массовой доли углерода, в случае низкой начальной активности кислорода в стали менее 500 ррm (0,05 %) производится продувку металла кислородом через кислородную фурму (под вакуумом) но не более 200м 3 .

Окисление углерода ([С](металл)) в вакууме происходит вследствие взаимодействия его с растворенным в ста­ли кислородом ([0](Металл)) с образованием угарного газа (СО):

Уравнение равновесия данной реакции:

Кс — константа равновесия (зависит от температуры);

[%с], [%о] — содержание углерода и кислорода в стали;

fс , f0 — коэффициенты активности углерода и кислорода в расплаве (зависят от температуры и влияния других элементов, находящихся в металле);

РС0— парциальное давление СО.

Параметры КС, fС ,fО можно считать константами при постоянной температуре и постоянном содержании других элементов в металле. Из уравнения видно, что как только произойдет снижение парциального давление Рсо (числитель в уравнении), для того что­бы уравнение равновесия сходилось, должно снизиться произведение [%С]•[%О] (знаменатель в уравнении), а значит и содержание углерода и кислорода в стали. Таким образом, снизив парциальное давление СO, можно заставить реагировать углерод с кислородом с выделение угарного газа.

Образование пузырьков СО в процессе окисления углерода возможно лишь тогда, когда давления его образования (Рсо) достигает внешнего давления на пузырек (РПузырька), состоящего из атмосферного и ферростатического (давление оказываемое металлом и шлака), а также давления поверхностного натяжения (зависит от радиуса пузырька и по­верхностного натяжения):

P СО Рпузырька = Ратмосферы +Рферростатическое +Рпов.натяжения

Во-первых, при понижении давления более полно проходит реакция обезуглеро­живания (удаление углерода и кислорода).

Во-вторых, при создании вакуума происходит снижение атмосферного давления внутри камеры, уменьшается давление в металле, появляется возможность зародится пу­зырькам СО.

Наличие большого количества растворенных газов в стали может приводить к по­явлению дефектов в непрерывнолитой заготовке и изменению механических свойств уже готовой продукции. Главная причина заключается в том, что растворимость газов в жид­ком железе значительно больше, чем в твердом. Из элементов, находящихся в обычных условиях в газообразном состоянии, в жидкой стали растворены кислород, водород и азот.

В глубоко раскисленных сталях кислород удаляют за счет раскисления. При рас­кислении его связывают в оксиды, которые удаляются путем флотации в шлак.

Водород во время кристаллизации при наличии трещин или пор в литом металле выделяется в них из кристаллизующегося железа . Выделившийся водород создает высо­кие давления в порах и трещинах, что вызывает зарождение новых трещин и дальнейшее развитие существующих трещин.

Азот в твердом железе в результате нагрева (до 200°С — 300°С) или холодной де­формации способствует выделению из раствора мелкодисперсных частиц нитрида железа. В результате этого в металле создаются большие внутренние напряжения, пластические свойства стали снижаются. Этот процесс называется «старением» стали.

Главным образом для удаления водорода и азота производится обработка вакуу­мом. Главное отличие технологии дегазации от технологии обезуглероживания заключа­ется в том, что для дегазации обрабатывается сталь уже раскисленная (без кислорода).

Из элементов, находящихся в обычных условиях в газообразном состоянии, в жидкой стали растворены кислород, водород и азот. Уравнения прямой реакции удаления газа из расплава:

Уравнения равновесия для данных реакции:

Учитывая, что константа равновесия (КС) зависит только от температуры, и ее значений можно принять за константу ,то при уменьшении парциального давления газа,

( РО ½ , РN ½ , РH ½ -числитель дроби ) для сохранения равенства уравнения , содержание газа в металле уменьшается ([0](металл),[N](металл) , [Н](металл) –знаменатель дроби )

Значит, для того чтобы удалить газ из металла необходимо снизить парциальное давление данного газа.

Но следует отметить, что прямое удаление кислорода при обработке вакуумом технически реализовать невозможно, так как парциальное давление кислорода равно­весное даже в насыщенном кислородом металле в чистом железе составляет 0.0006 Па. а достигаемое разряжение в вакууматоре составляет приблизительно 100 Па. Удаление кислорода под вакуумом идет по реакции обезуглероживания, при взаимодействии ки­слорода с углеродом.

Удаление водорода и азота идет по прямой реакции. Но в реальных условиях на дегазацию оказывают влияния другие элементы растворенные в стали. По этой причине азот удаляется значительно хуже водорода.

Помимо дегазации за счет снижения давления в вакуумной камере, возможна де­газация за счет «химического вакуума». Обра­ботка «химическим» вакуумом для полной дегазации больших стальковшей практически невозможна, из-за необходимости продувки ковша огромным количеством газа. Но час­тичная дегазация реализуется в течении продувки в кислородном конвертере (газ СО), во время продувки аргоном через донные пробки или фурму (газ аргон), во время обезуг­лероживания (газ СО).

Микролегирование IF — стали начинается с ввода ниобия порош­ковой проволокой после раскисления ее алюминием (при содержании в ста­ли Al не менее 0,04%). Оптимальная скорость введения проволоки с помощью трайб- аппарата обеспечивает максимальное усвоение ниобия жидкой сталью. Ниобий, введенный в IF — сталь, «связывает» углерод.

Для стабилизации азота в сталь вводят порошковой проволокой титан. Присадка титана производится после окончательной доводки стали по температуре. Вслед за микролегиро­ванием стали титаном её продувают аргоном не менее 3 мин, что способствует стабилизации состава. В результате перевода атомов углерода и азота из потенциальных атомов внедрения в кристаллическую решетку железа в атомы внедрения в кристаллическую решетку микролегирующих элементов, с образованием микрофаз карбида и нитрида, пластичность стали повыша­ется, она соответствует напряжениям, которые возникают в формируемых деталях кузова во время сложных вытяжных операций.

После выполнения операций доводки металла по химическому составу и температуре производится промывочный период. При этом удельный расход аргона должен быть установлен в таких пределах, чтобы было обеспечено перемешивание без оголения «зеркала» металла и было заметно движение поверхности шлака.

Перед отдачей плавки на разливку отбирается проба и измеряется температуру стали.

Температура металла должна соответствовать требуемой температуре. Допустимая погрешность средства измерения + 2, минус 3 градуса.

В таблице 3 представлены длительности операций УВС стали типа IF.

Таблица 3 — Длительность операций УВС стали типа IF

Операция

Перестановка ковша со сталевоза УДМ в кауум-камеру

Подвод и опускание крышки .продувка аргоном на открытие пробок

Измерение температуры ,активности кислорода ,корректировка активности кислорода алюминием

Набор вакуума ,при необходимость продувка кислородом либо охладение плавки охладителем

Вакуммное обезуглероживание металла

Срыв вакуума до 20 кПа ,присадка Al(сечки, пирамидки)500-900 кг и извести 500-1500кг ,усреднительная продувка

Полный срыв вауума ,отбор проб металла ,измерение температуры и активности кислорода

Ввод микролегирующих элементов не ранее чем через 4 минуты после ввода алюминия, усреднительная продувка

Корректировка металла по химическому составу и температуре при необходимости

Отбор пробы металла и шлака, измерение температуры ,активности кислорода

Источник

Читайте также:  Дровяная печь для сушилки для
Оцените статью
Строймонтаж