Виконано аналіз умов захоплення неметалічних включень висхідними бульбашками інертного газу в рідкій ванні стали у проміжному ковші. Показано, що ефект рафінування отримує розвиток при бульбашковому режимі продування з витратою інертного газу 10-12 л·хв-1 і діаметрі бульбашок в момент їх відриву від пори на рівні 1,75 мм.
Тим часом ефективність видалення неметалевих включень при продувці в значній мірі залежить від перемішування металу і шлаку в місці виходу бульбашок газу в атмосферу, оскільки частина включень може захоплюватися в перемішування конвективними потоками. За допомогою фізичного моделювання було досліджено явище виходу бульбашок газу з стали в шлак, а також процесів, що супроводжують перемішування металу і шлаку в місці виходу бульбашок газу в атмосферу при продувці металу в промковше інертним газом. Результати експериментів були проаналізовані за допомогою термодинамічних законів, що дозволило отримати уявлення про їх поведінку при продувці металу інертним газом.
Показано, що найкращі результати з виносу металевих крапель в шлак досягаються при бульбашковому режимі продування з витратою 10-12 л·хв-1 і діаметрі бульбашок в момент досягнення ними шлакової фази на рівні 3,25 мм. При цьому маса крапель металу, захоплених бульбашками газу в шлак становить близько 0,6 г, а швидкість їх переміщення в шлакової фазі досягає величини 1 м ∙с-1 при глибині проникнення 3 см і резидентному часі 0,4 с.
Для підтвердження даних термодинамічних розрахунків та гідро моделювання було проведено промислові випробування технології продувки стали аргоном в проміжному ковші через кільцеву фурму, розташовану в області установки стакана- дозатора в умовах ВАТ «Алчевський металургійний комбінат» на дворівчаковій слябовій МБРЗ.
Продувні блоки забезпечували стабільну газопроникність протягом усього періоду експлуатації, а також можливість оперативного корегування величини витрати газу при продувці в діапазоні від 6 до 16 л· хв-1. Після розливання 6 плавок знос матеріалу продувального блоку склав 10-15 мм.
Встановлено, що застосування кільцевої фурми і вдування аргону в бульбашковому режимі забезпечує певний ефект рафінування в частині видалення великих неметалічних включень. Так, порівняльна оцінка хімічного складу і характеру розподілу неметалевих включень у зразках з листового прокату досвідчених (із застосуванням продувки аргоном) і порівняльних (без продувки аргоном в промковше ) слябів показала, найбільш чистими по неметалевих включеннях є зразки стали з прокатаного на лист сляба, який продували з витратою 10 – 12 л·мин-1.
У ході кількісних оцінок показано, що в зразках з слябів, відлитих з продувкою аргоном через кільцеву фурму , кількість включень розміром більше 50 мкм знижується на 40 – 80 %, а включень розміром 25 – 45 мм – на 14 – 26 %, відповідно. При цьому збільшення швидкості розливання збільшує різницю між кількістю неметалевих включень у зразках з досвідченого та порівняльного слябів.
Технології інженерії якості безперервно литого продукту поверхні із керуванням рівня забруднення шкідливими домішками можуть застосовуватись на підприємствах та в організаціях таких галузей промисловості як металургія, машинобудування та гірничому комплексі де широко розповсюджені технології отримання чистої сталі та інженерії гостро стоїть проблема підвищення ефективності виробництва.
Перелік публікацій за матеріалами досліджень
- Ефимова В.Г., Ефимов Г.В., Симановский В.М., Квасницкая Ю.Г. Отрицательное влияние физико-химических и тепловых процессов при экстремальных технологических режимах непрерывной разливки и способов их устранения// Процессы литья. — 2010. — N 4. — С. 28-36.
- Ефимова В.Г. Эффективные технологии рафинирования в промежуточных ковшах МНЛЗ// Наукові праціДонецького національного технічного університету.- «Металургія» – 2010. – № 12 (177). – С. 108 – 114.
- Ефимова В.Г., Ефимов Г.В., Симановский В.М., Квасницкая Ю.Г. Михнян Е.В. Повышение устойчивости огнеупорных материалов к расплавам жаропрочных сплавов// Процессы литья. — 2011. — N 6. — С. 23-27.
- Ефимова В.Г., Ефимов Г.В., Пилипенко Т.Н., Максюта И.И. Физико-химические особенности износа огнеупоров в расплавах сталей// Сборник научных трудов Донбасского государственного технического университета. – «Металлургия». – 2011. – Вып. 35. – С. 181 – 187.
- Ефимова В.Г., Смирнов А.Н., Кравченко А.В., Письма рев К.Е.Удаление неметаллических включений из стали в промковше при ее продувке аргоном через пористые блоки// Наукові праціДонецького національного технічного університету.- «Металургія» – 2010. – № 12 (177). – С. 108 – 114.
- Ефимова В.Г., Ефимов Г.В. Влияние физико – химических процессов на оптимизацию параметров футеровки промежуточного ковша для непрерывной разливки стали// Сборник научных трудов Донбасского государственного технического университета. – «Металлургия». – 2012. – Вып. 36. – С. 276 – 284.
- Пилипенко Т.Н., Чигиринец Е.Э., Ефимова В.Г.Высокоэффективные ингибиторы коррозии серно кислотноготравления стали// Металлургическая и горнорудная промышленность. – 2012. – №4. – с.79-82.
- Ефимова В.Г., Ефимов Г.В. Физико-химические особенности процесса рафинирования стали в промежуточных ковшах МНЛЗ// Металлургическая и горнорудная промышленность. – 2012. – №4. – с.41-45.
- Смирнов А.Н., Кравченко А.В., Верзилов А.П., Ефимова В.Г. Современные промежуточные ковши для высокопроизводительных МНЛЗ// Известия Вузов «Черная металлургия». – 2012. – №9. – С.3-10.
- Ефимов Г.В., Ноговицин А.В., Мельник С.Г., Ефимова В.Г. Кинетические и гидродинамические аспекты удаления неметаллической фазы в промежуточных ковшах МНЛЗ// Процессы литья. – 2012. – № 3. с. – 36-43.
- Ефимова В.Г., Ноговицын А.В., Кравченко А.В. Теоретические исследования и физическое моделирование рафинирования металла в промежуточном ковше слябовой МНЛЗ при продувке аргоном// Процессы литья. 2013. №2 (98) с. 60-67.
- Ефимова В.Г., Ноговицын А.В., Кравченко А.В., Салмаш И.Н. Определение оптимальных условий продувки металла в промежуточном ковше МНЛЗ с целью создания эффективных условий флотации неметаллических включений// Процессы литья. 2013. №3 . с. 17-25.