Дослідження впливу фізико-хімічних параметрів на вилучення неметалевих включень з розплаву сталі у проміжних ковшах “МБРЗ”

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

  1. 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.
  2. Ефимова В.Г. Эффективные технологии рафинирования в промежуточных ковшах МНЛЗ// Наукові праціДонецького національного технічного університету.- «Металургія» – 2010. – № 12 (177). – С. 108 – 114.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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.
  6. 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.
  7. Пилипенко Т.Н., Чигиринец Е.Э., Ефимова В.Г.Высокоэффективные ингибиторы коррозии серно кислотноготравления стали// Металлургическая и горнорудная промышленность. – 2012. – №4. – с.79-82.
  8. 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.
  9. 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.
  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.
  11. 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.
  12. 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.