Продувка металлов инертными газами

⇐ ПредыдущаяСтр 8 из 16Следующая ⇒

Продувка металла инертными газами в известной мере влияет так же, как обработка вакуумом. При продувке инертными газами массу металла пронизывают тысячи пузырьков инертного газа (обычно аргона). Каждый пузырек представляет собой маленькую " вакуумную камеру", так как парциальные давления водорода и азота в таком пузырьке равны нулю. При продувке инертным газом происходит иненсивное перемешивание металла, усреднение его состава; в тех случаях, когда на поверхности металла наведен хороший шлак, перемешивание облегчает протекание процесса ассимиляции таким шлаком неметаллических включений; если этот шлак имеет высокую основность происходит и десульфурация металла. Когда хотят получить сталь с особо низким содержанием углерода (например, особо качественную нержавеющую сталь), кислород, подаваемый для продувки ванны, разбавляют инертным газом, при этом равновесие реакции О₂ + 2[С] = 2СО_газсдвигается вправо, так как в газовой фазе в составе продуктов реакции, кроме оксидов углерода, будет находиться и инертный газ, и парциальное давление р_соуменьшится. Масса пузырьков инертного газа сама облегчает процессы газовыделения, так как эти пузырьки являются готовыми полостями с развитой поверхностью раздела для образования новой фазы.

При продувке металла инертными газами достигают: 1) энергичного перемешивания расплава, облегчения протекания процессов удаления в шлак нежелательных примесей; 2) усреднения состава металла; 3) уменьшения содержания газов в металле; 4) облегчения условий протекания реакции окисления углерода; 5) снижения температуры металла.

Большое распространение получил способ продувки через устанавливаемые в днище ковша пористые огнеупорные вставки или пробки (рис. 122); в тех случаях, когда продувку проводят одновременно через несколько пробок (вставок), эффективность воздействия инертного газа на металл существенно увеличивается. Продувка с расходом газа до 0, 5 м³/т стали достаточна для усреднения химического состава и температуры металла; продувка с интенсивностью до 1, 0 м³/т влияет на удаление из металла неметаллических включений; для эффективной дегазации необходим расход инертного газа 2—3 м³/т металла.

Во многих случаях продувку инертным газом проводят одновременно с обработкой металла вакуумом. В этом случае расход инертного газа может быть существенно уменьшен. Совмещение продувки инертным газом обработкой шлаком способствует повышению эффективности использования шлаковыхсмесей, так как интенсивное перемешивание при продувке увеличивает продолжительность и поверхность контакта металла со шлаком. Если при этом ковш, в котором осуществляется такая обработка, накрыт крышкой, то наличие в пространстве между крышкой и поверхностью шлака атмосферы инертного газа предохраняет металл от окисления, а снижение потерь тепла позволяет увеличить продолжительность контакта металла с жидким шлаком. На этом принципе основана разработанная на одном из

1 — вставка с каналами для прохода газов; 2 — огнеупорный корпус; 3 — гнездовой кирпич

Рисунок 122. Конструкция пористой пробки (вставки) для продувки металла аргоном

заводов Японии технология так называемого САВ-процесса (от словCapped—Argon—Bubb-ling) (рис. 123, 124); данная технология предусматривает наличие на поверхности металла в ковше синтетического шлака заданного состава.

1 — ковш с металлом; 2 — крышка ковша; 3 — устройство для загрузки ферросплавов; 4 — отверстие для отбора проб; 5 — синтетический шлак, 6 — шиберный затвор; 7 — пористая пробка для введения аргона

Рисунок 123. Схема САВ-процесса

1 — подача флюсов и добавок, 2 — синтетический шлак, 3 — окислительный конечный шлак

Рисунок 124. Схема SAB-процесса

Аргоно-кислородная продувка

Влияние продувки металла инертным газом на уменьшение парциального давления монооксида углерода, образующегося при окислении углерода, использовано при разработке такого процесса, как аргонокислородное обезуглероживание или аргонокислородное рафинирование (АКР).

При продувке металла кислородом равновесие реакции [С] + 1/20_2(г) = СО_г определяется парциальным давлением кислорода и образующегося монооксида углерода. Продувая металл смесью кислорода с аргоном, мы добиваемся " разбавления" пузырей СО аргоном и соответствующего сдвига вправо равновесия реакции. Окислительный потенциал газовой фазы при этом достаточен для проведения реакций окисления примесей ванны.

Для осуществления процесса аргонокислородного рафинирования создан агрегат, обычно именуемый AOD-конвертер (рис.125). Конструкция фурм для подачи смеси аргона и кислорода позволяет в широких пределах регулировать соотношение О₂: Аг; при этом соответственно меняется окислительный потенциал вдуваемой газовой смеси, вплоть до продувки одним аргоном (обычно в заключительной стадии плавки). Если при этом продувку вести под высокоосновным шлаком, обеспечивается также эффективная десульфурация расплава.

Процесс известен также как AOD-процесс (Argon—Oxygen—Decarburisation).

а-конвертер, б-фурма

Рисунок 125. Конструкция конвертера для продувки (АКР-процесс; AOD-процесс):

По сравнению с известным способом получения таких сталей из скрапа по схеме дуговая электропечь — конвертер аргонокислородной продувки затраты энергии в новом процессе ниже, содержание неметаллических включений и азота меньше, поскольку используют первородную шихту и не происходит образование атомарного азота в зоне продувки.

⇐ Предыдущая 3 4 5 6 789 10 11 12 Следующая ⇒