Металлопрокат
Металлоконструкции
Обработка металла
Окислительные и восстановительные процессы не заканчиваются с окончанием выплавки в конвертере. При выпуске плавки струя металла подвергается воздействию атмосферы воздуха, в результате чего продолжают развиваться окислительные процессы. Кроме того, увеличение контакта шлак-металл, особенно, когда шлак втягивается в сталевыпускное отверстие, также способствует протеканию окислительных процессов.
Таким образом, суммарный угар раскислителей (УΣ) можно выразить следующим уравнением:
где У [O], УA, Уш - величина угара за счет растворенного в металле кислорода, кислорода атмосферы и шлака соответственно, %.
Детально влияние перечисленных факторов изучено в работах В.И. Явойского с сотрудниками, где в качестве основного параметра, характеризующего интенсивность развития процессов вторичного окисления, принимали угар марганца в ковше. Исследовали два варианта слива металла в ковш: с частичным попаданием шлака и с полной его отсечкой при выпуске металла из 300-т конвертера. На рис. 3.46 приведены данные, характеризующие изменение угара марганца в ковше в зависимости от исходной окисленности металла на выпуске для вариантов с отсечкой и без отсечки технологического шлака.
Данные рисунка свидетельствуют о том, что угар марганца определяется прежде всего активностью кислорода в металле на выпуске. Связано это с расходованием большей части марганца на окисление по реакции [Mn] + [О] = (MnO). Количество марганца, окисляющегося за счет кислорода атмосферы, оставалось практически неизменным при различной окисленности металла на выпуске. Угар марганца заметно увеличивается при выпуске металла со шлаком, причем количество марганца, окисляющегося под действием шлака, увеличивалось с ростом активности кислорода на выпуске. Объясняется это существующей корреляцией между и (FeO) в шлаке на выпуске.
Процесс окисления примесей шлаком можно представить следующим образом. В течение выпуска плавки из конвертера часть шлака попадает в ковш. Благодаря турбулентности струи шлак вовлекается внутрь металла и вместе с ним проникает на некоторую глубину. Кроме того, сама струя, попадая в ковш, способна погружаться на некоторую глубину. Это увеличивает поверхность контакта между ними и создает условия для окисления элементов, введенных в сталь
(FeO) + Me = (MeO) + Fe,
где Me - раскислитель, вводимый в ковш.
Количество выгоревших примесей за счет шлака зависит от степени его окисленности, жидкоподвижности и общего количества, попавшего в ковш.
Негативное последствие попадания технологического шлака в сталеразливочный ковш заключается не только в том, что он способствует повышенному расходу раскислителей, но, прежде всего, в том, что их угар непредсказуем из-за отсутствия информации о количестве шлака и его физико-химических свойствах. Кроме того, как указывалось ранее, в этом случае происходит рефосфорация.
Полностью исключить попадание конвертерного шлака в ковш в производственных условиях довольно сложно.
Сталеплавильное отверстие при наклоне конвертера соприкасается прежде всего со слоем шлака. Последние порции металла выходят со шлаком, попадающим за счет воронкообразования. При возвращении конвертера в вертикальное положение после выпуска металла шлак повторно контактирует с отверстием. Таким образом, общие потери шлака (ПΣ) складываются из потерь при наклоне конвертера (первичный шлак Пп), за счет воронкообразования (Пв) и потерь при обратном повороте конвертера (конечный шлак Пк).
ПΣ = Пп + Пв + Пк.
Следовательно, главным «виновником» неконтролируемого угара раскислителей является технологический шлак, попадающий в ковш при выпуске плавки.