» » Методы отделения шлака от металла
15.01.2015

В конвертерном производстве используют различные приемы отделения шлака от металла. Для предотвращения попадания в ковш «первичного» шлака используют конус, выполненный из листовой стали и вставляемый в летку перед выпуском плавки. «Подрыв» струи (быстрый подъем конвертера до момента схода шлака) исключает слив в ковш конечного шлака. Для снижения активности шлака в ковш присаживают известь, доломит с целью его загущения; выполнение летки в виде квадрата значительно снижает количество засасываемого шлака. В настоящее время используют более современные способы отсечки шлака.
Лучших результатов удается достичь при помощи различного типа свободно плавающих пробок или стопоров, вводимых в полость конвертера в конце выпуска. Изготовляемые из стального и чугунного литья и покрытые снаружи слоем огнеупоров пробки имеют форму шара, конуса или диска и благодаря специально подобранной средней объемной плотности плавают на границе раздела шлаковой и металлической фаз. При снижении уровня металла пробка попадает на устье сталевыпускного отверстия и задерживает вытекание шлака. Этот способ достаточно широко используется за рубежом. Например, в конвертерном цехе завода фирмы «Mannesmannrohren-Werke AG» («Маннесманрёренверке») в Хукингене, ФРГ, где на 220-т передвижных агрегатах выплавляют высококачественную сталь для трубной заготовки, подвергая ее обработке десульфурирующей смесью на выпуске, эффективного раскисления и удаления серы из металла (80% всех плавок содержат не более 0,003% S) добиваются отсечкой плавильного шлака; в конце выпуска в конвертер вводят на металлическом стержне конусообразные плавающие пробки, которые закрывают сталевыпускное отверстие. В сталеразливочном ковше наводят новый шлак и перемешивают металл аргоном, добиваясь еще более глубокой десульфурации.
Плавающие пробки применяют в конвертерных цехах № 1 и 2 Новолипецкого металлургического комбината (HЛMK). Пробки представляют собой литые ошипованные стальные шары диаметром 160 - 190 мм, покрытые слоем огнеупорной обмазки. Последняя состоит из смеси магнезитового порошка фракции 3-0 мм (90%) и шлака производства феррохрома фракции 1-0 мм (10%), затворенной на жидком стекле. Средняя объемная плотность шаров после просушивания обмазки 4,70-4,85 кг/м , ввод их в конвертер механизирован. На плавках, проведенных с отсечкой шлака, отмечено лучшее усвоение раскислителей и легирующих. Так, при выплавке низкоуглеродистой стали 08Ю угар алюминия сокращается на 0,2 кг/т, ферромарганца на 0,4 кг/т, в 3-5 раз уменьшается рефосфорация.
Однако отсечка шлака плавающими пробками не может считаться абсолютно надежной. По данным HЛMK, требуемый эффект достигается на 85-90% всех плавок. Отрицательно сказываются на эффективности отсечки разгар сталевыпускного отверстия, повышенная гетерогенность шлака и т.д.
Фирмой «Куросаки ёгё», Япония, разработана установка для отделения конвертерного шлака, названная СЛЭГНОН (SLAGNON), при помощи которой можно в нужный момент перекрыть изнутри сталевыпускное отверстие конвертера шарнирно закрепленным на штанге огнеупорным стопором (рис. 3.47). Стационарная или движущаяся вдоль цеха установка снабжена механизмами с гидравлическим приводом для возвратно-поступательного перемещения и наклона рабочего органа - водоохлаждаемой штанги. В цехе с 250-т конвертерами штанга имеет длину 11 м и ход 7 м; скорость ее горизонтального движения 0,2-1,0 м/с. Кроме того, предусмотрена возможность отклонения самого стопора на 25° от вертикали и разворота всей установки на 90°. Общая масса оборудования составляет 20-25 т. Стопор длиной 1300-1500 мм и массой 100-150 кг со сферическим утолщением на конце изготовлен из углеродсодержащего алюмосиликатного огнеупора с добавкой карбида кремния, обладающего повышенной термостойкостью.
Управление установкой осуществляется в автоматическом режиме с последовательным выполнением отдельных операций. В то же время каждый механизм может регулироваться индивидуально в достаточно широком диапазоне скоростей, в зависимости от конкретной производственной ситуации.
Методы отделения шлака от металла

К достоинствам способа отсечки шлака при помощи установки СЛЭГHOH относятся многократное (20 - 60 плавок) использование стопоров, возможность оптимального выбора момента перекрытия сталевыпускного отверстия, быстрое горизонтальное и вертикальное перемещение стопора, точное совмещение осей отверстия и стопора. По данным фирмы-разработчика, применение установки СЛЭГНОН, несмотря на относительно большую стоимость оборудования, значительно выгоднее, чем использование однократного отделения шлака плавающими пробками - при средней стойкости стопора 40 плавок (перекрытий) затраты на ее эксплуатацию с учетом расходов на обслуживание установки, стоимости огнеупоров и амортизационных расходов составляют 20 иен против 41 иен/т стали при отсечке плавающими пробками.
Необходимо отметить, что, обладая определенными достоинствами, установка и способ СЛЭГНОН не гарантируют полной отсечки шлака на всех плавках: неплотная посадка стопора возможна, например, при износе сталевыпускного отверстия, наличии нерасплавившихся частиц в шлаке.
Используется и ряд других способов отделения шлака от металла на выходе струи из сталевыпускного отверстия.
В способе отделения шлака, предложенном фирмой «Krupp Stahl AG» («Круп шталь»), ФРГ, отсечку производят струей нейтрального газа (обычно аргона). Его вдувают через пористые кирпичи, которыми футеровано сталевыпускное отверстие (рис. 3.48). Образуемая пузырьками газа своеобразная завеса не только разделяет металл и шлак, но приостанавливает вихревое движение в ванне и засасывание шлака в отверстие, о котором говорилось выше. Опробование способа проведено на 120- и 300-т конвертерах завода в Рейнхаузене. В последнем случае при расходе аргона около 200 л/мин масса шлака в ковше не превышает 100 кг; канал сталевыпускного отверстия остается чистым, без настылей.
Методы отделения шлака от металла

Иногда используют способ задержки шлака в специальной емкости (от англ. Slag cup pot - шлак через горловину). Схема метода представлена на рис. 3.49.
Промежуточную футерованную изнутри и снаружи емкость устанавливают перед выпуском плавки на сталеразливочном ковше таким образом, что в начале выпуска металл из конвертера попадает непосредственно в сталеразливочный ковш (рис. 3.49, б), а в конце выпуска, когда вместе с металлом увлекается шлак, металл попадает в промежуточную емкость (рис. 3.49, в), в которую помещают шар. Плотность шара такова, что он плавает на границе шлак-металл. Промежуточную емкость поднимают краном, после слива металла в ковш шар перекрывает отверстие, и шлак в сталеразливочный ковш почти не попадает.
Методы отделения шлака от металла

Разрабатываются также и апробируются в промышленных условиях способы отделения шлака с помощью устройств шиберного типа.
Следует отметить, что перечисленные методы не гарантируют стопроцентной отсечки шлака и имеют недостатки, связанные либо со сложностью конструкций, либо с ненадежностью в эксплуатации. Поэтому поиски в этом направлении продолжаются.