» » Содержание газов в стали при донной продувке кислородом
15.01.2015

Определяющим фактором, влияющим на содержание газов в конвертерной стали является технологический режим ведения процесса, который при донной продувке характеризуется следующими отличительными параметрами:
1. низкая температура реакционной зоны;
2. отсутствие подсоса воздуха в полость конвертера;
3. разбавление дутья газом защитных сред;
4. значительно большая по сравнению с LD-процессом интенсивность дутья и мощность перемешивания ванны.
Содержание азота. Теоретически при донной кислородной продувке содержание азота в стали на выпуске из конвертера должно быть меньше, чем при верхней. Более низкие значения температуры реакционной зоны и парциального давления азота в дутье из-за разбавления его газом защитных сред уменьшают интенсивность поглощения азота. Высокая интенсивность дутья и значительная мощность перемешивания ванны по всему сечению и высоте способствуют «вымыванию» азота. Перечисленные факторы, а также отсутствие подсоса атмосферного воздуха при дутье снизу обеспечивают низкое содержание азота в стали. Обычное его содержание в конце операции составляет 0,001-0,003%.
Большое значение для получения чистой по азоту стали имеет чистота кислорода. При использовании кислорода чистотой 99,8% можно получить в конвертере после окончания продувки сталь, содержащую < 0,001% азота.
Содержание водорода. В связи с использованием в процессах донного дутья в качестве защитной среды углеводородов вероятность насыщения ванны водородом достаточно велика. Содержание водорода в металле определяется интенсивностью двух одновременно протекающих процессов: растворения газов и удаления их с пузырями CO. На выходе топлива из фурмы вследствие недостатка кислорода в жидком металле происходит диссоциация CmHn → п[С] + ш[Н] - Q. Образующийся при разложении углеводородов водород частично окисляется кислородом дутья с образованием паров H2O. При прохождении H2O через слой металла возможно растворение металла в нем:
Содержание газов в стали при донной продувке кислородом

Из уравнения (5.9) следует, что при малой окисленности металла в зоне контакта пузырей с высоким парциальным давлением РH2O возможен интенсивный переход водорода в металл. Кроме того, возможен и непосредственный контакт водорода с металлом:
Содержание газов в стали при донной продувке кислородом

Одновременно идут процессы удаления водорода вследствие дегазирующего воздействия пузырей CO. Концентрация водорода в металле повышается с уменьшением содержания углерода:
Содержание газов в стали при донной продувке кислородом

Это связано с тем, что содержание CO в отходящих газах становится в конце продувки очень низким, соответственно повышается парциальное давление H2 и H2O (концентрация водорода в отходящих газах может достигать 20-30%). Соответственно содержание водорода в металле заметно возрастает.
Опыт работы конвертеров показал, что по окончании плавки металл, полученный в агрегатах донного дутья, содержит больше водорода (6-10 см3/100 г), чем сталь кислородно-конвертерной плавки с верхним дутьем.
Для снижения содержания водорода ванну перед выпуском плавки кратковременно продувают инертным газом. Количество удаленного водорода определяется его начальным содержанием, расходом нейтрального газа и продолжительностью продувки. Кратковременная (30-45с) продувка ванны аргоном при удельном его расходе 2-3 м3/т обеспечивает достаточное снижение концентрации водорода в металле. Во многих случаях для продувки ванны используют более дешевый азот. При кратковременной продувке, особенно при обработке низкоуглеродистого металла, содержание азота в металле практически не увеличивается. Одновременно происходит снижение окисленности ванны (на 0,015-0,020%).