Особенности процессов внепечной обработки стали

Первоначально все процессы по доводке стали до нужного химического состава (операции легирования, раскисления, рафинирования, модифицирования) и температуры выполняли непосредственно в сталеплавильном агрегате. Это приводило к увеличению времени плавки (соответственно снижению производительности агрегата) и большому угару легирующих элементов (которые могут быть очень дорогими). Постепенно вышеуказанные операции стали переносить в сталеразливочный ковши специальные агрегаты. Данные процессы получили название внепечной обработки стали или ковшевой металлургии.

Внепечная обработка стали начала активно применяться с 60-х годов ХХ века, главным образом для повышения производительности дуговых сталеплавильных печей и конвертеров, позволяя вынести часть процессов рафинирования из этих агрегатов в ковш. Однако уже начало внедрения современных процессов внепечной обработки показало, что они позволяют не только существенно улучшить качество стали (механические свойства, коррозионную стойкость, электротехнические показатели и др.), но и получить сталь с принципиально новыми свойствами. Подвергать внепечной обработке можно сталь, выплавленную любым способом.

Таким образом, внепечная обработка стали позволяет:

- увеличить производительность основного сталеплавильного агрегата за счет выноса операций раскисления, рафинирования и легирования в агрегат внепечной обработки;

- повысить качество металла за счет удаления вредных газовых примесей и неметаллических включений;

- повысить эффективность процессов раскисления и десульфурации;

- обеспечить более точное соблюдение химического состава металла;

- получать металл с принципиально новыми свойствами;- обеспечить необходимую температуру металла перед разливкой;- уменьшить угар дорогих легирующих элементов. Металлургические процессы, обеспечивающие получение указанных результатов, протекают эффективнее при внепечной обработке, чем в сталеплавильных печах благодаря ряду особенностей:

- создание наиболее благоприятных термодинамических условий для развития данного процесса, в частности наводка шлака, обеспечивающего более глубокую десульфурацию;

- увеличение скорости взаимодействия с газовой фазой или шлаком вследствие дробления металла на порции (капли) с развитой контактной поверхностью;- повышение интенсивности массопереноса в металле вследствие его дробления на порции (капли) и, следовательно, увеличение градиента концентраций растворённых в нём элементов.

Методы внепечной обработки стали могут быть условно разделены на: простые (обработка одним способом) и комбинированные (обработка металла несколькими способами одновременно).

К простым методам относятся:

1) обработка металла вакуумом;

2) продувка инертным газом;

3) обработка металла синтетическим шлаком, жидкими и твёрдыми шлаковыми смесями;

4) введение реагентов вглубь металла.

Основными недостатками перечисленных простых способов обработки металла являются: необходимость перегрева жидкого металла в плавильном агрегате для компенсации падения температуры металла при обработке в ковше и ограниченность воздействия на металл. Лучшие результаты воздействия на качество металла достигаются при использовании комбинированных или комплексных способов, когда в одном или нескольких последовательно рас-положенных агрегатах осуществляется ряд операций. Выбор необходимого оборудования определяется той или иной технологией обработки металла.

Внепечная обработка металла комбинированными методами может производиться:

- в обычном сталеразливочном ковше;

- в сталеразливочном ковше, оборудованном для вдувания газа или газопорошковой струи снизу через смонтированные в днище устройства;

- в установке ковш-печь с крышкой (сводом), через которую опущены электроды, нагревающие металл в процессе его обработки;

- в агрегате типа конвертера с продувкой металла кислородом, аргоном;

- в агрегате типа конвертера, снабжённом оборудованием для вакуумирования расплава и т.д.