Внеагрегатная обработка металла в цехе

о бработка стали на установке "Печь-ковш"

Технология обработки металла на установке "печь-ковш" регламентируется инструкцией, разработанной на основе научно - технической документации, опыта эксплуатации установок "печь - ковш" других металлургических предприятий и рекомендаций фирмы "FUCHS systemtechnik".[1]

Эта инструкция является непосредственным руководством для начальников участков и смен, старших мастеров, мастеров, сталеваров и подручных сталевара агрегатов ковшевой обработки стали, начальника участка ОКП, контрольных мастеров и контролеров ОКП, а также персонала технологической автоматики цеха.

 

Назначение установки "печь-ковш"

Установка "печь - ковш" (УПК) предназначена для обработки жидкой стали в сталеразливочном ковше как с использованием комбинированной установки вакуумирования стали (КУВС), так и без нее.

На УПК осуществляются следующие технологические операции:

- нагрев металла электрической дугой;

- продувка металла аргоном для усреднения химического состава металла и его температуры по объему сталеразливочного ковша;

- коррекция химического состава металла;

- десульфурация металла белым основным шлаком;

- измерение температуры и отбор проб металла и шлака;

-микролегирование или получение металла с узкими пределами содержания элементов путем ввода порошковой проволоки с различными видами наполнителей.

Контроль за процессом ковшевой обработки производится путем замера температуры, отбора проб металла, измерения расхода и давления аргона для продувки, измерения веса добавок, присаживаемых в ковш, измерения тока и напряжения дуги и других электрических параметров, а также измерения вспомогательных параметров (температура и давление охлаждающей воды, отходящих газов и т. п.).

УПК включает в себя следующие группы оборудования, узлов и систем:

- каркас установки со встроенными помещениями поста управления, трансформа-

тора;

- система хранения, дозирования и механизированной подачи сыпучих (ферросплавов, скрап - сечки, шлакообразующих материалов и гранулированного шлака);

- тракт подачи сыпучих;

- машина подачи алюминиевой проволоки и порошковой проволоки с различными видами наполнителей;

- две водоохлаждаемые крышки сводов;

- механизмы подъема водоохлаждаемых крышек (порталов сводов);

- один поворотный электродный портал с графитовыми электродами;

- трансформатор;

система высокого тока (для передачи электроэнергии от трансформатора к электродам);

- устройство для донной продувки; аварийная верхняя фурма;

- манипулятор для измерения температуры и отбора проб металла;

- стенд свинчивания электродов.

В зависимости от требований к химическому составу сталей и другим характеристикам могут использоваться следующие схемы внепечной обработки сталей:

А: конвертер - КУВС - УПК - МНЛЗ - для низкоуглеродистых сталей.

Б: конвертер - УПК - КУВС - МНЛЗ - для сталей с повышенными требованиями по содержанию газов и т. д.

В: конвертер - УПК - МНЛЗ - для остальных марок сталей.

 

Материалы и требования, предъявляемые к ним

Ферросплавы и легирующие (ферросилиций, ферросиликомарганец, ферромарганец, марганец металлический, ферротитан, титан губчатый, феррохром, ферросиликохром, феррованадий, феррониобий, феррофосфор, ферромолибден, ферробор, силикокальций, кокс кусковой) должны иметь фракцию от 5 до 50 мм, соответствовать требованиям государственных стандартов и технических условий. Влажность не должна быть более 1 %.

Кроме того, для раскисления, легирования и коррекции химического состава стали применяются алюминиевая катанка, алюминий первичный и вторичный.

В качестве шлакообразующих материалов используются известь свежеобожженная и плавиковый шпат. Влажность плавикового шпата - не более 1 %. Использование извести пушонки запрещается.

Для продувки металла используются газообразные аргон с массовой долей аргона не менее 99,5 % и азот.

 

Подготовка установки "печь-ковш" к работе

Перед обработкой металла на установке необходимо обеспечить:

- заполнение бункеров необходимыми материалами, соответствующими предъявляемым требованиям;

- наличие алюминиевой катанки на трайб-аппарате;

- наличие средств отбора проб металла и измерения его температуры и окисленности;

- подачу газов необходимого давления;

- подачу воды на охлаждение элементов установки, необходимого давления и температуры;

- исправность работы систем продувки металла аргоном;

- исправность работы газового тракта;

- исправность работы всех механизмов, систем контроля, управления, сигнализации и блокировки;

- исправность работы пневмопочты;

- длину электродов (при необходимости их нарастить).

 

Технология обработки металла на установке "печь-ковш"

3.1.4.1Обработка стали по схеме: конвертер - УПК - МНЛЗ

Плавки, предназначенные для обработки на установке, сливаются в сталеразливочный ковш, специально оборудованный для донной продувки. Ковш должен иметь исправную сухую футеровку. Верхний край ковша должен быть чистым.

Раскисление, легирование и обработка металла ТШС во время выпуска плавки из конвертера производится согласно технологической инструкции. Легирующие присаживаются из расчета получения содержания Si, Мn, Аl на нижнем пределе.

Необходимо исключить попадание конвертерного шлака в сталеразливочный ковш во время выпуска плавки из конвертера.

Перед выпуском металла из конвертера начинают продувку аргоном через пористые пробки в днище ковша.

Поступивший из конвертерного отделения сталеразливочный ковш устанавливается на сталевоз УПК. К ковшу подсоединяется аргонный шланг, включается подача аргона с интенсивностью 15...30 м³/ч.

Сталевоз передвигается под крышку установки, после чего крышка опускается. Через рабочее окно производится корректировка интенсивности продувки. Перемешивание аргоном должно обеспечивать минимальное оголение металла.

Электродный портал поворачивается в исходную позицию и производится включение установки на 5 мин на средней ступени напряжения.

Не ранее чем через одну минуту после отключения нагрева производится замер температуры металла и отбор пробы шлака. Проба шлака берется с помощью металлической трубки (стержня) через рабочую дверцу, охлаждается и анализируется по цвету и поверхности и отправляется в экспресс - лабораторию. Цвет шлака меняется по степени раскисленности (содержанию FеО) от черного к белому. Появление белого шла-ка в ковше означает, что шлак нормально подготовлен для проведения процесса десульфурации стали. Ориентировочный визуальный анализ состава шлака представлен в табл. 3.

 

Таблица 3.-Визуальный анализ состава ковшевого шлака

По цвету
Черный	Содержание (FeO+MnO)>2%. Шлак необходимо дополнительно раскислить Al или Si
Серый	Содержание (FeO+MnO) = 1…2%. Необходимо дальнейшее раскисление шлака Al или Si
Белый-желтый	Шлак нормально раскислен. Желтый цвет указывает, что десульфурация прошла.
Зеленый	Шлак содержит оксид хрома (Cr2O3)
По поверхности
Зеркальная – гладкая / тонкая	Высокая доля (SiO2/Al2O3). Необходима добавка извести порциями по 0,4 кг/т
Гладкая и тонкая	В холодном состоянии шлак должен расподаться. Если он не распадается, то высока доля (Al2O3). Необходима добавка порций извести по 0,4 кг/т
Шероховатая / неровная	Высокая доля (CaO). Если имеются нерастворенные частицы извести, то необходима добавка песка (SiO2) / глинозема (Al2O3) порциями не более 0,1 кг/т

Для обеспечения наилучшего результата десульфурации стали в ковше содержание в шлаке FeO + MnO должно быть менее 2 %. Оптимальный состав кошевых шлаков представлен в таблице 4.

 

Таблица 4.-Оптимальный химический состав ковшевых шлаков для десульфурации стали

Компонент	Содержание в шлаке, %
	Сталь, раскисленная Si	Сталь, раскисленная Al
CaO	55…65	55…65
SiO2	20…30	5…10
Al2O3	5…10	20…30
MgO	4…5	4…5
FeO + MnO	1	0,5

 

Через 3 минуты перемешивания маталла аргоном отбирается проба металла и отправляется в экспресс – лабораторию.

После расплавления шлака в процессе нагрева жидкий шлак раскисляют присадкой 50... 100 кг дроби алюминия, затем присаживается известь и плавиковый шпат в соотношении 4:1. Известь вводится порциями не более 0,4 кг/т за раз, при необходимости по визуальной оценке состава шлака, добавляется песок порцией не более 0,1 кг/т.

После получения результатов химического анализа производится корректировка химического состава металла добавлением необходимого количества раскислителей и легирующих материалов из расчета получения среднего содержания элементов. Затем металл перемешивается аргоном не менее 5 мин. Для интенсификации процесса шлакообразования и растворения ферросплавов расход аргона разрешается увеличить до 30...50 м³/ч. Присадку материалов рекомендуется производить порциями с интервалом 1...3 мин вблизи зоны продувки.

По окончании нагрева не ранее чем через 5 мин продувки после присадки ферросплавов измеряется температура металла и отбираются пробы металла и шлака. До получения результатов экспресс - анализа производится перемешивание металла аргоном с интенсивностью 10...20³/ч.

После получения результатов химического анализа, при необходимости, производят дополнительную корректировку химического состава металла.

Легкоокисляющиеся элементы вводятся в ковш только по окончании последнего цикла нагрева.

В трубные марки стали, если это необходимо, вводят трайб-аппаратом порошковую SiСа или А1Са проволоку без продувки аргоном для достижения максимально высокого усвоения. Если наблюдается белое пламя над шлаком, то необходимо увеличить скорость ввода порошковой проволоки.

Если температура металла ниже заказанной для МНЛЗ, то производится дополнительный нагрев.

Производится замер температуры и отбор пробы металла. После достижения необходимого химического состава и заданной температуры электродный портал разрешается повернуть в другую сторону. Крышка установки поднимается, ковш выдвигается из - под установки, отсоединяется аргонный шланг и далее ковш передается на МНЛЗ.