Технология

Основы технологии продувки расплава в мелкопузырьковом режиме:

Донная продувка расплава – это высокоэффективная, ресурсосберегающая технология обработки жидких металлов газами в мелко пузырьковом режиме для повышения их качества с применением специальных продувочных устройств.

Основы технологии:

До настоящего времени в металлургии применяются продувочные устройства с хаотическим расположением капилляров (пористые пробки) или с локально расположенными капиллярами (щелевые пробки). В обоих случаях эжекция жидкости пузырьковым потоком происходит по его периферии. Внутренний объем газового потока при этом в эжекции расплава не участвует, что значительно снижает эффективность процесса массообмена.

Технология донной  продувки расплава в мелко пузырьковом режиме основана на следующем.

Параллельные шлейфы микро пузырьков инертного газа создаются специальными продувочными моноблоками МДП, которые устанавливаются в футеровке днища сталеразливочного ковша, дуговой электросталеплавильной печи и т.д.

Благодаря оптимальному расстоянию между шлейфами микро пузырьков инертного газа они не пересекают и не поглощают друг друга. Поэтому весь объем газа контактирует с расплавом, а не только наружная поверхность потока, как это происходит во всех других современных продувочных устройствах. Как результат, достигается значительно большая эффективность массообменных процессов при продувке.

Продувочные моноблоки (МДП) изготавливаются из высококачественного огнеупорного бетона по специальной технологии и имеют параллельные специально направленные микропоры, которые не засоряются сталью и шлаками.

Конструкция продувочных устройств позволяет формировать их рабочую поверхность, равной от 2 до 20 % общей площади днища металлургической емкости (зарубежные продувочные устройства по этому показателю не достигают и 0.5 % площади днища).

Продувочные моноблоки могут быть установлены во все виды металлургических емкостей в сочетании с любым видом футеровок – печи: электродуговые, индукционные; ковши: сталеразливочный ковш, промковш, ковш-печь, барабанный ковш и т.д. Наибольшее применение данные устройства находят в электросталеплавильных печах и в сталеразливочных ковшах, используемых для доводки стали совместно с агрегатами типа печь-ковш, в связи с сокращением времени плавки на 10- 20% (значительно более эффективное перемешивание расплава) и соответствующим снижением расхода электроэнергии.

Основные преимущества технологии:

1) Сталеразливочный ковш и агрегат печь-ковш:

Моноблоки МДП являются оптимальным устройством для вдувания нейтральных газов в стальной расплав с целью его рафинирования, дегазации и гомогенизации, а именно:

  • при помощи моноблоков подаваемый газ диспергируется в расплаве на как можно большее количество мелких пузырьков. Это позволяет интенсифицировать продувку с многократным увеличением площади активного взаимодействия без риска чрезмерного бурления расплава, образования брызг и выплесков металла из ёмкости;
  • продувочные моноблоки способны противостоять химическому и термическому воздействию металла и шлака и размыванию потоками металла, возникающими при продувке;
  • конструкция моноблоков и устройств для подвода газа проста в обслуживании и легко заменяется при выработке ресурса;
  • конструкция моноблоков не требует применения дефицитных материалов и позволяет обеспечить их относительно небольшую стоимость в сочетании с достигаемой экономией.

Время аргонной продувки с применением моноблоков сокращается на 10-20% по сравнению со стандартной продувкой через «локальные» продувочные пробки.

Опытно-промышленные применения моноблоков, в ряде случаев, показало, что данная технология позволяет снизить в два раза время нахождения ковша на вакууматоре, что гарантирует значительное снижение энергозатрат и, в конечном счете, себестоимость выплавляемой стали.

2) Дуговая электросталеплавильная печь (ДСП)

Несмотря на то, что ДСП является наиболее «экологически чистым» сталеплавильным агрегатом, уровень загрязнения окружающей среды также остается высоким (пыль – 8,1 кг/т; СО – 1,5 кг/т; NOx – 0,29кг/т). Для обеспечения высоких экологических требований современные ДСП оборудуются системами отвода и очистки отводимых газов, мощность которых составляет до 15-20 % общих расходов энергии на выплавку стали в печи.

Установка моноблоков МДП в подовой части печи в районе распара электродов позволяет обеспечить перекрытие шлейфами инертных газов зону горения дуги от поступления воздуха. Это предотвращает горение железа и образование окислов азота. Кроме того, благодаря эрлитному эффекту, происходит непрерывная подача холодных нижних объемов расплава непосредственно в горячую зону и отвод перегретого расплава на более холодную периферию, что предотвращает перегрев и испарение железа.

Результаты работы дуговых печей с использованием моноблоков показали значительное уменьшение выбросов бурого дыма и сокращение длительности плавок не менее чем на 10-20% с соответствующим сокращением себестоимости продукции.

Для каждого металлургического агрегата конструкция моноблоков разрабатывается индивидуально с целью достижения максимальной эффективности их применения.