Перемешивание — важнейшая операция при внепечной обработке стали. За счет создания контролируемой циркуляции расплава улучшаются процессы тепло- и массообмена, что обеспечивает более равномерное распределение температуры, стабильность химического состава и повышенную чистоту металла. В зависимости от конкретного технологического процесса перемешивание может осуществляться механическим способом, под действием гравитации, путем продувки газом или с помощью электромагнитных сил.
Механическое перемешивание
Механическое перемешивание предполагает использование вращающихся рабочих органов (импеллеров) или аналогичных устройств для приведения расплавленного металла в движение. Хотя этот метод широко применяется в отраслях, работающих при более низких температурах, в сталеплавильном производстве он используется ограниченно из-за суровых условий эксплуатации, обусловленных свойствами расплавленной стали. В настоящее время он применяется преимущественно на этапе предварительной обработки жидкого чугуна, а не при внепечной обработке стали.
Перемешивание с использованием силы тяжести
В некоторых процессах рафинирования циркуляция металла возникает естественным образом за счет потока расплавленной стали. Например, при вакуумном рафинировании методами RH и DH сталь непрерывно циркулирует между ковшом и вакуумной камерой, обеспечивая перемешивание без использования специального оборудования. Хотя такой подход эффективен для данных конкретных процессов, интенсивность перемешивания в значительной степени определяется самим технологическим процессом и не поддается независимой регулировке.
Перемешивание газом
Перемешивание газом — наиболее распространенный метод перемешивания в современных процессах внепечной обработки стали. Он широко применяется в таких процессах, как VD, VOD, AOD, LOD и LRF.
В типичной системе внепечной обработки стали в ковше аргон подается через пористые пробки или донные фурмы. Поднимаясь, пузырьки газа увлекают расплавленную сталь вверх, в то время как окружающая сталь опускается вдоль стенок ковша, замещая вытесненный объем. Эта непрерывная циркуляция — часто называемая эффектом «пузырькового насоса» — обеспечивает эффективное перемешивание всего объема расплава.
Управляемая циркуляция обеспечивает ряд важных металлургических преимуществ:
- Способствует выравниванию температуры и химического состава по всему объему ковша.
- Ускоряет реакции рафинирования и повышает эффективность раскисления.
- Увеличивает флотацию и удаление неметаллических включений.
- Повышает степень извлечения сплава за счет улучшенного перемешивания.
- Снижает ликвацию и литейные дефекты, одновременно повышая чистоту стали.
- Помогает минимизировать вторичное окисление в условиях контролируемого рафинирования.
Благодаря этим преимуществам донная продувка газом стала стандартным элементом современных процессов внепечной обработки стали и подходит для производства конструкционных, подшипниковых, нержавеющих, электротехнических и многих других марок стали.
Решение SME Group для вторичной обработки металла: IF + LOD + LRF
Компания SME Group разработала комплексный процесс внепечной обработки (IF + LOD + LRF) для производства стали в индукционных печах.
Ключевой особенностью процесса LOD (обезуглероживание металла в ковше с продувкой кислородом) является гибкая система донной продувки. Помимо традиционного перемешивания аргоном, при соблюдении соответствующих технологических условий в процессе могут использоваться утилизированные промышленные газы, в частности, для донной продувки диоксидом углерода (CO₂). Такой подход обеспечивает эффективное рафинирование и одновременно улучшает показатели использования промышленных газов.
В сочетании с рафинированием в агрегате «ковш-печь» (LRF) этот комплексный процесс обеспечивает стабильный контроль температуры, эффективное перемешивание и повышенную чистоту стали для широкого ассортимента стальной продукции.
Электромагнитное перемешивание
Электромагнитное перемешивание создает поток расплавленной стали за счет электромагнитной индукции, а не путем подачи газа. Этот метод обеспечивает точный контроль характера движения потока, а также позволяет снизить теплопотери в процессе перемешивания. Электромагнитное перемешивание широко применяется в печах большой емкости и при непрерывной разливке стали, где особенно важен точный контроль движения расплава.
Выбор подходящего способа перемешивания
Каждая технология перемешивания имеет свое назначение. Механическое перемешивание и перемешивание за счет гравитационных сил применяются лишь в определенных случаях, тогда как электромагнитное перемешивание обычно выбирают для крупногабаритных установок. Однако для большинства процессов внепечной обработки металла в ковше предпочтительным решением остается донная продувка газом, поскольку она сочетает в себе высокую эффективность перемешивания, гибкость управления процессом и доказанные металлургические преимущества.
Для металлургических заводов, использующих индукционные печи, компания SME Group разработала комплексное решение для рафинирования IF+LOD+LRF. Поскольку возможности рафинирования в индукционных печах ограничены, качество металлолома обычно является критически важным фактором. Применение установки LOD с донной продувкой газом обеспечивает процессы обезуглероживания и дефосфорации, что значительно расширяет возможности выбора металлолома. В сочетании с агрегатом ковш-печь (LRF) этот технологический процесс представляет собой эффективное решение для получения стали более высокого качества на производствах, использующих индукционные печи.
