УТВОРЕННЯ МЕТАЛЕВИХ КРАПЛИН МЕТАЛУ В ШЛАКУ ПРОМІЖНОГО КОВША ПІД ЧАС ПРОДУВАННЯ ІНЕРТНИМ ГАЗОМ

Анотація

У роботі показано, що проміжний ковш МБРЗ є останньою ємністю, де можливо управляти якістю сталі, а саме вилученням неметалевих включень. Висвітлено, що перехід неметалевих включень на межу поділу фаз метал – шлак у проміжному ковші описується адсорбційними процесами, що відбуваються в системі метал – шлак – включення. Показано, що однією основною якістю сталі є низький вміст неметалевих включень у готовому продукті. З’ясовано, що одним із найефективніших методів керування вмістом неметалевих включень на останньому етапі розливки є продування рідкої сталі аргоном. Визначено, що ефективно неметалеві включення видаляються під час продування металевої ванни інертним газом завдяки прикріпленню їх до бульбашок на межі поділу фаз метал – газ. При цьому показано, що механізм і кількість віддалених включень у цьому випадку досі недостатньо вивчено. Відомо, що продування сталі інертним газом призводить до утворення металевої емульсії в шлаку, що збільшує масоперенос між двома рідинами, що не змішуються, в результаті чого зростає швидкість асиміляції неметалічної фази шлаком. Проведено детальний математичний та гідродинамічний аналіз поведінки пузиря аргону з металевою плівкою в шлаковій фазі. З’ясовано, що процес очищення сталі від неметалевих включень під час продування інертним газом переважно залежить від резидентного часу перебування краплі металу в шлаковій фазі. Висвітлено, що процес рафінування пузирями аргону полягає в розриві металевої плівки на пузирі аргону. Показано, що гетерогенні реакції асиміляції неметалевих включень відбуваються на межі поділу фаз і мають 1-й порядок. Виведено рівняння швидкості асиміляції неметалевих включень з використанням даних за резидентним часом. Визначено резидентний час перебування крапель металу в шлаковій фазі за різних витрат інертного газу та діаметрів пузиря. Встановлено, що збільшення діаметра пузиря і витрат газу призводить до збільшення резидентного часу перебування краплі металу в шлаковій фазі, що сприятливо позначається на процесі рафінування металу від неметалевих включень. З’ясовано, що в процесі позапічної обробки в технологічному плані інтенсифікація перемішування металу в зоні, що безпосередньо прилягає до шлаку, має велике значення завдяки збільшенню інтенсивності перемішування фаз та площі поверхні контакту. Показано, що перемішування сприяє більш повному перебігу реакцій і дозволяє суттєво підвищити ефективність використання шлаку. З’ясовано, що збільшення площі поверхні контакту відбувається шляхом утворення шлакометалевої емульсії на межі контактуючих фаз у процесі проходження газових бульбашок через міжфазну межу.