ФЛОТАЦИЯ И ФИЛЬТРАЦИЯ НЕМЕТАЛИЧЕСКИХ ВКЛЮЧЕНИЙ

Условия флотации неметаллических включений газовыми пузырями при продувке металла аргоном в сталеразливочном ковше рассмотрены в разделе 7.2. Условия удаления включений из металла в промежуточном ковше отличаются направленностью потоков от приемной части ковша к сталеразливочным стаканам. На этом пути легко организовывается промывка газом потока металла и создание восходящих потоков к шлаковому покрову.

 

Фильтрационные процессы подразделяются на три типа, рис. 7.35:

 

 

Рисунок 7.26 – Основные методы фильтрации от неметаллических включений

 

1. Метод «сита» - фильтрами механически задерживаются крупные неметаллические включения, размеры которых больше размеров ячеек фильтрующего материала;

2. Метод «пирога» - фильтрация через фильтры насыпного типа из подогретых шаров диаметром 7-15 мм на основе двуокиси циркония (MgO или Al₂O₃). На входной поверхности таких фильтров оседают неметаллические включения, формируя утолщающийся слой. Поэтому для поддержания постоянного расхода металла необходимо увеличивать металлостатическое давление;

3. Глубинная фильтрация с оседанием частиц очень малых микронных размеров на стенках каналов пенокерамического фильтра. Лучшим материалом для изготовления таких фильтров для фильтрации стали является композит из 65% стабилизированного ZrO₂ и 35%Al₂O_3. Такой материал применим до температуры 1704˚С, очень термостоек и хорошо смачивает неметаллические включения, так как σ_{м-в ›} σ_ф-в. Пористость пенокерамических фильтров (ПКФ) до 90%, размер ячеек 0,5-5,0 мм, они обеспечивают снижение количества неметаллических включений в 4 раза при установке в поперечных перегородках промковшей.

Основным недостатком рассмотренных фильтров является прогрессирующее их засорение неметаллическими включениями, ограничивающее срок их службы.

Объединение фильтрации с флотацией неметаллических включений в так называемых самоочищающихся фильтрах позволяет многократно увеличить срок их службы.

На Оскольском электрометаллургическом комбинате при разливке на МНЛЗ стали ШХ- 15 из 150т разливочных ковшей разработана принципиально новая система рафинирования стали и сплавов от неметаллических включений при использовании самоочищающихся фильтров. Фильтры выполняются в виде кассет из тонких керамических пластин, расположенных параллельно одна другой с зазором между ними. Фильтры имеют вертикальные каналы, а в их основании устанавливаются пористые блоки для подачи инертного газа. Рациональная организация потоков в фильтрах и во всем объеме промежуточного ковша с помощью перегородок обеспечивает коагуляцию включений, которые флотируются и ассимилируются покровным шлаком при σ_{м-в ›} σ_{ф-в ›} σ_в-г.

Эксплуатационные характеристики самоочищающихся фильтров не изменятся в течение продолжительного времени, обеспечивая снижение содержания неметаллических включений в 2,5 раза.

По некоторым данным в контактирующие с металлом огнеупоры мигрируют некоторые растворенные в стали цветные металлы. Поэтому, в перспективе, с помощью фильтров возможна организация рафинирования стали от примесных цветных металлов.

Контрольные вопросы

 

1. Какие рафинировочные процессы интенсифицируются при создании

вакуума?

2. Каковы потенциальные возможности для перемешивания вкуумированного металла образующимися газами?

3. Почему перемешивание вакуумированного металла интенсифицирует процессы дегазации?

4. В результате чего при вакуумироваии стали повышается активность углерода?

5. В каких условиях и почему водород отрицательно влияет на свойства стали?

6. Чем отличается влияние азота на свойства вакуумированной и обычной стали?

7. За счет чего можно интенсифицировать дегазацию металла при вакуумной обработке?

8. Какие механизмы обеспечивают снижение неметаллических включений в стали при вакуумной обработке?

9. Каковы результаты вакуумной дистилляции стали?

10. Охарактеризуйте оборудование, используемое при вакуумировании стали в ковше, устанавливаемом в вакуумкамеру (камерном).

11. Сопоставьте результаты раскисления и легирования стали при ее вакуумировании и без вакуумной обработки.

12. Обоснуйте параметры и результаты камерного вакуумирования стали.

13. Каковы преимущества и недостатки камерного вакуумирования стали?

14. Как осуществляют струйное вакуумирование стали? Его особенности параметры и результаты.

15. Каковы особенности вакуумирования стали при отливке крупных единичных слитков?

16. Каковы особенности, преимущества и недостатки поточного вакуумирования стали?

17. Охарактеризуйте принцип процесса ДН и применяемое в нем оборудование.

18. Каковы параметры и особенности RH – процесса?

19. Каково основное назначение и особенности процессов VOD и VODK?

20. По каким схемам получают стали со сверхнизким содержанием углерода в т.ч. IF – сталь?

21. Охарактеризуйте газы, которые применяются для обработки стали в ковшах.

22. Какие устройства используются для продувки металла в ковшах газами и каковы их особенности?

23. Каковы параметры и результаты обработки стали инертными газами?

24. Охарактеризуйте варианты усовершенствования обработки стали в ковшах инертными газами (CAB, SAB, CAS, IR – UT).

25. Какие преимущества и недостатки обработки стали в ковшах инертными газами?

26. Опишите конструкцию агрегата и технологию аргонокислородного обезуглероживания.

27. Какие шлаки используются для десульфурации стали в ковшах?

28. Каковы особенности выплавки синтетических шлаков в дуговых электропечах и циклонных агрегатах?

29. Каков механизм снижения в стали содержания растворенного кислорода и неметаллических включений при обработке металла в ковше синтетическими шлаками?

30. Сущность методов смешения и совмещения при обработке металла в ковше синтетическими шлаками и лигатурой.

31. Обоснуйте преимущества обработки стали в ковше синтетическими шлаками.

32. Какова технология использования твердых шлакообразующих смесей для рафинирования стали в ковшах и ее результаты?

33. Какие варианты дефосфорации стали в ковшах и какие результаты обеспечиваются при использовании порошковых смесей?

34. Каковы параметры и результаты десульфурации стали при обработке в ковше порошковыми реагентами?

35. Как науглероживают металл в ковше порошковыми реагентами?

36.Привести пример азотации металла порошковыми смесями.

37. Привести пример легирования металла свинецсодержащими порошками.

38. Обоснуйте особенности рафинирования стали кальцием.

39. Обоснуйте особенности рафинирования стали магнием.

40. Обоснуйте особенности рафинирования стали РЗМ.

41. Опишите варианты технологий и результаты рафинирования стали при введении реагентов в оболочке в глубь жидкого металла.

42. В чем суть теории образования в объеме металла локальных зон с благоприятными условиями рафинирования.

43. Обоснуйте общие преимущества рафинирования стали порошковыми реагентами.

44. Опишите варианты комплексной вакуум-шлаковой обработки стали.

45. Приведите примеры комплексных способов внепечной обработки стали, включая подогрев.

46. Охарактеризуйте способы перемешивания металла в ковшах падающей струей и механическими мешалками.

47. Опишите сущность пульсационного перемешивания металла в ковшах, параметры и результаты.

48. Как организуется индукционное перемешивание металла в ковшах, его достоинства и недостатки.

49. Приведите примеры перемешивания металла в ковшах с помощью газотворных реагентов.

50. Как отсекают шлак при выпуске плавок из конвертеров?

51. Как отсекают шлак при выпуске плавок с ДСП, мартеновских печей и ДСА?

52. Как отделяют шлак от металла в ковше?

53. Как обеспечивается тепловая изоляция зеркала металла в ковшах при отсечке шлака?

54. Охарактеризуйте типы применяемых фильтров для отделения неметаллических включений от металла.

55. Каков принцип работы самоочищающихся фильтров?