Теория ковшевого рафинирования. Свойства агрегата ковш-печь Фирмы "Фаи Фукс". Механическое оборудование печи-ковша, страница 4

Длительная по времени металлургическая обработка стали переносится из плавильной печи на другие этапы процесса. Агрегат  печь – ковш выступает в качестве буфера между процессом выплавки и  разливки, в котором в  жестко  допустимых пределах можно регулировать температуру и химический состав стали.

Металл доводится до необходимой температуры, а нагрев осуществляется с помощью графитовых электродов по способу, используемому в электродуговой печи.

1.1 Теория и признаки

На рисунке 1 представлена схема агрегата печь-ковш. Процесс осуществляется в ковше с основой футеровкой. Ковш закрывается полностью водоохлаждаемой крышкой. Энергия подается тремя графитовыми электродами. Между наконечником электрода и ванной образуются электрические дуги.

Рисунок 1: Схема агрегата печь-ковш

Электроды погружаются в основной белый шлак, поэтому огнеупорная футеровка защищена от облучения, исходящего от электрических дуг.

Агрегат печь-ковш работает на большой мощности и  с длинными электрическими дугами, покрытыми шлаком, благодаря чему достигается высокий коэффициент полезного действия. Во время процесса в агрегате  металл постоянно продувается инертным газом, который подается снизу через продувочный кирпич в днище ковша и/или сверху через продувочный манипулятор. В рабочем пространстве печи инертный газ служит дополнительной защитой металла от реакций  кислорода, проникающего из воздуха  в зону реакции.

Основные четыре функции технологического процесса,  происходящего в агрегате печь-ковш представлены на Рисунок 2.

Рисунок 2: Основные признаки процесса в печи-ковше

Функции можно обобщить следующим образом:

1.  Нагрев стали электрическими дугами, погруженными в шлак

2.  Перемешивание и продувка жидкой стали инертным газом

3.  Рафинирование основным шлаком

4. 

Атмосфера инертного газа в печи-ковше

Желаемый эффект достигается только в результате реализации всех четырех функций. Нагрев погруженными электрическими дугами  с высокой полезной мощностью возможен только при соответствующей шлаковой смеси и эффективной гомогенной продувке инертным газом. Металлургические реакции, происходящие в печи-ковше, зависят от реакций на границе шлак/сталь, на которые благоприятное влияние оказывает высокая турбулентность, создаваемая  за счет продувки инертным газом. Основные и белые шлаки отличаются низким содержанием кислорода.

Поглощение неметаллических включений и десульфурация зависят от горячего жидкого шлака. Необходимое для процесса десульфурации низкое содержание кислорода в системе достигается за счет атмосферы инертного газа.

При правильно организованной технологии в печи-ковше можно повысить производительность сталеплавильного производства. Часть необходимых металлургических реакций переносится из плавильного процесса в печь-ковш. Легирование элементов с высокой способностью к окислению возможно производить в восстановительных условиях. Подача легирующих в печь-ковш рассчитывается таким образом, чтобы длительность обработки при обычном режиме работы была короче времени от выпуска до выпуска плавильного агрегата.

Для выполнения этих условий необходима  максимальная добавка легирующих в печь-ковш  10% . Только в этом случае  обеспечивается  беспрепятственное прохождение стали  от первичной выплавки через печь-ковш на разливку. Легирование критических элементов можно производить только при создании не оксидной среды. Нагрев стали до температуры более 1700°C уже не нужен.

1.2 Теория ковшевого рафинирования

Конструкция печи-ковша представляет собой почти герметичную систему, состоящую из ковша с крышкой, что позволяет рафинирование стали без нового кисления. Положительное влияние оказывает также продувка инертным газом, которая не только улучшает качество реакции на границе ванна/шлак, но и создает условия для равномерного распределения тепла в стали. Состав отходящих из печи-ковша газов изменяется в направлении атмосферы  инертного газа.