Кінетика видалення газів з металевого розплаву під час дегазації на обладнанні камерного типу

Шрифт:
18

https://doi.org/

Met. litʹe Ukr., 2020, Tom 28, №3, P. 19-25

В.П. Піптюк1, канд. техн. наук, ст. наук. співр, e-mail: piptyuk_vp@i.ua, https://orcid.org/0000-0002-2915-1756
С.Є. Самохвалов2, д-р техн. наук, проф., зав. каф., e-mail: science@dstu.dp.ua, https://orcid.org/0000-0002-7362-213X
І.М. Логозинський3, директор з технології і якості, e-mail: info@dss.com.ua, https://orcid.org/0000-0003-3915-4106
С.В. Греков1, наук. співр., e-mail: office.isi@nas.gov.ua, https://orcid.org/0000-0003-2849-0999
К.С. Красніков2, канд. техн. наук, ст. викладач, e-mail: science@dstu.dp.ua, https://orcid.org/0000-0002-4241-0572 

1 Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова Національної академії наук України (ІЧМ НАН України), Дніпро, Україна
2 Дніпровський державний технічний університет (ДДТУ), Кам’янське, Україна
3 ПрАТ «Електрометалургійний завод «Дніпроспецсталь» ім. А.М. Кузьміна» (ПрАТ «ДСС»), Запоріжжя, Україна

Надійшла 12.05.2020

УДК 669.17.046.517В: 669-154.002.5

Головна мета дегазації рідкого металу – забезпечення низького вмісту газів (водню, азоту) у сталі. Перш за все це стосується чутливих до утворення флокенів марок сталі і зменшення вмісту неметалевих включень для сталі тих марок, з яких виробляється дріт та інша металопродукція з малим перерізом і підвищеними вимогами до якості. Параметри цього перспективного виду позапічної обробки впливають на процеси дегазації металу, а дослідження їх впливу являється актуальним та має практичний і науковий інтерес.
Попередньо за допомогою розробленого програмного продукту чисельно дослідили процеси перемішування розплаву і його тепловий стан під час дегазації у сталерозливному ковші ємкістю 60 т з посиленою футерівкою бійної частини на спеціалізованому обладнанні камерного типу в умовах ПрАТ «ДСС». Кінетику видалення водню та азоту під час дегазації вивчали по контурним діаграмам з однаковими початковими (певний вміст газів, фіксована маса металу, незмінні властивості реагуючих фаз та ін.) і різними технологічними (витрата аргону, тривалість обробки, зміна рівня наповнення ковша металом та ін.) параметрами. Оцінювали вплив змінних чинників на ефективність видалення розчинених газів при зниженому тиску (1 мм рт. ст.) над поверхнею розплаву. Проводили порівняння середнього у ковшовій ванні вмісту водню та азоту з відповідним вмістом цих газів в окремому місці на поверхні металу, що відповідало зазначеному технологічними вимогами місцю відбору проби металу під час дегазації. Додатково визначали вміст аргону в металі, що витрачається для його перемішування при обробці вакуумом.
За результатами чисельних досліджень встановили необхідно достатні витрати аргону для продування ковшової ванни з різною (в межах практичного коливання) масою металу і визначили мінімально можливу тривалість процесу дегазації на обладнанні такого типу в умовах ПрАТ «ДСС», які забезпечують потрібний вміст газів.
З метою перевірки теоретично отриманих в роботі результатів в умовах ПрАТ «ДСС» започаткували дослідно-
промислові експерименти. 

Ключові слова: дегазація, вміст газів, витрата аргону, тривалість процесу.

Література

1. Тутарова В.Д., Шаповалов А.Н., Калитаев А.Н. Закономерности удаления водорода на установке вакуумирования 
стали камерного типа. Известия ВУЗов. Черная металлургия. 2017. Т. 60. № 3. С. 192–199. 
2. Метелкин А.А., Шешуков О.Ю., Некрасов И.В., Шевченко О.И., Корогодский А.Ю. К вопросу удаления водорода из 
металла в вакууматоре циркуляционного типа. Теория и технология металлургического производства. 2016.
№ 1 (18). С. 29–32.
3. Iguchi M., Eguchi Y., Kawaskia A., Kitamura Sh., Naito K. Swirl Motions in a Cylindrical Bath Induced by Gas Injection Under 
Reduced Pressure on Surface. ISIJ International. 1999. Vol. 39. № 8. P. 767–771.
4. Krishnakumar K., Ballal N.B. Effect of Vacuum on Mixing Behavior in a Ladle – a Watermodel Study. ISIJ International. 1999. 
Vol. 39. № 11. P. 1120–1124.
5. Maruoka N., Lazuardi F., Maeyama T., Kim S., Conejo AN, Shibata H., Kitamura Sh. Evaluation of Bubble Eye Area to Improve 
Gas / Liquid Reaction Rates at Bath Surfaces. ISIJ International. 2011. Vol. 51. № 2. P. 236–241.
6. Yoshioka T., Nakahata K., Kawamura T., Ohba Y. Factors to Determine Inclusion Compositions in Molten Steel during the 
Secondary Refining Process of Case-Hardening Steel. ISIJ International. 2016. Vol. 56. № 11. P. 1973–1981.
7. Zhang J., Liu J., Yu S., Su X., Yan B., Yang He. Bubble Growth and Floating Behavior during Degassing Process of Molten 
Steel / (N2
, H2
) System. ISIJ International. 2020. Vol. 60. № 3. P. 470–480.
8. Пиптюк В.П., Крикент И.В. , Самохвалов С.Е., Греков С.В., Кабаков Д.Ю. Оценка величины и влияния электромагнит-
ных сил в ванне установки ковш-печь переменного тока. Известия ВУЗов. Черная металлургия. 2014. Т. 57. № 9.
С. 40–45. 
9. Пиптюк В.П., Самохвалов С.Е., Логозинский И.Н., Сальников А.С., Кондрашкин В.А., Греков С.В. Влияние усиления 
футеровки в бойной части сталеразливочного ковша на параметры перемешивания расплава. Металлург. 2013.
№ 7. С. 29–34.
10. Пиптюк В.П., Самохвалов С.Е., Павлюченков И.А., Логозинский И.Н., Сальников А.С., Греков С.В. Исследование теп-
ло-, массообменных процессов в ванне установки ковш-печь. Часть 2. Результаты моделирования теплового состоя-
ния расплава. Теория и практика металлургии. 2013. Т. 94–95. № 5–6. С. 49–52.
11. Кабаков Д.Ю., Самохвалов С.Є., Піптюк В.П. Математичне моделювання переносних процесів в установці ківш-піч. 
Дніпродзержинськ: ДДТУ, 2015. 124 с. 
12. Піптюк В.П., Самохвалов С.Є., Логозинський І.М., Греков С.В., Красніков К.С. Вивчення умов перемішування та тепло-
вого стану розплаву при дегазації сталі на обладнанні камерного (VD) типу. Зб. наук. праць ІЧМ НАНУ «Фундамен-
тальные и прикладные проблемы черной металлургии». 2020. Вип. 34. С. 121–127.
13. Солона А.В., Піптюк В.П. Моделювання процесу ковшового вакуумування з продувкою інертним газом. Інформаційні 
технології в металургії та машинобудуванні. ІТММ’2017: Матеріали IX міжнародної науково-практичної конференції 
(Дніпро, 28–30 березня 2017 р.). Дніпро: НМетАУ, 2017. С. 79.