Внепечная обработка стали

Технология продувки стали в ковше инертным газом и оборудование

Наиболее простым способом внепечной обработки стали с целью улучшения ее качества является продувка жидкого металла в ковше инертным газом, которую применяют как самостоятельно, так и при обработке стали другими более сложными методами. Пузырьки газа, всплывающие при продувке через весь слой металла, оказывают на него рафинирующее действие. Вследствие увеличения интенсивности массопереноса в ковше происходит выравнивание состава и температуры в объеме металла. Интенсивное перемешивание ускоряет доставку неметаллических включений к поверхности металл-шлак и удаление их из стали. Этому же способствует удаление неметаллических включений с пузырьками продуваемого газа вследствие их адсорбции на поверхности этих пузырьков.

Обычно для продувки в ковше применяют аргон, который получают на кислородных станциях металлургических заводов при разделении воздуха с целью производства кислорода. Расход аргона при продувке составляет 0,3–2,0 м3/т стали. Газ в металл подают через погружаемую фурму («ложный стопор»), через пористую огнеупорную пробку в днище ковша или через пористые швы в днище ковша.

Наиболее простым способом обработки стали аргоном является продувка с применением «ложного стопора», представляющего собой стальную трубу, футерованную снаружи огнеупорными катушками. Для усиления эффекта перемешивания и некоторого удаления всплывающих пузырьков газа от стопора используют стопоры с огнеупорной пробкой, насаженной на выходную часть трубы и имеющей расположенные радиально или перпендикулярно оси стопора отверстия для выхода газа. Стопор опускают на глубину 200–300 мм выше днища ковша. Простота устройства ложного стопора для продувки металла в том, что не требуется вводить никакие изменения в устройство футеровки ковша. Его недостаток состоит в том, что при продувке наиболее интенсивное движение газа происходит вдоль стопора, и это приводит к его размыванию и попаданию частиц огнеупоров в сталь. К тому же стопоры представляют собой устройства разового использования.

Широкое применение для металла получили огнеупорные пористые пробки.  Они изготавливаются из крупнозернистого материала под низким давлением прессования и подвергаются специальному обжигу. Высокой газопроницаемостью и удовлетворительными и свойствами обладают пробки из спеченного муллита (70 % Al2O3 ) и магнезита (95 % MgO). Пористая пробка в форме усеченного конуса монтируется в днище ковша изнутри или снаружи. Стойкость пробок 15–30 плавок.

По сравнению с ложными стопорами пористые пробки имеют то преимущество, что при проникновении через них газа он поступает в жидкий металл в виде мелких пузырьков. Это обеспечивает большую поверхность контакта металл–инертный газ и, соответственно, большую скорость перехода компонентов между этими фазами. Интенсивность массообменных процессов увеличивается с применением не одной пористой пробки в центре днища ковша, а нескольких (обычно 3–4), расположенных на середине радиуса днища ковша.