Исследование эффективности удаления неметаллических включений при продувке металла инертным газом в промковше с различным диаметром пузырей аргона
Рассмотрен механизм разрыва тонкой пленки металла между пузырем и включением, что является важным в процессе прикрепления включений к пузырю. Показано, что наименьшее значение толщины металлической пленки наблюдается для пузырей размером 3,0-3,5 мм. Данные физического моделирования на холодной модел...
Gespeichert in:
| Datum: | 2014 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
2014
|
| Schriftenreihe: | Процессы литья |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/159791 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Исследование эффективности удаления неметаллических включений при продувке металла инертным газом в промковше с различным диаметром пузырей аргона / В.Г. Ефимова // Процессы литья. — 2014. — № 1. — С. 3-11. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-159791 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1597912019-10-15T01:25:53Z Исследование эффективности удаления неметаллических включений при продувке металла инертным газом в промковше с различным диаметром пузырей аргона Ефимова, В.Г. Получение и обработка расплавов Рассмотрен механизм разрыва тонкой пленки металла между пузырем и включением, что является важным в процессе прикрепления включений к пузырю. Показано, что наименьшее значение толщины металлической пленки наблюдается для пузырей размером 3,0-3,5 мм. Данные физического моделирования на холодной модели согласуются с аналитическими расчетами. Результаты теоретических исследований подтверждены в промышленных условиях и показали, что использование пузырей диаметром 3,25 мм позволяет сократить количество неметаллических включений на 20-25 %. Розглянуто механізм розриву тонкої плівки металу між пузирем і включенням, що є головним у процесі прикріплення включень до пузиря. Показано, що найменше значення товщини металевої плівки спостерігається для пузирів розміром 3,0-3,5 мм. Дані фізичного моделювання на холодній моделі узгоджуються з аналітичними розрахунками. Результати теоретичних досліджень підтверджено в промислових умовах і показали, що використання пузирів діаметром 3,25 мм дозволяє скоротити кількість неметалічних включень на 20-25 %. The describes the mechanism of rupture of a thin metal film between the bubble and the inclusion that is central to the process of attachment of inclusions to the bubble. It is shown that the minimum value of the metal film thickness occurs for bubble size 3,0-3,5 mm. Data on the physical modeling of cold model found agreement with analytical calculations. The theoretical results were verified in industrial conditions, and showed that the use of bubble diameter of 3,25 mm can reduce the number of nonmetallic inclusions by 20-25%. 2014 Article Исследование эффективности удаления неметаллических включений при продувке металла инертным газом в промковше с различным диаметром пузырей аргона / В.Г. Ефимова // Процессы литья. — 2014. — № 1. — С. 3-11. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. 0235-5884 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/159791 669.18-412: 621.746.6 ru Процессы литья Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Получение и обработка расплавов Получение и обработка расплавов |
| spellingShingle |
Получение и обработка расплавов Получение и обработка расплавов Ефимова, В.Г. Исследование эффективности удаления неметаллических включений при продувке металла инертным газом в промковше с различным диаметром пузырей аргона Процессы литья |
| description |
Рассмотрен механизм разрыва тонкой пленки металла между пузырем и включением, что является важным в процессе прикрепления включений к пузырю. Показано, что наименьшее значение толщины металлической пленки наблюдается для пузырей размером 3,0-3,5 мм. Данные физического моделирования на холодной модели согласуются с аналитическими расчетами. Результаты теоретических исследований подтверждены в промышленных условиях и показали, что использование пузырей диаметром 3,25 мм позволяет сократить количество неметаллических включений на 20-25 %. |
| format |
Article |
| author |
Ефимова, В.Г. |
| author_facet |
Ефимова, В.Г. |
| author_sort |
Ефимова, В.Г. |
| title |
Исследование эффективности удаления неметаллических включений при продувке металла инертным газом в промковше с различным диаметром пузырей аргона |
| title_short |
Исследование эффективности удаления неметаллических включений при продувке металла инертным газом в промковше с различным диаметром пузырей аргона |
| title_full |
Исследование эффективности удаления неметаллических включений при продувке металла инертным газом в промковше с различным диаметром пузырей аргона |
| title_fullStr |
Исследование эффективности удаления неметаллических включений при продувке металла инертным газом в промковше с различным диаметром пузырей аргона |
| title_full_unstemmed |
Исследование эффективности удаления неметаллических включений при продувке металла инертным газом в промковше с различным диаметром пузырей аргона |
| title_sort |
исследование эффективности удаления неметаллических включений при продувке металла инертным газом в промковше с различным диаметром пузырей аргона |
| publisher |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| publishDate |
2014 |
| topic_facet |
Получение и обработка расплавов |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/159791 |
| citation_txt |
Исследование эффективности удаления неметаллических включений при продувке металла инертным газом в промковше с различным диаметром пузырей аргона / В.Г. Ефимова // Процессы литья. — 2014. — № 1. — С. 3-11. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
| series |
Процессы литья |
| work_keys_str_mv |
AT efimovavg issledovanieéffektivnostiudaleniânemetalličeskihvklûčenijpriproduvkemetallainertnymgazomvpromkovšesrazličnymdiametrompuzyrejargona |
| first_indexed |
2025-07-14T12:22:16Z |
| last_indexed |
2025-07-14T12:22:16Z |
| _version_ |
1837624971108548608 |
| fulltext |
ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2014. № 1 (103) 3
Получение и обработка расПлавов
уДк 669.18-412: 621.746.6
в. Г. ефимова
Национальный технический университет Украины «КПИ», Киев
исслеДование ЭФФективности уДалениЯ
неМеталлическиХ вклЮчениЙ При ПроДувке
Металла инертнЫМ ГаЗоМ в ПроМковШе
с раЗличнЫМ ДиаМетроМ ПуЗЫреЙ арГона
Рассмотрен механизм разрыва тонкой пленки металла между пузырем и включением, что
является важным в процессе прикрепления включений к пузырю. Показано, что наименьшее
значение толщины металлической пленки наблюдается для пузырей размером 3,0-3,5 мм.
Данные физического моделирования на холодной модели согласуются с аналитическими
расчетами. Результаты теоретических исследований подтверждены в промышленных ус-
ловиях и показали, что использование пузырей диаметром 3,25 мм позволяет сократить
количество неметаллических включений на 20-25 %.
Ключевые слова: неметаллические включения, промковш, продувочная балка, физическое
моделирование.
Розглянуто механізм розриву тонкої плівки металу між пузирем і включенням, що є головним у
процесі прикріплення включень до пузиря. Показано, що найменше значення товщини мета-
левої плівки спостерігається для пузирів розміром 3,0-3,5 мм. Дані фізичного моделювання
на холодній моделі узгоджуються з аналітичними розрахунками. Результати теоретичних
досліджень підтверджено в промислових умовах і показали, що використання пузирів діа-
метром 3,25 мм дозволяє скоротити кількість неметалічних включень на 20-25 %.
Ключові слова: неметалеві включення, промківш, продувальна балка, фізичне моделювання.
The describes the mechanism of rupture of a thin metal film between the bubble and the inclusion
that is central to the process of attachment of inclusions to the bubble. It is shown that the mini-
mum value of the metal film thickness occurs for bubble size 3,0-3,5 mm. Data on the physical
modeling of cold model found agreement with analytical calculations. The theoretical results
were verified in industrial conditions, and showed that the use of bubble diameter of 3,25 mm
can reduce the number of nonmetallic inclusions by 20-25%.
Keywords: non-metallic inclusion, promkivsh, produvalna beam, physical modeling.
Неметаллические включения – побочный продукт, образуемый при производ-
стве стали, который влияет на микроструктуру и свойства вытяжки заготовки
в процессе непрерывной разливки. В большей части неметаллические включения
являются вредоносной примесью, которая негативно влияет на качество финаль-
4 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2014. № 1 (103)
Получение и обработка расплавов
ного продукта. Поэтому большинство исследований в этой области направлено на
создание условий, способствующих удалению неметаллических включений. При
этом ключевой задачей является управление количеством и характеристиками
включений в жидкой стали, такими как состав, морфология и размер.
Известно, что продувка аргоном является перспективной технологией, исполь-
зуемой для управления гидродинамическими потоками и удаления включений,
поскольку она принудительно воздействует на потоки металла в промковше,
сокращая мертвые зоны и увеличивая резидентное время [1-4]. В работах [5, 6]
экспериментально было найдено, что применение продувки улучшает условия
удаления включений и уменьшает заключительный размер включений в готовом
продукте. Существует ряд работ [7-10], которые главным образом рассматривают
механизм флотации включения пузырями аргона. Однако при совокупности всех
исследований имеется пробел в определении взаимодействия частица-пузырь в
промковше, а также в эффективности удаления включений в промежуточном ковше
при флотации газовыми пузырями.
Целью данной работы является аналитический анализ удаления включений за
счет механизма прикрепления и вероятности поглощения, зависящих от размера
пузыря аргона и расхода инертного газа.
Успешность прикрепления пузыря к включению и последующая его флотация к
шлаковой фазе по данным работы [11] зависят от следующих стадий:
– утоньшение жидкой пленки металла на поверхности пузыря до критических
размеров h
крит
, при которых пленка разрывается;
– разрыв пленки и формирование ядра контакта трех фаз с образованием кри-
тического радиуса смачивания rкр;
– растяжение линии контакта трех фаз из критического радиуса до стабильного
периметра смачивания.
При приближении пузыря к включению происходит утоньшение жидкой пленки
за счет гидродинамических сил. Поскольку частицы неметаллической фазы плохо
смачиваются жидкой сталью, то при достижении критической толщины пленки (hкрит),
происходит ее разрыв.
Механизм разрыва тонкой пленки металла между пузырем и включением явля-
ется ключевым в процессе прикрепления неметаллической фазы к пузырям аргона.
Решающим шагом в процессе разрыва тонкой металлической пленки является со-
прикосновение пузыря и включения.
Создание малого промежуточного разрыва в тонких пленках является резуль-
татом внешней вибрации и нарушением поверхности пленки. При этом не все про-
межуточные разрывы могут привести к каплеобразованию. Данный процесс осу-
ществим в том случае, когда системе это термодинамически выгодно. Изменение
свободной энергии Гельмгольца в этом процессе можно представить следующим
уравнением [11]:
( )( )
( ) ( )
2
разрыва пленки 0 в г-ст в-ст
2
в крит г-ст в ст г 0 г-ст в-ст
2 2
в в крит
- -
2 - -
1
,
2
F F F S d
d h d S
gd h
∆ = = π σ +σ +
+ π σ + π σ σ σ +σ +
+ πρ
(1)
где Fразрыва – свободная энергия системы в момент разрыва, кДж · моль-1; Fпленки
–
свободная энергия стабильной пленки металла, кДж · моль-1; S
0
– начальная площадь
пленки, м2; σг-ст – поверхностное натяжение на границе раздела фаз газ-расплав
стали, Н · м-1; σв-ст – поверхностное натяжение на границе раздела фаз включение-
расплав стали; σг – поверхностное натяжение газовой фазы, Н · м-1; ρв – плотность
включения, кг · м-3; g – ускорение силы тяжести, м · с-2;
d
в
– диаметр включения, мкм.
ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2014. № 1 (103) 5
Получение и обработка расплавов
Учитывая, что σг-ст
≈
σст, σг ≈ 0
и σст
cosθв-ст + σв-ст = σст,
тогда
( )
( )
2 2 2 2
в ст в-ст в крит в в в крит
2 2
ст в крит в в критв-ст
1
cos 2
2
1
2 1 cos .
2
F d d h d gd h
d h gd h
∆ = π σ θ + π − π + πρ =
= πσ − θ + πρ
(2)
С учетом того, что dв и θв-ст
постоянные величины, анализ уравнения (2) позволяет
сделать следующие выводы:
если ∆F > 0 и
в
F
d
∂∆
∂
> 0 – образуется стабильная металлическая пленка;
если ∆F > 0 и
в
F
d
∂∆
∂
< 0 – образуется нестабильная металлическая пленка;
если ∆F < 0 и
в
F
d
∂∆
∂
< 0 – образуется зона разрыва.
При равновесии
( )2 2 2
в в крит ст в крит ст в в-ст0 4 2 1 cos 0F gd h d h d∆ = =ρ + σ − σ − θ = , (3)
для несмачиваемых частиц θв-ст < 0 и 1 - cos θв-ст
> 0, следовательно,
( )( )1/22 2
ст ст в ст в-ст в
крит
в в
2 4 2 1 cos
.
g d
h
gd
σ + σ + ρ σ − θ
= −
ρ
(4)
По данным работы [3] критическая толщина пленки в момент ее разрыва можно
представить как
hкрит = 0,6 hр, (5)
где hр – равновесная толщина пленки, которая определяется из
1
2
п+в
р в
ст
3
,
8K
u
h d
µ
≥ σ
(6)
где µ – вязкость жидкой стали, Па · с; uп+в – скорость всплытия пузыря с прикре-
пленным включением, м · с-1; К = 4 – коэффициент, учитывающий движение пузыря;
σст – поверхностное натяжение жидкой стали, Н · м-1.
Отсюда
1
2
п+в
крит р в
ст
3
= 0,6 0,6 .
8 K
u
h h d
µ
= σ
(7)
6 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2014. № 1 (103)
Получение и обработка расплавов
Проведенные расчеты для силикатных и глиноземных включений различного
размера с использованием уравнений (4) и (7) приведены на рис. 1. Из этих данных
становится очевидным, что наименьшие значения hкрит наблюдаются для пузырей
размером 3,0-3,5 мм, которые в наилучшей степени способствуют прикреплению
неметаллических включений к пузырю.
В подтверждение теоретических рассуждений в данной работе было проведено
физическое моделирование процессов продувки металла в ванне промковша через
продувочную балку с различным диаметром газовыпускных каналов.
Масштаб модели составлял 1:4, а в качестве базовых критериев подобия были
приняты критерий Фруда и гомохронности [12]. В качестве рабочей жидкости ис-
пользовали воду, которая имеет кинематическую вязкость, близкую к жидкой стали
по величине. Имитацию покровного шлака на поверхности металла в промковше
осуществляли с помощью силиконового или трансформаторного масла, которые
имеют высокое значение величины поверхностного натяжения.
Характер поведения и всплытия неметаллических включений изучали с помощью
введения в защитную трубу, установленную между сталеразливочным и промежу-
точными ковшами, специальной механической смеси (взвеси) гидрофобных частиц,
у которых плотность несколько меньше, чем у воды. Для этих целей в работе раз-
работали специальную многокомпонентную смесь, включающую смесь нескольких
типов масла и эмульсий и очень мелких твердых частиц.
При этом в ходе экспериментов проводили оценку примерной доли частиц,
всплывших на поверхность и вытекших из промковша с водой. Для вдувания воздуха
в жидкую ванну использовали специальные продувочные элементы, устанавлива-
емые в днище промковша, с диаметром газовыделительных каналов 0,15; 0,23 и
0,46 мм, которые образовывали пузыри различных диаметров.
На первом этапе исследований на физической модели было выполнено сравнение
эффективности рафинирования при использовании продувочных блоков с разным
диаметром газовыпускных каналов.
Для этого в защитную трубу вводили 200 г субстанции с целью загрязнения стали
неметаллическими включениями. Затем жидкость, которая вытекала из промежу-
точного ковша, собирали в специальной емкости, отстаивали в течение нескольких
часов и взвешивали вещество, имитирующее неметаллические включения. Каждый
Рис. 1. Зависимость hкрит для силикатных и глиноземных включе-
ний различных размеров
h
крит
, м
10-9
10-8
10-7
10-6
100 10 1 102 d
в
, мкм
d
п
=10 мм
d
п
= 5 мм
d
п
= 3,0-3,5 мм
результаты расчетов, уравнение (4)
результаты расчетов, уравнение (7)
ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2014. № 1 (103) 7
Получение и обработка расплавов
эксперимент повторялся по три раза, а результаты находили как среднее арифмети-
ческое. Эффективность отделения включений определяли по следующей формуле:
-
Э = 100 %,
M m
M
⋅ (8)
где M – масса вводимого в защитную трубу вещества, имитирующего неметалли-
ческие включения, г; m – масса вводимого вещества, всплывшего на поверхность
жидкости промежуточного ковша, г.
Обобщение полученных экспериментальных результатов (табл. 1) позволяет
акцентировать внимание на том факте, что применение продувочных блоков с
диаметром газовыделительных каналов на уровне 0,15 мм может рассматриваться
как достаточно эффективный технологический прием для обеспечения флотации
неметаллических включений.
Как видно из табл. 1, наилучшие результаты по рафинированию металла от
неметаллических включений достигаются при размере газовыделительного
канала на уровне 0,15 мм, что соответствует образованию пузырей диаметром
3,0-3,25 мм на натуральном объекте.
Основываясь на теоретических расчетах и данных физического моделирования,
провели промышленные испытания в условиях конвертерного цеха ОАО МК «Алчев-
ский металлургический комбинат», которые позволили определить оптимальный
размер пузырей аргона при продувке металла через продувочную балку.
Для изучения влияния размера пузыря при продувке стали аргоном в промковше
использовали специальные продувочные блоки (балки) с различным диаметром
газовыделительных каналов, которые устанавливали в днище. Выбор схемы рас-
положения блоков осуществляли из соображений необходимости сохранения
эффекта рафинирования, достигаемого при движении пузырьков через жидкую
ванну промковша. Для этого величина расхода вдуваемого аргона составляла 10-
-12 л · мин-1 при давлении 8 бар. Это создает максимально развитую поверхность
раздела «металл-газ» при минимальном бурлении в месте выхода газа из металла.
К эксплуатационным свойствам и прочности продувочных балок предъявляются
достаточно жесткие требования, поскольку они работают в крайне тяжелых усло-
виях, сопряженных с длительным контактом с жидким металлом, теплосменами,
механическим воздействием вследствие контакта с конвективными потоками и т. п.
таблица 1. оценка эффективности удаления неметаллических включений
из промковша при различных вариантах организации движения циркуля-
ционных потоков
Элементы управления потоками, установленные
в промежуточном ковше Доля вещества,
удаленного
в шлак, %
металлопри-
емник типа
«turbostop»
перего-
родка
продувочный
блок-балка
диаметр
газовыдели-
тельного канала, мм
• • • 0,15 90-95
• • • 0,23 60-70
• • • 0,46 45-55
Примечание: расход газа составлял 5-6 л · мин-1, что соответствует 10-12 л · мин-1 в
промышленных условиях; • – наличие элемента
8 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2014. № 1 (103)
Получение и обработка расплавов
Помимо этого продувочные блоки должны обеспечивать стабильную газопроница-
емость в течение длительного периода эксплуатации (нескольких десятков часов)
и возможность оперативной корректировки величины расхода газа при продувке.
Схемы расположения перегородок и продувочных балок (рис. 2) выбирали в
соответствии с результатами физического моделирования. Монтаж продувочной
фурмы в днище промежуточного ковша не вызывал дополнительных трудностей и
был соизмерим по сложности с операциями его футеровки. Режим сушки и разогрева
промежуточного ковша, оснащенного продувочной фурмой, не требует изменений
и полностью соответствует принятому в цехе графику.
Сравнительный анализ эффективности трансформации характера перемешива-
ния стали в промковше при наличии продувочных балок с различным диаметром
газовыделительных каналов на количество и состав неметаллических включений
в непрерывнолитых слябах и готовом прокате исследовали путем разливки опыт-
но-промышленных серий плавок на МНЛЗ №1 ОАО «Алчевский металлургический
комбинат». Всего было разлито 8 серий по 6-10 плавок в каждой. В ходе исследо-
ваний разлиты серии для низкоуглеродистых, сверхнизкоуглеродистых и трубных
марок стали. Охлаждение слябов производилось в течение 48 ч. Процесс посада
опытных плавок в нагревательные печи и прокатки на стане 3000 идентифицировали
по номеру сляба (ручья).
В табл. 2 приведены наиболее характерные результаты выполненных металло-
графических исследований по оценке наличия трещин, а также состава и среднего
балла неметаллических включений. Образцы для исследований отбирались из
готовой продукции (листовой стали, прокатанной из сляба до толщины 25 мм).
Оценку загрязненности стали осуществляли на полированных шлифах на микро-
скопе «Axiovert-200» в светлом, темном и DIC полях при х100 по ГОСТу 1778-70 и
ASTM E45-97 (метод наихудших полей).
Установили, что по большинству показателей, полученных для сравнительного
и опытного металла, результаты достаточно близки между собой. Наибольшие от-
личия наблюдаются в показателе «точечные включения». При этом максимальный
балл для опытных и сравнительных слябов равен 2. Однако в опытных слябах ко-
личество крупных одиночных включений (1,5 балла и выше) на 10-25 % ниже при
диаметре газового пузыря 3,25 мм. При этом разница в количестве включений в
опытном и сравнительном металле достигает 20-25 % при уменьшении размера
газового пузыря до 3,25 мм.
Это обусловлено тем, что большой размер газораспределительных каналов спо-
собствует образованию крупных пузырей аргона, что приводит к замешиванию шлака
Рис. 2. Схема промковша слябовой МНЛЗ ОАО «АМК»
8040
6000
2
0
0
1
5
0
3
8
0 3
0
0
3
0
0
3
0
0
60
40
150
60
3
0
Рабочий объем 60 т
Перелив 65 т
80
ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2014. № 1 (103) 9
Получение и обработка расплавов
Номер
плавки
Сляб
Марка
стали
Дефекты, балл
ди
ам
ет
р
пу
зы
ря
,
м
м
то
че
чн
ы
е
вк
лю
че
ни
я
ст
ро
че
чн
ы
е
су
ль
ф
ид
ы
не
де
ф
ор
м
иp
уе
м
ы
е
вк
лю
че
ни
я
уг
ло
ва
я
тр
ещ
ин
а
тр
ещ
ин
а
c
уз
ко
й
ст
ор
он
ы
тр
ещ
ин
а
по
пе
ре
чн
ая
се
гр
ег
ац
ия
09K11242
сравни-
тельный
опытный
BVA
5
3,25
1,5
1,0
0
0
1,8
1,6
1,30
1,00
0,0
0,0
0,5
0,5
1,5
2,0
2,0
2,0
09K22819 -"- AB/AH 36
5
3,25
1,5
0,5
0,12
0,10
0,9
0,8
1,32
1,42
0,5
0,0
0,5
1,0
1,5
1,0
1,0
1,5
09K22831 -"- UC45
10
3,25
2,0
1,0
0,08
0
1,2
1,1
1,17
1,11
0,5
0,0
1,5
0,5
0,5
0,5
1,0
1,0
09K22832 -"- UC45
5
3,25
1,5
0,5
0
0
1,2
1,2
1,21
1,21
0,0
0,0
0,5
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
09K11257 -"- UC45
5
3,25
1,0
0,0
0,10
0,10
0,9
0,8
1,17
1,14
0,0
0,0
0,5
0,5
1,0
1,0
1,5
1,5
09K11258 -"- 1006
10
3,25
1,5
1,0
0,18
0
0
0,6
0,94
0,85
0,0
0,0
0,5
0,5
0,0
0,0
2,0
1,5
09K11275 -"- 1006
10
3,25
2,0
2,5
0,14
0,14
1,0
1,0
1,18
1,22
1,0
1,5
1,0
1,0
0,5
0,5
1,0
1,0
09K11276 -"- 1006
10
3,25
2,0
1,5
0,14
0,12
1,2
1,3
1,20
0,94
0,5
0,5
0,5
0,0
0,5
1,0
1,0
0,5
09K11306 -"- A36
10
3,25
2,0
1,0
0
0
1,3
1,1
1,10
1,11
0,5
0,5
1,5
0,5
0,5
0,5
1,5
1,5
09K11313 -"- A36
10
3,25
1,5
2,5
0,22
0,26
1,1
1,1
1,19
1,10
0,5
0,0
1,0
0,5
1,0
1,0
1,0
1,5
09K11338 -"- S355JR
5
3,25
0,0
0,0
0
0
1,2
1,1
0,91
0,87
0,0
0,0
1,0
0,0
1,0
1,0
1,5
1,0
09K11343 -"- S235JR
5
3,25
0,5
0,0
0,13
0,10
0,9
0,9
1,15
1,17
0,5
0,5
1,0
0,0
1,5
1,0
1,5
1,0
09K11492 -"- AB/A
5
3,25
1,5
0,5
0,10
0,10
1,0
1,0
1,15
1,20
0,5
0,0
0,5
1,0
0,5
0,5
1,5
0,5
09K11495 -"- 1006
10
3,25
2,0
1,0
0,12
0,14
0,9
0,8
1,26
1,02
1,0
1,0
1,5
1,0
0,5
0,5
1,0
1,0
09K11496 -"- 1006
10
3,25
2,0
2,0
0,11
0,13
0,9
1,1
1,06
1,06
0,5
1,0
1,0
1,0
1,0
0,5
1,0
1,0
таблица 2. оценка качества поверхности и внутренней структуры опытных и
сравнительных слябов
10 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2014. № 1 (103)
Получение и обработка расплавов
при продувке, который является дополнительным источником неметаллических
включений. Кроме того, использование при продувке пузырей крупных размеров
приводит к тому, что нижние объемы металлического расплава не обрабатывают-
ся аргоном, что обуславливает образование застойных зон, которые вызывают
неравномерное распределение температуры и концентрации неметаллических
включений, что также ухудшает степень рафинирования металлического расплава.
выводы
В результате проведенных аналитических расчетов, физического моделирования
и промышленных испытаний установлено, что использование пузырей размером
3,0-3,25 мм приводит к формированию устойчивой сплошной мелкопузырьковой
газовой завесы по всей высоте металлического расплава, обеспечивая повыше-
ние площади контакта поверхности пузырьков и металлического расплава, что
пспособствует увеличению вероятности прикрепления включений к пузырю, а,
следовательно, и повышению степени рафинирования металлического расплава.
1. Inertial and buoyancy Driven water flows under gas bubbling and Thermal Stratification
Conditions in a Tundish Model / A. Vargas-Zamora, R. D. Morales, M. Diaz-Cruz et.el. // Metal-
lurgical and Materials Transactions b. – 2000. – № 2. – p. 247-257.
2. Ramos-Banderas A., Morales R. D., Garc′a-Demedices L., D′az-Cruz M. Mathematical Simula-
tion and Modeling of Steel flow with gas bubbling in Trough Type Tundishes // ISIJ International.
– 2003. – № 5. – p. 653-662.
3. fluid flow behaviour in Slab Continuous Casting Tundish with Different Configurations of gas bub-
bling Curtain. / L. C. Zhong, L. Y. Li, b. wang et. el. – Ironmaking and Steelmaking.– 2008. – № 6.
– p. 436-440.
4. Chattopadhyay K., Hasan M., Isac M., Guthrie R. I. L. physical and Mathematical Modeling of
Inert gas-shrouded Ladle nozzles and their Role on Slag behavior and fluid flow patterns in a delta-
shaped, four-strand tundish // Metallurgical and Materials Transactions b. – 2010. – № 1.
– p. 225-233.
5. forced flotation of Inclusions in Tundish / D. S. Kumar, T. Rajendra, R. prasad et. el. // Ironma-
king and Steelmaking. – 2009. – № 6. – p. 470-475.
6. Marique C., Dong A., Mahieu J. P. bubbling of Inert gas into the Tundish // A Means to Improve
Steel Cleanliness. – 1990. – № 9. – p. 15-21.
7. Dobby G. S., Finch J. A. particle Size Dependence in flotation Derived froma fundamental Model
of the Capture process // International Journal of Mineral processing. – 1987. – № 3-4. –
p. 241-260.
8. Nguyen A. V., Kmet S. probability of Collision between particles and bubbles in flotation: the Theo-
retical Inertialess Model Involving a Swarm of bubbles in pulp phase // International Journal
of Mineral processing. – 1994. – № 3-4. – p. 155-169.
9. Nguyen A. V., Ralston J., Schulze H. J. On Modelling of bubble-particle Attachment probability
in flotation // International Journal of Mineral processing. – 1998. – № 4. – p. 225-249.
10. Schulze H. J. Hydrodynamics of bubble-mineral particle Collisions. Mineral processing and
Extractive Metallurgy Review. – 1989. – № 5. – p. 43-67.
11. Zhang L., Taniguchi S. fundamentals of Inclusion Removal from Liquid Steel by bubble flotation
// International Materials Reviews. – 2000.– № 2. – p. 59-82.
12. Удаление неметаллических включений из стали в промковше при ее продувке аргоном
через пористые блоки / А. Н. Смирнов, В. Г. Ефимова, А. В. Кравченко и др. // Наукові праці
Донецького національного технічного університету «Металургія». – 2010. – № 12 (177).
– С. 108-114.
Поступила 21.11.2013
|