1.2Теория ковшевого рафинирования

Основным преимуществом любого процесса ковшевого рафинирования по сравнению с плавильной печью является работа печи-ковша с использованием восстановительного основного шлака. Конструкция печи-ковша представляет собой почти герметичную систему, состоящую из ковша с крышкой, что обеспечивает рафинирование стали без риска нового окисления.

С помощью инертного газа сталь не только перемешивается, но также защищается от повторного окисления. Металлургические реакции, а также распределение тепла в стали, поддерживаются пограничными реакциями, инициированными продувкой инертным газом. Кроме того, в печи-ковше можно оптимально адаптировать температуру стали под процесс разливки, благодаря чему сокращается время цикла и потребление энергии в сталеплавильном агрегате. Совершенно очевидно, что данный процесс имеет преимущества над процессом ДСП, включая определенное улучшение качества.

Воздействие шлака на раскисление и десульфурацию усиливается за счет продувки инертным газом, а также создание атмосферы инертного газа в печи-ковше. При соответствующем составе шлаков время рафинирования жидкой стали можно завершить в течение 20 минут после гомогенизации. Так как процесс в печи-ковше воспроизводим, то даже для критических марок стали можно выдержать химанализ в достаточно узких диапазонах. Результаты, достигаемые в печи-ковше, не зависят от процесса в плавильном агрегате. Практически не имеет значения, каково начальное содержание кислорода - 200 ppm или 50 ppm. Высокое содержание кислорода можно легко снизить, поскольку в ковше нет другого его источника, кроме собственно стали.

Для раскисления стали обычно используются кремний или алюминий. При использовании кремния содержание кислорода в жидкой стали достигает около 50 ppm. Действие алюминия при данных температурах более сильное, содержание кислорода в жидкой стали достигает 10 ppm. Если марка стали допускает только незначительное содержание этих двух элементов, то в ограниченных количествах можно провести чистое рафинирование с использованием основных шлаков. Данный способ называется „Дисперсионное раскисление“, кислород поглощается в шлаке в форме FeO, при этом устанавливается определенное равновесие. Для дальнейшего снижения содержания кислорода в стали можно использовать обработку в вакууме или с применением силикокальция.

Процесс в печи-ковше способствует эффективному удалению неметаллических включений из стали, например, SiO2, Al2O3, Cr2O3 и MnO и т.д. при правильном использовании технологии шлакования. Донная продувка инертным газом вызывает интенсивную и турбулентную реакцию на границе сталь / шлак, что способствует осаждению указанных включений. В печи-ковше возможно производство марок сталей с очень высокой степенью чистоты, в том числе, для ковки.

Основные фазы процесса в печи-ковше:

1. Рафинирование в условиях инертной атмосферы без атмосферного окисления

2. Продувка инертным газом

   • турбулентные реакции на границе шлаки/металл

   • быстрое осаждение оксидных включений

   • эффективное распределение энергии

   • гомогенизация химанализа и температуры стали

3. Нагрев с помощью электрических дуг

   • корректировка температуры жидкой стали

   • энергия для компенсации потерь и плавления легирующих

   • образование шлака для рафинирования стали в ковше

   • нагрев жидкой стали электрическими дугами с высокой эффективностью при правильном режиме шлака и защита футеровки ковша от излучения электрических дуг

4. Рафинирование с основным белым шлаком

   • эффективное раскисление диффузией

   • удаление неметаллических включений

   • эффективное использование легирующих и хорошее качество

   • строгий контроль за химсоставом стали

5. Производство

   • повышение производительности

   • буфер между плавильным и разливочным агрегатами

   • точная корректировка конечного химсостава стали и температуры разливки

   • меньшая потребность в перегреве стали

   • меньшее содержание кислорода в стали

   • cнижение расхода огнеупорного материала в ковше и плавильном агрегате.