Využití flotačního účinku inertního plynu ke zvyšování čistoty

Využití flotačního účinku inertního plynu ke zvyšování čistoty oceli
v metalurgických nádobách
R. Moraveca - M. Stančíkb - Z. Adolfa
a) Katedra metalurgie, FMMI, VŠB-Technická univerzita Ostrava,
17. listopadu 15, 708 33 Ostrava-Poruba, Česká republika, [email protected]
b) NOVÁ HUŤ, a.s., Závod Ocelárna - 13, Česká republika
Použití inertního plynu během výroby oceli není v současnosti omezeno jenom na zpracování
oceli v pánvi. Příznivé účinky inertního plynu lze využit jak v pánvi tak i v hlavním výrobním agregátu
a i v mezipánvi při plynulém odlévaní oceli (ZPO). Během zpracování oceli na zařízeních sekundární
metalurgie a v mezipánvi je jako inertního plynu využito argonu. Kdežto v hlavním výrobním agregátu je
možno využít levnějšího dusíku.
Cílem práce bylo využít čistícího účinku inertního plynu ke zvýšení čistoty oceli jednak v pánvi
na stanovišti pánvové pece a jednak v mezipánvi ZPO. V první části práce jsme se zabývali vlivem
intenzity dmýchaného argonu do pánve přes tvárnici umístěnou v jejím dně. Ve druhé části jsme
sledovali vliv nízké intenzity objemového průtoku argonu, který byl dmýchán do mezipánve přes porézní
tvárnici umístěnou v jejím dně. Experimenty se uskutečnily na pánvové peci č.1 a na ZPO č.1
v ocelárně NOVÉ HUTI a.s.
Experiment uskutečněný na stanovišti pánvové pece si kladl za cíl zjistit vliv dvou diametrálně
rozdílných objemových průtoků argonu na čistotu oceli. Po příjezdu pánve s ocelí na stanoviště pánvové
pece byla ocel zpracována na předepsané chemické složení a ohřátá na požadovanou teplotu. Poté byl
průtok nastaven na požadovanou hodnotu. Do oceli byl přidán hliník nad obvyklou mez pomocí Al drátu.
Samotné dmýchání argonu konstantním průtokem trvalo dvacet minut. Během dmýchání argonu byly
odebírány vzorky oceli ve dvouminutových intervalech. U dvou taveb byla použita nízká intenzita
dmýchaného argonu - na hladině se nevytvořilo oko (40 l.min-1), a u jedné byla použita vyšší intenzita
dmýchané argonu - na hladině se vytvořilo oko o velikosti cca 30 cm
(90 l.min-1). Výsledky čistoty oceli ukázaly, že u nízké intenzity došlo k trvalému poklesu plošného
obsahu vměstků. Jelikož experimenty se uskutečnily ještě před modifikací oceli, byly nalezené vměstky
převážně typu Al2O3.
Druhá část experimentu, uskutečněná v mezipánvi ZPO, měla za cíl zjistit vliv argonování
v mezipánvi na čistotu oceli. Ocel byla na konci zpracování na pánvové peci modifikována plněným
profilem CaSi. Porézní tvárnice byla umístěna jen na jedné straně symetrické šestiotvorové mezipánve,
a to napravo od vtoku. Po předchozích zkušenostech byl aplikován, u deseti taveb ve dvou sekvencích,
pouze nízký objemový průtok 5 l.min-1. Princip hodnocení čistoty oceli spočíval v porovnání čistoty oceli
ve vzorcích odebraných z neargonované a argonované strany mezipánve. Výsledky ukázaly, že nízká
intenzita objemového průtoku zaručuje snížení plošného obsahu vměstků v argonované straně
mezipánve. Naopak vysoké intenzity objemového průtoku argonu vedou k znečištění oceli nejen
strženou krycí struskou ale i průnikem bublinek argonu do těla předlitku.
Podařilo se prokázat příznivý vliv nízkých intenzit objemové průtoku argonu na zvýšení čistoty
tekuté oceli. Nízká intenzita objemového průtoku argonu v pánvi zaručuje snížení plošného obsahu
vzniklých nekovových vměstků pomocí jejich flotace. Nízký objemový průtok argonu dmýchaný
do mezipánve opět zaručuje snížení plošného obsahu vměstků v argonované straně mezipánve.
Práce byla řešena v rámci projektu č. 106/96/K032 za finační podpory Grantové
agentury České republiky.
Utilisation of inert gas flotation effect to rising steel cleanness
in metallurgical vessels
R. Moraveca - M. Stančíkb - Z. Adolfa
a) Department of Metallurgy, FMMI, VŠB-Technical university Ostrava,
17. listopadu 15, 708 33 Ostrava-Poruba, Czech Republic, [email protected]
b) NOVÁ HUŤ, a.s., Steel plant - 13, Czech Republic
Application of inert gas during steelmaking is not in present limited only on the steel treatment in
ladle. Positive effects of inert gas can be utilised in the ladle, in main production unit but also in tundish
at continuous casting on continuous casting machine (CCM). Argon is used like inert gas during of steel
treatment in secondary metallurgy units and in tundish, whereas cheaper nitrogen is possible to use in
main production unit.
The aim this work was in utilisation of cleaning effect of inert gas for increasing of steel
cleanness, partly in ladle on ladle furnace station and partly in tundish CCM. We have engaged in
influence of argon blowing intensity into the ladle through breeze-block located in its bottom at the first
part of paper. In the second part we have followed influence of low intensity of volume flow argon, which
was blown into tundish through porous breeze-block located in bottom. The experiments were realised
on ladle furnace no.1 and on CCM no.1 in steel plant NOVÁ HUŤ Ostrava inc.
The experiment realised on the ladle furnace station was aimed on finding of influence of two
different argon volume flows on steel cleanness. After the ladle with steel arrived on the ladle furnace
station was steel treated on specified chemical composition and heated on required temperature. After it
was adjusted volume flow on required value. Into the steel was added aluminium over usually limit by
means of Al wire. Proper argon blowing with constant flow ran twenty minutes. During of argon blowing
were picked samples from steel in two-minute intervals. Low intensity of argon blowing was used at two
heats - „eye“ wasn’t created on the surface (40 l.min-1), and higher intensity of argon blowing was used
at another - „eye“ with size about 30 cm was created on the surface (90 l.min-1). The results of steel
cleanness showed that permanent decrease of inclusions square area occurred at low intensity. Since
the experiments were realised still before steel modification, were found inclusions mainly of Al2O3 type.
The second part of experiment, that was realised in tundish CCM, had for its object to find
influence of argon blowing in tundish on steel cleanness. Steel was at finish treatment on ladle furnace
modified by CaSi filling profile. Porous breeze-block was located on one side of symmetric six-outlet
tundish, namely right from the inlet. Only low volume flow 5 l.min-1 was applied after the previous
experiences (ten heats at two sequences). Principle of steel cleanness evaluation consisted
in comparison of steel cleanness in samples took from no argon blown and argon blown tundish side.
Results were shown that low intensity of volume flow guarantees reduction of inclusions square content
in argon blown side of tundish. On the contrary high intensities of argon volume flow lead to steel
pollution not only by pulled down covering slag but also by penetration argon bubbles into billet body.
It managed to demonstrate positive influence of low intensities of argon volume flow on increase
of melted steel cleanness. The low intensity of argon flow in the ladle guarantees reduction of square
content of arisen non-metallic inclusions by means of their flotation. The low volume flow of argon blown
into the tundish again guarantees reduction of inclusions square content in argon blown side of tundish.
The paper arose within the solution of Grant project N°106/96/K032 under assistance
of Grant Agency Czech Republic.