Перемішування металевих розплавів як засіб підвищення ефективності функціонування агрегатів «ківш – піч». Повідомлення 1. Способи та системи перемішування рідких сплавів у металургійних агрегатах (огляд)

Анотація

УДК 621.74: 669.18 : 537.84

На основі світових тенденцій у металургійній галузі, спрогнозовано особливості подальшого розвитку технологій одержання литої металопродукції в умовах постійного посилення вимог щодо енерго- та ресурсозбереження, екологічної і виробничої безпеки при одночасній необхідності підвищення якості лиття, розширенні номенклатури одержуваних сплавів та виробів з них. При цьому забезпечення надійної роботи і розширення функціональних можливостей агрегатів типу «ківш-піч» набуває особливого значення, оскільки саме в них відбувається комплексна позапічна обробка розплавів, що включає доведення за температурою та хімічним складом (у т. ч. легування і модифікування), видалення газів та неметалевих включень тощо. Зазначено, що для успішної реалізації перерахованих технологічних операцій агрегати «ківш – піч» оснащуються додатковими пристроями та системами, зокрема, для нагріву розплаву, вакуумування, продувки інертним газом (аргоном) і електромагнітного перемішування. Порівняльний аналіз різних способів перемішування рідкого металу – шляхом продувки газом та під дією зовнішнього змінного електромагнітного поля – показав, що більш ефективним та доцільним, особливо при одержанні відносно невеликих партій високоякісних і спеціальних сплавів в умовах металургійних міні-заводів, є електромагнітне перемішування. При цьому найбільш поширеними на металургійних підприємствах та серед дослідницьких розробок є електромагнітні перемішувачі, дія яких ґрунтується на використанні біжучого магнітного поля. Показано, що, через фізичні особливості біжучого поля, застування таких перемішувачів має певні обмеження, пов’язані з необхідністю у більшості випадків живлення їх низькою частотою, внесенням змін у конструкцію діючих металургійних агрегатів для встановлення перемішувача, а також з не завжди раціональними гідродинамічними режимами перемішування розплаву. Сформульовано вимоги щодо розробки і застосування більш простих за конструкцією та у експлуатації електромагнітних перемішувачів, які могли б ефективно працювати на агрегатах «ківш - піч», забезпечуючи їх тривале надійне функціонування при одержанні широкої номенклатури високоякісних сплавів.

Список літератури

1. Смирнов А. Н., Зборщик А. М. Внепечное рафинирование чугуна и стали. Донецк: Изд-во «Ноулидж», 2012. 179 с.
2. Дюдкин Д. А., Бать С. Ю., Гринберг С. Е., Маринцев С. Н. Производство стали на агрегате ковш-печь. Донецк: ООО Юго-Восток, 2003. 300 с.
3. Кнюппель Г. Раскисление и вакуумная обработка стали. Ч. II. Основы технологии ковшевой металлургии. М.: Металлургия, 1984. 414 с.
4. Berg B., Carlsson G., Bramming M. Ladle Metallurgy – Influence of Different Stirring Methods// Scandinavian Journal of Metallurgy. 1985, No. 14. P. 299-305.
5. Eidem M. Induction causes a stir // Steel Times International. 1996. № 7. P. 38-39.
6. The ABB Group. URL: https://new.abb.com/metals/abb-in-metals/offering/products/metallurgy-pr....
7. Шалимов А. Г. Анализ эффективности перемешивания металл в ковше на основе новых шведских разработок. Сталь. 2004. № 1. С. 25-30.
8. Тир Л. Л., Столов М. Я. Электромагнитные устройства для управления циркуляцией расплава в электропечах. М.: Металлургия, 1975. 224 с.
9. Л. Л. Тир, М. Я. Столов. Электромагнитные устройства для управления циркуляцией расплава в электропечах: 2-ое изд., перераб. и доп. М.: Металлургия, 1991. 280 с.
10. SINFONIA TECHNOLOGY CO., LTD. JAPAN. URL: https://www.sinfo-t.jp/eng/stirrer/principle.htm , https://www.sinfo-t.jp/eng/stirrer/Default.htm
11. Non ferrous casting – Equipment MHD Technology / “Krãsainie lẽjumi”, Riga, Latvia. 2004.
12. Дубоделов В. И, Фикссен В. Н., Горюк М. С., Слажнев Н. А., Скоробагатько Ю. П. Современные устройства для электромагнитного перемешивания алюминиевых расплавов в печах и миксерах повышенной емкости. Металл и литье Украины. 2008. № 6. С. 12-18.
13. Bjorn Gabrielsson, Brendan Connolly, Steve Lubinski, Sean Cowden, Hongliang Yang. Hydrogen Control of Large Bottom-Poured Forging Ingots at Ellwood Quality Steels // The 3rd International Conference “Ingot, Casting, Rolling, Forging ICRF-2018. P. 174-188.
14. Bjorn Gabrielsson, Brendan Connolly, Steve Lubinski, Sean Cowden, Hongliang Yang. Hydrogen Control of Large Bottom-Poured Forging Ingots at Ellwood Quality Steels. AISTech 2019. The Iron & Steel Technology Conference and Exposition, Pittsburgh, Pa., USA. Iron & Steel Technology, July 2020. P. 52-62.
15. Дубоделов В. И. Гидродинамические и физико-химические процессы в промежуточных ковшах для непрерывного литья стали // В. И. Дубоделов, А. Н. Смирнов, В. Г. Ефимова, А. В. Кравченко, А. П. Верзилов. Киев: Наукова думка, 2018. 263 с.
16. Смирнов А. Н., Куберский С. В., Эссельбах С. Б. и др. Электродуговая и электромагнитная обработка расплавов. Алчевск: ДонГТУ, 2013. 320 с.
17. Sh. Taniguchi, K. Maitake, M. Okubo, T. Ando, K. Ueno: Proc. EPM2003, (2003), P. 339-343.
18. Sh. Taniguchi, K. Ueno, S. Shimasaki, M. Okubo, T. Ando, H. Kasahara: Tetsu-to-Hagane, 92 (2006), P. 364-371.
19. Sh. Taniguchi, Sh. Shimasaki, N. Yoshikawa, K.Ueno, S.Umeki, K.Takahashi, Yan Chen. Recent efforts of EPM application to environmental technology at Tohoku University // The 5th International Symposium on Electromagnetic Processing of Materials “EPM 2006”. October 23-27, 2006. Sendai, Japan. P. 677-682.