Флотація неметалевих включеньпід час продування рідкої сталі аргоном

У роботі показано, що в процесі розливання сталі через проміжні ковші МБРЗ застосовується продування металу інертним газом через продувальні пристрої різної конструкції. Висвітлено, що натепер проміжний ківш є останньою металургійною ємністю, де можна впливати на якість готової продукції в процесі безпе-рервного розливання. З’ясовано, що в проміжному ковші на останньому етапі розливання можливо керува-ти такими параметрами, як масоперенос, рафінування, що буде забезпечувати стабільність розливання, а також покращення якості готової продукції шляхом видалення неметалевих включень різного розміру.Показано, що застосування продувки інертним газом покращує характеристики потоків металу, зни-жує кількість застійних зон та є гасником турбулентності.У роботі розглянуто теоретичні аспекти видалення неметалевих включень за допомогою газових пузирів інертного газу.Представлено механізм процесу флотації інертним газом, який складається з таких етапів, як під-хід пузиря до включення, формування тонкої плівки рідкого металу між включенням та пузирем, ковзання включення на поверхні пузиря, дренаж і розрив плівки металу з формуванням стійкого контакту трьох фаз: включення – пузир – розплав сталі, стабілізація агрегату пузир – включення, флотація агрегату включення – пузир.Проведено детальний аналіз прикріплення включень до пузирів аргону. Показано, що спочатку відбува-ється потоншення рідкої плівки металу на поверхні пузиря до критичних розмірів, за яких плівка розрива-ється та формується ядро контакту із трьох фаз, з утворенням критичного радіусу змочування, а після відбувається розтяг лінії контакту трьох фаз із критичного радіусу до стабільного периметра змочування.З’ясовано, що механізм прикріплення включень залежить від часових параметрів, до яких відноситься час зіткнення, час ковзання, час дренування, час розширення і час індукції. Проведені теоретичні розрахун-ки показали, що ймовірність прикріплення включень до газового пузиря залежить від розміру останнього. Показано, що найбільша ймовірність прикріплення спостерігається, якщо діаметр пузирів буде станови-ти 1 та 3,25 мм.З метою підтвердження теоретичних розрахунків було проведено фізичне моделювання гідродинамічних процесів у проміжному ковші в процесі його продування інертним газом. З’ясовано, що максимальний рафіну-вальний ефект досягається в разі використання продувки аргоном у поєднанні з реакційною камерою.

The paper shows that in the process of pouring steel through the intermediate ladles of the MBRZ, inert gas blowing is used through blowing devices of various designs. It is highlighted that today the intermediate ladle is the last metallurgical container where it is possible to influence the quality of the finished product in the process of continuous pouring. It is found that in the intermediate ladle at the last stage of pouring it is possible to control such parameters as mass transfer, refining, which will ensure the stability of pouring, as well as improving the quality of the finished product by removing non-metallic inclusions of various sizes. It is indicative that the use of inert gas blowing will improve the characteristics of metal flows, reduce the number of stagnant zones and is a turbulence damper.The paper considers theoretical aspects of removing non-metallic inclusions using inert gas bubbles.The mechanism of the inert gas flotation process is presented, which consists of such stages as the approach of the bubble to the inclusion, the formation of a thin film of liquid metal between the inclusion and the bubble, the sliding of the inclusion on the surface of the bubble, drainage and rupture of the metal film with the formation of a stable contact of three phases, inclusion – bubble – molten steel, stabilization of the bubble – inclusion unit, flotation of the inclusion – bubble unit.A detailed analysis of the attachment of inclusions to argon bubbles is carried out. It is shown that first there is a thinning of the liquid metal film on the surface of the bubble to critical dimensions, at which the film is torn and the core of the contact of 3 phases is formed, with the formation of a critical wetting radius, and then there is a stretching of the contact line of three phases from the critical radius to a stable wetting perimeter.It was found that the mechanism of attachment of inclusions depends on the time parameters, which include the collision time, sliding time, drainage time, expansion time and induction time.Theoretical calculations have shown that the probability of attachment of inclusions to a gas bubble depends on the size of the latter. It is shown that the highest probability of attachment will be observed if the diameter of the bubbles is 1 and 3.25 mm.In order to confirm the theoretical calculations, physical modeling of hydrodynamic processes in the tundish during its purging with an inert gas was carried out. It was found that the maximum refining effect is achieved when using argon purging in combination with a reaction chamber.