Vpliv sistema VVS na procese v EOP
Influence of the VVS System on the processes in EAF
S. Kanalec, Železarna Jesenice, Jeklarna Bela
VVS sistem je indirektni način premešavanja taline skozi dno peči. Zaradi svoje izvirne zasnove ima specifičen vpliv na procese v EOP. Zelo pomemben je njegov vpliv na metalurške reakcije in na ekonomiko dela EOP. Ključne besede: premešavanje skozi dno
1	Uvod
Sistem VVS (Veitscher-Veneto-Spiilsystem) je predstavnik indirektnega načina premešavanja taline sko/.i 'dno peči. Element, skozi katerega vpihujemo argon ali dušik, je nameščen v naphanem delu dna peči, tako da plin za premešavanje prehaja skozi pore dna v talino. Število vgrajenih elementov (1 do 3) je odvisno od velikosti peči, zagotavljati pa mora premešavanje čim večjega volumna taline. Vizualno je premešavanje skoraj nevidno, kajti žlindra na površini je dokaj mirna. Osnovni vzrok temu je nekoncen-trirano prehajanje plinskih mehurčkov sko/.i talino na veliki površinski enoti. Slika 1 prikazuje vgrajen element pred izdelavo dna peči.
2	Vpliv na metalurške reakcije
2.1	Razfosforenje
Eden bistvenih procesov, ki potekajo v EOF je razfosforenje. Ob vseh optimalnih pogojih lahko pospešimo reakcije raz.fosforenja s povečanjem kontaktne površine med žlindro in talino, oziroma, če zagotovimo transport taline bogatejše na fosforju proti žlindri. Na sliki 2 je prikazan vpliv sistema VVS na razfosforenje. Dobro je vidno znižanje porabe apna pri šaržah, ki smo jih med izdelavo v peči premešavali. Vzrok za tako majhno razliko tiči v dejstvu, da med mešanjem taline v peči skoraj ni opaziti gibanja žlindre. Tok plinskih mehurčkov ni koncentriran in zato ne povzroči občutnejšega mešanja taline z. žlindro. Ob tem velja poudariti, da smo s pretoki plina skozi dno peči omejeni. Veliki pretoki plina bi utegnili poškodovati zas-intrano skorjo dna in s tem bi se pojavila velika nevarnost prodora.
2.2	Koncentracija FeO v žlindri
Ob analizi žlinder smo opazili, da je koncentracija FeO v žlindrah kjer smo talino premešavali, bistveno nižja kot pri šaržah, kjer premešavanja nismo uporabljali. Na sliki 3 je prikazan odnos med koncentracijo FeO v žlindri in ogljikom v talini, v odvisnosti od uporabe ali neuporabe mešanja taline. V vseh primerih smo delali s penečimi žlindrami, količine vpihanega koksa za penjenje so bile v vseh primerih
Slika 1. VVS element pred phanjem dna peči.
Figure 1. Position of the VVS stirring element before bottom ramming.
enake. Vsi analizni podatki se nanašajo na končno stanje šarže. Zanimiv je potek krivulje, ki predstavlja primere, ko smo talino premešavali. Vsebnost FeO v žlindri skorajda ni odvisna od koncentracije ogljika v talini. Vzrok je v homogenizaciji jeklene kopeli, ki je posledica premešavanja skozi dno peči. Znižana vsebnost FeO v žlindri pa nam posredno kaže na večji izplen vložka.
VVS is an indirect system of stirring the molten steel through the furnace bottom. Its original design means a special influence on metallurgical processes in EAF. Application of this system makes the EAF more effective. Key words: bottom stirring
Dodatek apna (kg/t)
tre z mesatijd
brei mešanja z meSanjem
z mešanjem
4-
0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 0.014 0.016 P v končni analizi (%)
Slika 2. Vpliv premešavanja na razfosforenje. Figure 2. Influence of stirring on the dephosphorization.
Koncentracija FeO v žlindri (%)
brez me9anja z mešanjem
•	povečana temperaturna homogenost taline in s tem skrajšanje potrebnega časa za dosego željene temperature po celotnem volumnu kopeli,
•	povečana kemijska homogenost, ki zagotavlja konstantno hitrost kemičnih reakcij v kovinski kopeli.
Poraba energije (klfh/t)
brez meaanja * z mešanjem
2000	2500
Vpihan kisik (Nm3)
3000
0	0.05	0.1	0.15	0.2
Koncentracija ogljika v talini (%)
Slika 3. Odnos med FeO v žlindri in C v talini. Figure 3. Relation between the conc. of FeO in slag and carbon in steel.
Slika 4. Odnos med porabo energije in vpihanim kisikom. Figure 4. Relation betvveen the energy consumption and the oxygen blow.
3.2 Čas med prehodoma
Dobavitelj VVS sistema, firma Veitscher-Magnesitvverke, v dokumentaciji navaja, da uporaba premešavanja taline skozi dno peči povzroči skrajšanje časa med prehodoma za 4 do 6 minut. Na žalost so nas razmere prisilile v močno diskon-tinuimo obratovanje, tako da ni bilo mogoče ugotavljati vpliva sistema VVS na skrajšanje časa med prehodoma. Nedvomno pa je to možno dokazati pri kontinuirnem obratovanju jeklarne.
2.3 Legiranje v peč
Med opazovanjem sistema VVS smo izdelali tudi nekaj šarž, ki so bile legirane z večjimi količinami FeCr v peč. Legiranje je bilo uspešno in to predvsem v smislu visokih izkoristkov in hitrega raztapljanja dodanih legur, ki se niso lepile v testastem stanju na dno peči. Pri izdelavi nerjavnih jekel smo uspeli tudi po večjem številu izdelanih šarž ohraniti peč čisto, brez nasedlin. Izvedene so bile meritve temperature taline v različnih conah peči, kolikor je to seveda mogoče. Prišli smo do spoznanja, da je talina zelo homogena tudi v temperaturnem smislu, tako da lahko upravičeno sklepamo, da sistem VVS prispeva tudi k delnemu odpravljanju hladnih mest v EOP.
3 Vpliv sistema VVS na ekonomiko peči
3.1 Poraba električne energije
Že dalj časa imamo namen, da bi z eksotermnimi reakcijami v kovinski kopeli nadomestili del potrebne električne energije, ki jo moramo dovesti v peč. Zato smo skušali povečati količine vpihanega kisika. Slika 4 prikazuje vpliv vpihanega kisika na zmanjšanje porabe električne energije. Šarže, ki niso bile premešavane, sledijo zakonitosti, da povečanje vpihanega kisika prispeva k znižanju porabe električne energije. Ob uporabi sistema VVS pa se specifične porabe električne energije še dodatno znižajo za približno 30 kWh/t. Vzroka za to sta:
3.3 Dno peči
Ker je sistem VVS indirektni sistem premešavanja taline, je naphano dno izpostavljeno mnogim škodljivim vplivom. Plin za premešavanje si namreč sam išče pot skozi naphano dno proti talini. Zato dobavitelj predpisuje material za izdelavo dna peči. Ustrezna granulacijska sestava zagotavlja propustnost za plin, obenem pa preprečuje infiltracijo taline v naphano dno. Ob doslednem upoštevanju obratovalnih navodil nismo imeli nobenih težav z lokalnimi poškodbami naphane mase, pač pa je bila obraba dna kljub
Proizvedeno jeklo (*tisoč t)
Slika 5. Poraba materiala za popravilo dna peči. Figure 5. Consumption of the material for the bottom repair.
prekinitvam dela in pogostemu hlajenju peči enakomerna. To je dobro vidno na sliki 5.
4 Zaključki
Vpliv sistema VVS na procese v EOP so:
•	povečana kemična in temperaturna homogenost v peči
•	intenziviranje kemičnih reakcij
•	znižanje porabe energije
•	ob kontinuirnem delu skrajšanje časa izdelave šarže
•	enakomerna poraba ognjestalnih gradiv
•	povečan izplen vložka
•	nepredrt film žlindre in s tem zaščita taline
5 Literatura
1	E. Hoffken in sod.: Bottom stirring in the electric are furnace by introduetion of inert gases, Stahl und Eisen, 1989. s. 83/88
2	J. Cipolla in sod.: Experience of inert gas stirring in the EAF at Armco Butler, EAF Conf. Proceedings. Dallas 1990
3	M. Torkar. J. Lamut: Racionalizacija in optimiranje proizvodnje v Jeklarni Bela, Kovine, zlitine, tehnologije, 26, 1992, št. 1-2, s. 23/29