Яндекс.Метрика


Вакуумная внепечная обработка

Осуществление многих вакуумных технологических операций, таких как дегазация (непрерывная, при нагреве, частичная), раскисление, обезуглероживание и прочее вне печи позволяет расширить возможности сталеплавильных агрегатов, в частности, кислородных конверторов и мартеновских печей по сортаменту выплавляемого металла, и поставлять новые виды продукции с требуемым химическим составами свойствами. Процесс выплавки стали в этих агрегатах упрощается и сводится только к расплавлению шихты, удалению вредных примесей, окисных включений, избытка углерода и нагреву металла до заданной температуры.


Одним из эффективных методов повышения качества стали является раскисление стали углеродом в вакууме в связи с возможностью существенного снижения содержания кислорода и получения мелкой дендритной структуры слитков. Развитие реакции обезуглероживания в вакууме широко используется для получения стали с низким содержанием углерода (менее 0.01%), главным образом электротехнических и сталей для эмалирования с одноразовым покрытием. Этот процесс позволяет сократить продолжительность дорогостоящего обезуглероживающего отжига стального листа или отказаться от него вообще [1,2].
Порционные и циркуляционные установки внепечного вакуумирования используют для изготовления широкого сортамента нержавеющей стали, содержащих менее 0,02% углерода и хорошо полирующихся и обладающих высокими антикоррозионными свойствами. Например, на установках циркуляционного вакуумирования завода в Рурорте (Германия) и ОАО "Новолипецкий металлургический комбинат" содержание углерода в металле составило 0,003% [2, 3]. Процесс вакуумной дегазации, т.е. удаление из жидкого металла растворенных в нем газов, обеспечивает не только получение металла с минимальным содержанием вредных примесей, но и способствует улучшению его свойств. В настоящее время вакуумная дегазация широко используется производителями стального листа в автомобилестроении, так как стальные листы достигают при такой обработке повышенного предела текучести [4]. При этом дегазацию жидкого металла во всем его объеме обеспечивает наиболее простой процесс вакуумной обработки в ковше. К вакуумной внепечной обработке относится вакуумная обработка стали и сплавов в ковше, вакуумирование стали в струе, вакуумирование металла мелкими порциями всасыванием или принудительной циркуляцией металла из ковша в специальный вакуумный резервуар. Удобной в промышленной эксплуатации оказалась установка для ковшового вакуумирования завода "Днепроспецсталь" [5]. Стальная сварная камера цилиндрической формы шарнирно соединена с крышкой, подъем и опускание которой производится с помощью электрической лебедки. В центре крышки имеется закрывающийся контейнер (дозатор) с открывающимся днищем для введения в ковш различных легирующих добавок и раскислителей. Вакуумная обработка производится при остаточном давлении 3х10^3−3.5x10^3 Па. Эффективность способа вакуумирования стали в ковше может быть увеличена за счет принудительного перемешивания металла при помощи электромагнитного поля [2]. Современные установки для вакуумирования стали в ковше с электромагнитным перемешиванием обеспечивают хорошую дегазацию всего находящегося в ковше металла и равномерное распределение вводимых в ковш раскислителей и легирующих добавок. Вакуумирование стали в струе применяется для удаления водорода из стали при отливке слитков для крупных поковок. Распространение этого варианта внепечной обработки объясняется сравнительной простотой практического осуществления и высокой скоростью дегазации. В общем случае установка этого типа состоит из вакуумной камеры с изложницей, ковша с металлом, ограничителя разбрызгивания струи, вакуумного затвора и вакуумного насоса. Самые крупные слитки, отливавшиеся в вакууме, имели массу около 400т и предназначались для роторных валов атомной электростанции [6]. Для вакуумирования в струе слитков относительно небольших размеров применяют метод перелива из ковша в ковш. Порционный и циркуляционный методы вакуумирования отличаются от рассмотренных выше тем, что воздействию вакуума здесь одновременно подвергается только часть металла, засасываемого из обычного сталеразливочного ковша в расположенную над ним вакуумкамеру через всасывающий патрубок, погруженный в металл. Принципиальным различие ммежду этими методами является способ и характер перемещения металла из ковша в вакуумкамеру и обратно.
Для установок внепечного вакуумирования широко применяются пароэжекторные вакуумные насосы, представляющие собой агрегаты из нескольких (4−6) последовательно соединенных эжекторов, обеспечивающих в целом скорости откачки и требуемое остаточное давление. Для ускорения откачки системы до рабочего состояния в установках внепечного вакуумирования предусматриваются пусковые эжекторы (один или два), включаемые параллельно основному рабочему насосу. Эти эжекторы способны очень быстро откачать систему до 1x10^4 − 2x10^4 Па, после чего отключаются.