Доменное пр-во
Электрометаллургия
Конвертерное пр-во
Разливка стали
Популярные материалы

Сталь и ее вакуумирования в металлургии

Современные металлургические способы вакуумирования стали. Схема обработки жидкой стали вакуумом была предложена еще Г.Бессемером. Практическое использование метода внепечного рафинирования для повышения качества металлопродукции относится к началу 50-х годов. В СССР работы по исследованию влияния понижения давления на процессы газовыделения были начаты в конце 30-х годов, а первая промышленная установка обработки стали вакуумом в ковше опробована на Енакиевском металлургическом заводе по инициативе ученых ИМет АН СССР А.Самарина и Л.Новика в 1952-1954 гг. Ковш со сталью опускали в камеру, которую затем плотно закрывали крышкой и из закрытой таким образом камеры откачивали воздух.

В настоящее время в промышленно развитых странах успешно работают сотни установок внепечного вакуумирования различной конструкции. Схемы наиболее распространенных конструкций представлены на рис. 1. Самым простым способом является способ вакуумирования стали в ковше.

Конструкции камер для вакуумирования металлопродукции
Рисунок 1. Конструкции вакуумных камер

Недостатком вакуумирования в ковше является невысокая эффективность метода при вакуумировании относительно больших масс металла (> 50 т) и неравномерность состава стали в ковше после ввода раскислителей и легирующих вследствие слабого перемешивания всей массы металла. Этого можно избежать в том случае, когда предусматривается продувка стали в ковше интертным газом или электромагнитное перемешивание.

При продувке металла инертным газом к обычным потерям тепла при выпуске и выдержке в ковше добавляются потери тепла на нагрев газа, продуваемого через сталь. При электромагнитном перемешивании этот недостаток ликвидируется, однако электромагнитное перемешивание требует более сложного и дорогостоящего оборудования. В настоящее время наиболее распространены следующие способы выкуумирования стали в ковше:

1. Ковш со сталью помешают в вакуумную камеру, организуют перемешивание металла инертным газом, раскислители вводят в ковш из бункера, также находящегося в вакуумной камере. Этот метод часто называют ковшевым вакуумированием.

Установка вакуумирования стали в ковше
Рисунок 2. Установка вакуумирования стали в ковше:
1 — вакуум-крышка; 2 — теплозащитный экран; 3 — сталеразливочный ковш; 4 — вакуум-камера

2. Сталь вакуумируют при переливе из ковша в ковш или из ковша в изложницу, т.е. обработке вакуумом подвергается струя металла (метод называют струйным вакуумированием или вакуумированием струи ).

3. Сталь под воздействием ферростатического давления засасывается примерно на 1,48 м в вакуумную камеру, которую через определенные промежутки времени поднимают, но так, чтобы конец патрубка все время оставался опущенным в сталь в ковше. Сталь из камеры сливается по патрубку в ковш, затем камеру опускают и под действием разрежения в нее засасывается очередная порция металла (метод называют порционным вакуумированием стали). В некоторых случаях поднимают и опускают не вакуумную камеру, а ковш со сталью, а камера остается неподвижной.

Этот способ часто называют также способом DH — по первым буквам предприятия Dortmufld-Horder, ФРГ, где он был осуществлен впервые.

4. Два патрубка вакуумной камеры погружают в сталь; при вакуумировании порция металла засасывается в вакуумную камеру (рис. 2 правая схема). В один из патрубков начинают подавать инертный газ, в результате чего сталь в этом патрубке направляется вверх, в вакуум-камеру, а по другому - стекает вниз, в ковш. Происходит циркуляция металла через вакуум-камеру. Способ этот называют циркуляционным вакуумированием стали (или RH-процессом — по первым буквам предприятия Ruhrstahl-Hereus, ФРГ, где процесс был осуществлен впервые).

Установка поточного вакуумирования стали
Рисунок 3. Установка поточного вакуумирования
стали: 1 — сталеразливочный ковш;
2 — вакуумная камера; 3 — промежуточный ковш;
4 — кристаллизатор

Заслуживает особого упоминания метод непрерывного (поточного) вакуумирования стали при разливке, разработанный в Липецком политехническом институте под руководством проф. Г.А.Соколова и внедренный на НЛМК. В основу метода положен принцип вакуумной дегазации струи и слоя стали в проточной камере, расположенной между сталеразливочным и промежуточным ковшами (рис.3). Рафинированная сталь поступает в промежуточный ковш по металлопроводу, погруженному под уровень металла.

Достоинствами метода непрерывного вакуумирования стали является одновременное решение проблем:

  • вакуумирования в потоке;
  • защиты струи от вторичного взаимодействия с атмосферой;
  • повышение эффективности вакуумирования стали в результате движения струи через вакуумированное пространство, при котором происходит ее раскрытие и раздробление на капли, а также увеличение поверхности контакта сталь — газовая фаза (вакуум).
Метод пульсационного перемешивания металла
Рисунок 4. Метод пульсационного перемешивания металла в ковше (РМ-процесс)

Методы вакуумной обработки стали непрерывно совершенствуются, предлагаются новые решения, позволяющие получать металлопродукцию и металлопрокат высокого качества с использованием более простых методов. Примером может служить разработанный на одном из японских металлургических заводов метод, названный методом РМ (Pulsation Mixing — пульсирующее перемешивание стали), схема которого показана на рис. 4. На установке такого типа обрабатывают 100-т плавки конвертерной стали. Сущность метода заключается в переменном включении и выключении подачи аргона и вакуумного насоса, вследствие чего сталь в цилиндре (и в ковше) интенсивно пульсирует, что обеспечивает высокую степень ее рафинирования. Достоинство установки — возможность высокоэффективной работы без глубокого вакуума.

Источник [4] → список литературы.

Читайте также:

Вернуться в начало раздела: Сталь и ее внепечная обработка
Вернуться на главную: Черная металлургия