Современные процессы рафинирования стали
  1.2 Внепечное вакуумирование стали

Патент на способ вакуумирования струи металла при переливе его в установленные в вакуумной камере ковш или изложницу (рисунок 1.7) получен в 1938 г. Первые сообщения об успешной промышленной эксплуатации его относятся к 1954 г.

Схема процесса вакуумирования стали при переливе

Рисунок 1.7 – Схема процесса вакуумирования стали при переливе: а – из ковша в ковш; б – при отливке слитков; 1 – первый сталеразливочный ковш; 2 – защитный экран; 3 – крышка вакуумной камеры; 4 – вакуумпровод к вакуумным насосам; 5 – второй сталеразливочный ковш; 6 – бункер для раскислителей и легирующих; 7 – вакуумная камера; 8 – изложница; 9 – гляделка

К 1980 г. было построено более 60 таких установок, опыт эксплуатации которых выявил ряд существенных недостатков этого способа обработки: высокие потери температуры, отсутствие возможности ввода легирующих и др. Поэтому в настоящее время такое оборудование используется главным образом при отливке крупных кузнечных слитков.

В 1954 г. была построена первая установка порционного вакуумирования металла (DH-процесс), схема которого показана на рисунке 1.8.

Схема процесса порционного вакуумирования стали

Рисунок 1.8 – Схема процесса порционного вакуумирования стали: а – камера в нижнем положении; б – камера в верхнем положении; 1 – ковш; 2 – вакуумная камера; 3 – бункер для ввода раскислителей и легирующих; 4 – графитовый электрод для нагрева футеровки камеры

Этот процесс предусматривает вакуумную обработку порции металла в камере, к нижней части которой крепится футерованный патрубок. После погружения патрубка на заданную глубину в ковш с металлом давление в камере понижают. При этом за счет разности давлений над поверхностью металла в ковше и внутри вакуумной камеры уровень металла в камере повышается примерно на 1,4 м, в результате чего в камеру поступает порция металла. После этого камера перемещается вверх примерно на 0,5 м. Металл из вакуумной камеры возвращается в объем ковша, после чего камера снова перемещается вниз, заполняясь металлом. Обычно выполняется 40 – 100 циклов вакуумирования, продолжительность каждого из которых составляет 15 – 30 с.

В 1959 г. была пущена в эксплуатацию первая установка циркуляционного вакуумирования металла (RH-процесс), схема которого показана на рисунке 1.9.

Схема процесса циркуляционного вакуумирования стали

Рисунок 1.9 – Схема процесса циркуляционного вакуумирования стали: 1 – тележка; 2 – подача транспортирующего газа; 3 – трансформатор; 4 – вакуумпровод к вакуумным насосам; 5 – бункер для раскислителей и легирующих

Камера установки циркуляционного вакуумирования оборудована двумя погружаемыми в металл патрубками, в один из которых непрерывно подается аргон. Это вызывает циркуляцию металла из ковша в вакуумную камеру и обратно в ковш.

Первые исследования вакуумирования металла в камере (VD-процесс) были выполнены в Германии в 1932 – 1935 г.г. Однако, техника того времени не позволяла понизить давление в камере ниже 4 – 7 кПа. В этих условиях значительной дегазации металла не наблюдалось.

Схема процесса вакуумирования стали в камереПервые промышленные установки для вакуумирования металла в камере (рисунок 1.10) были введены в эксплуатацию в начале 50-х годов.

Рисунок 1.10 – Схема процесса вакуумирования стали в камере: 1 – вакуумная камера; 2 – вакуумпровод к вакуумным насосам; 3 – крышка вакуумной камеры; 4 – бункер для ввода раскислителей и легирующих; 5 – устройство для отбора проб металла и замера температуры; 6 – гляделка; 7 – защитный экран; 8 – сталеразливочный ковш; 9 – подача аргона

В 50-х – 60-х годах широкому распространению порционного вакуумиро-вания способствовали такие его преимущества, как отсутствие потребности в аргоне и наличие лишь одного погружаемого в металл патрубка, который можно было расположить в стороне от стопорного устройства сталеразливочного ковша. Однако, со временем они потеряли свое значение по мере роста доступности аргона и перехода к использованию ковшей с шиберными затворами. Кроме того, эффективная дегазация металла в камерах порционного вакуумирования достигалась только при обработке кипящей и полуспокойной стали. По мере ужесточения требований к содержанию серы в стали для повышения эффективности десульфурации началось широкое использование раскисления стали алюминием. В этих условиях эффективная дегазация металла в камерах порционного вакуумирования достигалась только при подаче в патрубок аргона.

Поэтому из более чем 100 установок такого типа, построенных в 20 странах мира к 1984 г., к 2002 г. в эксплуатации оставалось лишь 11.

В настоящее время установки циркуляционного вакуумирования эксплуатируются преимущественно в кислородно-конвертерных цехах. К их преимуществам можно отнести прежде всего малую длительность обработки, а также высокое усвоение легирующих при подаче их в вакууме на свободную от шлака поверхность металла и отсутствие необходимости в большой высоте свободного борта ковша, которая требуется при обработке металла в камере.

Вакуумирование металла в камерах обычно используется в электросталеплавильных цехах.

Для производства стали с низким и ультранизким содержанием углерода установки вакуумирования были оснащены оборудованием для продувки металла кислородом в вакууме (процессы VD-OB, RH-KTB и др.). Это позволило использовать их также и для химического нагрева обрабатываемого металла.

Известны также способы вакуумирования стали в ковше с одновременным электродуговым нагревом. Примером может служить показанный на рисунке 1.11 способ VAD.

Схемы установок VAD, размещенных на тележке

Рисунок 1.11 – Схемы установок VAD, размещенных на тележке: а – размещение ковша в отдельной вакуумной камере; б – дегазация и нагрев металла непосредственно в сталеразливочном ковше; 1 – гляделка; 2 – подвод тока; 3 – графитовые электроды, установленные вакуумплотно; 4 - пробоотборник; 5 – бункер для подачи раскислителей и легирующих; 6 – защитный экран; 7 – вакуумпровод к вакуумному насосу

  1.2 Внепечное вакуумирование стали
РЕКЛАМА НА САЙТЕ

КНИГИ ПО МЕТАЛЛУРГИИ