Способ порционной вакуумной обработки стали Советский патент 1984 года по МПК C21C7/10 

1 Изобретение относится к черно11 |металлургии, конкретнее к способам внепечного вакуумирования жидкой стали. Известен способ дегазации жидкого металла, в особенности железа и стали, путем многократного переме щения части металла из сталеразливочного ковша в находящуюся над ков шом вакуумную камеру по погруженном в ковш футерованному патрубку камер Управление подъемом и сливом металл из ва,куумной камеры осуществляется за счет периодического изменения от носительно положения камеры и ковша что достигается циклическим качанием камеры или ковша i1 . Недостатком данного способа является пониженная эффективность дегазации при обработке полностью раски ленной стали, из-за чего требуется значительно удлинять продолжительно обработки. Известен другой способ порционной обработки, при котором для интенсифи кации процессов дегазации и обезугле роживания обрабатываемый расгатав под вергают продувке инертным газом или его смесью с кислородом через форму размещенную в днище вакуумной камеры |причем в процессе обработки уровень металла в камере поддерживаетсяв пределах 1/3-1/2 максимального для обеспечения условия постоянного заглубленного состояния продувочной формы 2 . Недостатками этого способа являются необходимость конструктивного усложнения, оборудования с неизбежным снижением стойкости футеровки днища камеры, неприемлемость продувки раскисленного металла окислительным газом и вынужденное уменьшение засасываемой порции металла ,в , приводящее к удлинению цикла обработки (для той же кратности реци куляции) на 50-100%. . Наиболее близким к изобретению по технической сущности является спо соб порционной вакуумной обработки стали, включающий многократное повторение полуциклов засасьгоания части металла из сталеразливочного ковша в вакуумную камеру и обратного ег слива в ковш и подачу газа в рабочее пространство камеры З . Недостатками известного способа являются опасность возникновения 682 сквозного газового потока в патрубке вакуумной камеры, замедляющего маесообмен обрабатываемого металла между камерой и ковшом, и, как следствие, удлинение процесса дегазаций, чрезMep ioe охлаждение металла и т.п., а также ненадежность метода подвода газа в силу возможного ошлакования порис той формц. Целью изобретения является повышение эффективности и надежности дегазации раскисленной стали при одновременном сокращении длительности вакуумной обработки. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу порционной вакуумной обработки стали, включающему многократное повторение полуциклов засасывания части металла из сталеразливочного ковша в вакуумную камеру и обратного его слива в ковш и подачу газа в рабочее пространство камеры, во время полуцикла слива металла в ковщ в полости вакуумной камеры повьш1ают давление от 0,5-5,0 до 5-50 мм рт.ст. путем дозированной периодической подачи газа при его расходе 50-350 нл/с с последующим уменьшением давления в полуцикле засасывания в 8-10 раз. I. . . . Причем в вакуумную камеру осуществляют периодическую подачу азота из системы напуска инертного газа в камеру. При этом повьшдение давления в камере обеспечивают периодическим дросселированием вакуум-провода, прикрывая главную вакуумную задвижку в полуцикле слива и открывая ее полностью в полуцикле засасывания металла в камеру. Согласно способу обеспечивают резкое снижение давления над засасываемой порцией металла в каждом цикле процесса. Этот прием в случае обработки раскисленной стали компенсирует отсутствие газоВьщеления из металла за счет развития реакции обезуглероживания, характерного для вакуумирования нераскисленной стали. При этом срабатывает эффект ударного снятия физического давления, когда становится возможным самопроизвольное вскипание обрабатываемой порции металла за счет автокаталитического выделения водорода, растворенного в металле, что является основной целью рассматриваемого процесса вакуумирования. .

Экспериментальным путем установлено, что для оптимального течения процесса дегазации (энергичное кипение металла в вакуумной, камере без чрезмерного его разбрызгивания) требуется уменьшение давления в 8-10 раз в рамках каждого цикла обработки. Согласно полученным результатам, при снижении давления в процессе обработки очередной порции меньше, чем в 8 раз, эффективность дегазации не реализуется в полной мере, в то время как при более, чем 10-кратном снижении давления интенсивность разбрызгивания- недопустимо возрастает, создавая опасность вывода из строя технологическо1 о оборудования. Кроме того, экспериментально проверен прием дросселирования вакуум-провода в полуцик- ле слива, который по своему воздействию оказался эквивалентным дозированному напуску газа в систему. Подбирая степень дросселирования вакуумпровода прикрытием задвижки в момент слива металла, можно обеспечить необходимый рост давления в камере в 8-10 раз, после чего с началом нового полуцикла засасывания очередной порции металла задвижку вновь полностью открывают, создавая тем самым указанный ударный эффект снятия физического давления.

По достижении в вакуумной камере давления в пределах 0,5-5,0 мм рт.ст начинают подавать в камеру инертньш газ до получения к моменту начала засасывания очередной порции металла давления, в 10 раз превосходящего исходное. Такие условия обеспечиваются при подаче в камеру газа с расходом 50-350 нл/с соответственно.

Использование предлагаемого способа при давлениях более 5 мм рт.ст. возможно, но должно реализоваться с меньшей степенью уменьшения давления, что объясняется необходимостью поддержания оптимального режима работы пароэжекторного насоса. Для обеспечения наибольшей эффективности удаления водорода целесообразно вести процесс при минимальном давлении.

Таким образом, последовательность операций при порционном вакуумировании раскисленной стали следующая. После установки сталеразливочного ковша с металлом на стенде вакууматора патрубок камеры погр -жают в металл и начинают обработку по традиционной технологии. По достгокении давления в камере в пределах 0,55,0 мм рт.ст. переходят на режим интенсификации дегазации путем дозированной подачи инертного газа в вакуумную камеру в полуцикле слива металла с расходом 50-350 нл/с. В завиСимости от исходного и заданного уровней содержания водорода в металле в интенсивном режиме проводят 1025 циклов обработки. Затем осуществляют корректировку химсостава в соответ ствии с результатами химанализа пробы металла до вакуумирования и заданным химсоставом металла. После корректировки состава вакуумную обработку заканчивают и передают ковш

с металлом на разливку.

Пример 1. Сталь марки 20ХН4ВА после ее раскисления и десульфации обрабатывают в 100 тонном

сталеразливочном ковше на порционном вакууматорег. Первые 9 циклов обработки проводят без интенсификации. На 10-м цикле достигнуто давление 4,8 мм рт.ст. Начинают периодически

подавать в камеру в каждом -полуцикле слива азот из системы напуска с расходом 300-320 нл/с. В таком режиме ведут обработку до 26 цикла, затем подачу азота прекращают и в течение последуюйшх 9 циклов присаживают расчетное количество корректирующих добавок. На 35 цикле обработку прекращают. Содержание водорода в металле уменьшилось с 6,5 до 2,4 см VI00 г.

Пример 2. Сталь марки 40Х в раскисленном состоянии обрабатывают в 100-тонном сталеразливочном ковше на порционном накууматоре. Первые 13 циклов проводят без интенсификации. На 14 цикле достигнуто давление 1,9 мм рт.ст. Начинают периодически подавать в камеру в каждом полуцикле слива азот из системы напуска с расходом 120-130 нл/с. В таком режиме продолжают обработку до 30 циклов, затем подачу азота прекращают и в течение последующих шести циклов присаживают расчетное количество корректирующих добавок. На 36 цикле обработку прекращают. За время обработки содержание водорода в металле уменьшилось с 7,3 до 2,1 см /100 г. Пример 3. Сталь марки 6ОС2А в раскисленном состоянии обрабатывают в 100-тонном сталеразливочном ковше на порционном вакууматоре. Первые 15 циклов проводят без интенсификации. На 16 цикле достигнуто давление 0,7 мм рт.ст. Начинают периодически подавать в камеру в каждом полуцикле слива азот из системы напуска с расходом 65-80 нл/с. В таком режиме продолжают обработку до 28 цикла, затем подачу азота прекращают и в течение последующих 4 циклов перемешивают металл. На 32 цикле обработку прекращают. За время обработки содержание водорода в металле уменьшилось с 5,5 до 1,6 г. Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в сни118 жении конечного содержания водорода , как следствие сокращении в стали и, расходов на термообработку, сокращении продолжительности обработки стали под вакуумом и за счет этого умень шение текущих расходов по вакуумированию (расход огнеупоров, электродов, сменного инвентаря и т.п.). Применение изобретения позволяет уменьщить конечное содержание водорода на 0,5 см /100 г, что в пересчете эквивалентно уменьшению длительности термообработки и затрат на нее на 3,5 руб./т. При производстве 100 тыс.т/ в год флокеночувствительных сталей в раскисленном состоянии экономический эффект от использования составляет 350 тыс. руб. в год.

1. CnOCOR ПОРЦИОННОЙ ВАКУУМНОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛИ, включающий многократное повторение полуциклов засасывания части металла из сталеразливочного ковша в вакуумную камеру и обратного его спипа в ковш и подачу газа в рабочее пространство камеры, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности и надежности дегазагщи раскиленной стали при одновременном сокращении длительности вакуумной обработки, во время полуцикла слива металла в ковш в полости вакуумной камеры повышают давление от 0,5-5,0 до 5-50 мм рт.ст. путем дозированной периодической подачи газа при его .расходе 50-350 нл/с последующим уменьшением давления в полуцикле засасывания в 8-10 раз. 2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что в вакуумную камеру осуществляют периодическую подачу § азота из системы напуска инертного газа в камеру. (Л 3.Способ по п. 1, отличающийся тем, что повьпнение давс ления в камере обеспечивают периодическим дросселированием вакуум-провода, прикрьшая главную вакуумную задвижку в полуцикле слива и открывая ее полностью в полуцикле засасывания металла в камеру. 65 00