Способ порционной вакуумной обработки стали

 

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

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

Н О Н И

РЕСПУБЛИК

6% (IO

С 21 С 7/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbllTIO ф(Р н) Ця g з

ВИЬЛЪ1) ДЯ(H ABT0PCHOMY СЮЩЕТЕЛЬСТВУ (21) 3605153/22-02 (22) 13.06.83 (46) 23.07.84. Бюл. Ф,27 (72) Е.З. Кацов, А.И. Лукутин, О.А. Хохлов, В.В. Тиняков, Б.Ю. Зеличенок, Н.Г. Тарынин, В.В. Кулаков, В.В. Павлов и Н.Н. Солдатченко (71) Институт металлургии им. А.А. Байкова (53) 669.182.7(088.8) (56) 1. Патент ФРГ М 1154 130, кл. С 21 С 7/06, 1964.

2. Патент Японии и 55-62117, кл. С 21 С 7/10, 1980.

3. Патент Японии Ф 54-17290, кл ° С 21 С 7/10, 1970. (54)(57) 1. СПОСОБ ПОРЦИОННОЙ ВАКУУМНОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛИ, включающий 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, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности и надежности дегазации 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, о т л и ч а юшийся тем, что в вакуумную камеру осуществляют периодическую подачу азота из системы напуска инертного g газа в камеру.

3. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что повышение 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.

1104168

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к способам внепечного вакуумирования жидкой стали.

Известен способ дегазации жидкого металла, в особенности железа и стали, нутем многократного перемещения части металла из сталеразливочного ковша в находящуюся над ковшом вакуумную камеру по погруженному в ковш футерованному патрубку камеры.

Управление подъемом и сливом металла из вакуумной камеры осуществляется за счет периодического изменения относительно положения камеры и ковша, что достигается циклическим качанием камеры или ковша (ij .

Недостатком данного способа является пониженная эффективность дегазации при обработке полностью раскисленной стали, из-за чего требуется значительно удлинять продолжительность обработки.

Известен другой способ порционной 5 обработки, при котором для интенсификации процессов дегазации и обезуглероживания обрабатываемый расплав подвергают продувке инертным газом или его смесью с кислородом через форму, 30 размещенную в днище вакуумной камеры, 1 причем в процессе обработки уровень

) металла в камере поддерживается в пределах 1/3-1/2 максимального для обеспечения условия постоянного заглубленного состояния продувочной формы f2) .

Недостатками этого способа являются необходимость конструктивного усложнения оборудования с неизбежным снижением стойкости футеровки дни40 ща камеры, неприемлемость продувки раскйсленного металла окислительным газом и вынужденное уменьшение засасываемой порции метапла,в ка мере, приводящее к удлинению цикла

45 обработки (для той же кратности рециркуляции) на 50-100 .

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является спо- ., соб п6рционной вакуумной обработки стали, включающий многократное .повторение полуциклов засасывания части металла из сталеразливочного ковша в вакуумную камеру и обратного его слива в ковш и подачу газа в рабочее 55 пространство камеры (3) .

Недостатками известного способа являются опасность возникновения сквозного газового потока в патрубке вакуумной камеры, замедляющего массообмен обрабатываемого металла между камерой и ковшом, и, как следствие, удлинение процесса дегазации, черезмерное охлаждение металла и т.п., а также ненадежность метода подвода газа в силу возможного ошлакования пористой формы,. "

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 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 с последующим уменьшением давления в полуцикле засасывания в 8-10 раз. !

Причем в вакуумную камеру осуществляют периодическую подачу азота из системы напуска инертного газа в камеру, При этом повышение 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 газовыделения 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 це1104168 лью рассматриваемого процесса вакууми рования.

Экспериментальным путем установлено, что для оптимального течения процесса дегазации (энергичное кипение металла в вакуумной камере без черезмерного его разбрызгивания) требуется уменьшение давления в 8-10 раз в рамках каждого цикла обработки. Согласно полученным результатам, при сн пкении давления в процессе обработки очередной порции меньше, чем в

8 раз, эффективность дегаэации не реализуется в полной мере, в то время как.при более, чем 10-кратном сни" 1S жении давления интенсивность разбрызгивания недопустимо возрастает, созда. вая опасность вывода из строя технологическоГо оборудования. Кроме того, экспериментально проверен прием дрос- 20 селирования вакуум-провода в полуцикле 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 Раэ, после чего с началом нового полуцикла засасывания очередной пор- 30 ции 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 инертный газ до получения к моменту начала засасывания очередной порции металла давления, в 10 раз превосходящего 40 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. 45 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 вакуума4 тора патрубок камеры погружают в металл и начинают обработку по традиционной технологии. По достижении 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 заВНсНМосТН от исходного и заданного уровней содержания водорода в металле s интенсивном режиме проводят 1025 циклов обработки. Затем осуществляют корректировку химсостава в соответствии с результатами химанализа пробы металла до вакуумирования и заданным химсоставом металла. После корректировки состава вакуумную о6работку 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 вакууматоре . 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 последующих 9 циклов присаживают рас. четное количество корректирующих добавок. На 35 цикле обработку прекращают. Содержание водорода в металле уменьшилось с 6,5 до 2,4 см /100 r.

Пример 2. Сталь марки 40Х в раскисленном состоянии обрабатывают в 100-тонном сталеразливочном ковше на порционном вакууматоре. 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. 3а время обработки содержание водорода в металле уменьшилось с 7,3 до

2,1 см /100 r.

11041

Составитель А. Щербаков

Техред А.Ач

Корректор О.Билак

Редактор H. Джуган

Тираж 540 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений H открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 5167/18

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Пример 3. Сталь марки 60С2А 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 иэ системы напуска с расходом 65-80 нл/с. В таком режиме

10 продолжают обработку до 28 цикла, затем подачу азота прекращают и в течение последующих 4 циклов перемешивают металл. На 32 цикле обработку прекращают. 3а время обработки содержание водорода в металле уменьшилось с

5,5 до 1,6 см /100 г.

Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в сни20

68 d в женин конечного содержания водорода в стали и, как следствие сокращении расходов на термообработку, сокращении продолжительности обработки стали под вакуумом и за счет этого умень шение текущих расходов по вакуумированию (расход огнеупоров, электродов, сменного инвентаря н т.п.).

Применение изобретения позволяет уменьшить конечное содержание водорода на 0,5 см /100 r, 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.