Особенности сооружения опор в сложных условиях: Сооружение ВЛ в районах с суровыми климатическими и тяжелыми геологическими условиями...
Историки об Елизавете Петровне: Елизавета попала между двумя встречными культурными течениями, воспитывалась среди новых европейских веяний и преданий...
Топ:
Проблема типологии научных революций: Глобальные научные революции и типы научной рациональности...
Процедура выполнения команд. Рабочий цикл процессора: Функционирование процессора в основном состоит из повторяющихся рабочих циклов, каждый из которых соответствует...
Теоретическая значимость работы: Описание теоретической значимости (ценности) результатов исследования должно присутствовать во введении...
Интересное:
Мероприятия для защиты от морозного пучения грунтов: Инженерная защита от морозного (криогенного) пучения грунтов необходима для легких малоэтажных зданий и других сооружений...
Национальное богатство страны и его составляющие: для оценки элементов национального богатства используются...
Аура как энергетическое поле: многослойную ауру человека можно представить себе подобным...
Дисциплины:
2017-11-22 | 479 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
В настоящее время в промышленных условиях применяют следующие основные способы вакуумной обработки стали (рисунок 2):
- вакуумирование металла в ковше, помещенном в вакуумную камеру;
- вакуумирование металла отдельными частями (порциями) – порционное и циркуляционное вакуумирование;
- вакуумирование струи металла при технологических переливах (при переливе из ковша в ковш, при разливке в изложницы, на выпуске из сталеплавильного агрегата, при переливе из сталеразливочного ковша в промежуточный ковш МНЛЗ и др.);
- вакуум-кислородное обезуглероживание металла, при котором металл, находящийся под действием вакуума, продувают кислородом.
Наиболее простым вариантом вакуумирования является обработка металла в ковше, помещенном в вакуумную камеру (рисунок 2, а), в которой создается разрежение, способствующее удалению газов из расплава. В промышленных масштабах этот вариант вакуумирования был впервые опробован в 1953 году на Енакиевском металлургическом заводе. Поскольку действие вакуума на жидкую сталь с плотностью ~ 7 т/м3 распространяется на глубину не более 1,43 м, то при вакуумировании без принудительного перемешивания нижние слои металла дегазации не подвергаются. Поэтому эффективность этого способа обеспечивается только при перемешивании металла в ковше при помощи инертного газа (или электромагнитного поля), который подается через пористую пробку (расход 0,02-0,06 м3/т), установленную в днище ковша. Длительность вакуумирования при этом составляет обычно 25-30 мин (при общей длительности обработки до 50 мин). Недостатком этого варианта обработки является необходимость поддерживать уровень металла в ковше на ~ 1 м ниже уровня его верха («свободный борт») для предупреждения выбросов металла при кипении, что ограничивает массу обрабатываемого металла. Для решения проблемы свободного борта используют надставки различных конструкций.
|
Для вакуумной обработки больших масс металла используют способы порционного (DH-процесс) и циркуляционного (RH-процесс) вакуумирования, разработанные в Германии в 1956 и 1959 годах, соответственно. При циркуляционном вакуумировании (рисунок 2, б) два патрубка вакуумной камеры опускают в металл. При создании разрежения жидкая сталь поднимается в вакуумную камеру на определенную высоту (не более 1,4 м от уровня металла в ковше). Циркуляция металла между ковшом и вакуумной камерой обеспечивается благодаря подаче в подъемный патрубок аргона (через пористую огнеупорную вставку с расходом 0,5-1,5 м3/мин), разрыхляющего металл, в результате чего снижается плотность металла в патрубке, что вызывает всасывание в вакуумную камеру дополнительного количества металла. При этом, вследствие увеличения уровня металла в вакуумной камере, происходит вытеснение более плотного металла, который вытекает по сливному патрубку, а поступающая по подъемному патрубку газо-металлическая смесь (с пониженной плотностью) подвергается вакуумированию (дегазации). Скорость циркуляции металла зависит от разрежения в вакуумной камере, диаметра всасывающего патрубка и расхода аргона. Обычно эти параметры выбирают так, чтобы через вакуумную камеру можно было пропустить весь металл один раз за 3-5 мин. Поскольку для эффективного вакуумирования необходимо 4-5 кратная обработка металла (коэффициент циркуляции), то общая продолжительность вакуумирования составляет 15-25 мин.
Рисунок 2 – Основные способы вакуумной обработки стали (обозначения в тексте)
При порционном вакуумировании (рисунок 2, в) металл под воздействием разрежения засасывается в вакуумную камеру порциями через футерованный патрубок, нижний конец которого постоянно находится в металле. Параметры камеры рассчитывают так, чтобы обеспечивать засасывание в один прием 10-12 % метала от общей массы его в ковше. После выдержки металла в камере под вакуумом, производят слив порции металла обратно в ковш, для чего или осуществляют подъем вакуумной камеры или опускают вниз ковш (при вместимости менее 100 т). Один цикл обработки (включая всасывание и слив металла) обычно продолжается 15-30 с, поэтому при 4-5 кратной обработке металла общая продолжительность вакуумирования не превышает 25 мин.
|
Недостатками порционного и циркуляционного вакуумирования являются сложность оборудования и низкая стойкость патрубков (до 100 плавок). Однако высокая эффективности и стабильность показателей, обеспечивают широкое распространение этих способов.
Наиболее благоприятные условия для рафинирования в вакууме складываются при обработке струи металла. Это объясняется тем, что струя жидкого металла, попадая в вакуум, разбрызгивается, вследствие чего многократно увеличивается поверхность контакта «металл-разреженная атмосфера» и создаются очень благоприятные условия для дегазации. Струйное вакуумирование осуществляется в процессе перелива или разливки металла по следующим вариантам:
- при переливе из ковша в ковш (рисунок 2, д);
- при разливке в изложницу (рисунок 2, е);
- на выпуске из сталеплавильного агрегата (рисунок 2, ж);
- при непрерывной разливке стали в процессе перелива из стальковша в промежуточный ковш машины непрерывного литья заготовок (рисунок 2, з).
Вакуумирование струи металла обеспечивает эффективное рафинирование стали, но связано со значительными технологическими и организационными затруднениями (несколько промежуточных емкостей) и большими потерями тепла (дополнительное снижение температуры от 15-20 °С при разливке в изложницы до 50-70 °С и более при переливах). Поэтому струйное вакуумирование применяется в промышленных масштабах только при отливке в изложницы крупных слитков для поковок (рисунок 2, е), что исключает повторное поглощение газов из атмосферы и образование флокенов.
Перспективным является организация одновременной дегазации металла и защиты от вторичного окисления (при минимальных потерях температуры 15-20 °С) при вакуумировании струи металла в процессе непрерывной разливки стали (рисунок 2, з), когда рафинирование струи проводится в проточной камере, которая размещена между сталеразливочным и промежуточным ковшами. Основным недостатком этого способа вакуумирования является необходимость увеличения расстояния между сталеразливочным и промежуточным ковшами, что невозможно в действующих цехах.
|
При других способах вакуумирования (в ковше) необходимо учитывать возможное повторное поглощение газов из атмосферы, для предотвращения которого поверхность металла в ковше защищают покровным слоем шлака, а разливку ведут «закрытой» струей или в среде инертного газа.
Общим недостатком различных способов вакуумирования стали является значительные потери температуры металла, которые, в зависимости от принятой технологии вакуумирования, могут изменяться от 20 до 100 °С, что необходимо учитывать при разработке технологии выплавки стали.
Кроме этого, при выборе варианта вакуумирования необходимо учитывать их технологические возможности по дегазации металла. Ориентировочные пределы удаления водорода различными способами вакуумирования составляют:
- при вакуумировании в ковше – 1,5-3,5 ppm (1,5-3,0 ppm для нераскисленного металла и 2,0-3,5 ppm для глубоко раскисленного металла);
- при порционном и циркуляционном вакуумировании – 1,0-2,5 ppm (1,0-2,0 ppm для нераскисленного металла и 1,5-2,5 ppm для раскисленного металла);
- при струйном вакуумировании – 0,5-2,0 ppm (0,5-1,5 ppm для нераскисленного металла и 1,0-2,0 ppm для раскисленного металла).
Таким образом, лучшие результаты достигаются при вакуумировании нераскисленного металла, при котором обеспечивается более интенсивное перемешивание. При этом, место вакуумирования в общей технологической цепи ковшевой обработки определяется в зависимости от решаемых задач:
- вакуумирование нераскисленной стали (кроме удаления водорода) обеспечивает снижение концентрации кислорода до 0,002-0,003 % в результате вакуумно-углеродного раскисления. В результате, при последующем глубинном раскислении металла образование первичных эндогенных включений, особенно силикатных, минимизируется. Поэтому проведение вакуумирования до раскисления рекомендуется при производстве стали с минимальным содержанием крупных оксидных включений. Однако такая технология не гарантирует получение низкого содержания газов (водород и азот) в готовой продукции, поскольку на следующих стадиях ковшевой обработки (раскисление-легирование, десульфурация, перемешивание и нагрев) возможно насыщение металла газами;
|
- вакуумирование раскисленного металла проводят, в первую очередь, доля удаления водорода и азота, а также удаления первичных неметаллических включений (после раскисления).
Отдельное место в технологии вакуумирования занимает вакуум-кислородное обезуглероживание металла (за рубежом – VOD-процесс – от англ. Vacuum, Oxygen, Decarburisation — вакуум, кислород, обезуглероживание), при котором нераскисленный металл, находящийся под действием вакуума, продувают кислородом (рисунок 2, г). Это создает благоприятные условия для протекания реакции обезуглероживания [С] + [О] = {CO} и обеспечивает глубокое обезуглероживание расплава (до [С] = 0,002-0,005 %) с одновременным удалением водорода.
Недостатком вакуум-кислородного обезуглероживания в ковше (рисунок 2, г) является необходимость иметь величину свободного борта не менее 0,8-1,0 м во избежание перелива металла и шлака через борт ковша при интенсивном кипении металла (протекании реакции [С] + [О] = {CO}). Эта проблема решается при проведении вакуум-кислородного обезуглероживания в установках циркуляционного вакуумирования (рисунок 3). При этом, кислород вводят в металл непосредственно в камере циркуляции (через стенку вакуум-камеры или с помощью фурмы).
а – через стенку вакуум-камеры – RHO-процесс (О – от англ., oxygen – кислород);
б – через фурму - RH-OB процесс (OB – от англ., oxygen blowing – продувка кислородом)
Рисунок 3 – Схемы подачи кислорода на установке циркуляционного
вакуумирования
|
|
Эмиссия газов от очистных сооружений канализации: В последние годы внимание мирового сообщества сосредоточено на экологических проблемах...
Индивидуальные очистные сооружения: К классу индивидуальных очистных сооружений относят сооружения, пропускная способность которых...
Индивидуальные и групповые автопоилки: для животных. Схемы и конструкции...
История развития хранилищ для нефти: Первые склады нефти появились в XVII веке. Они представляли собой землянные ямы-амбара глубиной 4…5 м...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!