Обработка металла

Внепечная обработка чугуна и стали

Раздел:  Строительство. Ремонт

История возникновения и развития методов обработки металла вакуумом достаточно подробно изложена в отечественной и зарубежной литературе [1, 2]. Неизвестно, кто впервые предложил использовать метод понижения давления для создания новых металлургических технологий. В 1865 г. Г.Бессемер опубликовал патент с описанием конструкции изложницы (литейной формы), находящейся под вакуумом, в которую жидкая сталь втекает под воздействием атмосферного давления (2.1). Зафиксирован еще ряд патентов, выданных в XIX в., которые содержат инженерные решения организации внепечной обработки металла (2.2, 2.3).

Разработка методов организации вакуумирования металла продолжалась в XX в. На 2.4 показан запатентованный Л.Маре в 1939 г. (США) способ вакуумирования струи стали при ее переливе через промежуточный ковш в ковш, стоящий в вакуумной камере.

В СССР работы по исследованию влияния понижения давления на процессы газовыделения были начаты в конце 30-х годов в МИСиС, а первая промышленная установка обработки металла вакуумом в ковше опробована по инициативе ИМет АН СССР А.Самарина и Л.Новика в 1952-1954 гг. На Енакиевском Металлургическом заводе [2]. Первая отечественная промышленная установка для внепечной обработки металла вакуумом показана на 2.5.

Существенное влияние на 'развитие'

и распространение методов обра

ботки металла вакуумом оказали

успешные опыты, проведенные в

Германии по обработке вакуумом

стали, используемой для изготов

ления крупных слитков, с целью

предотвращения дефектов, связан

ных с содержанием в металле водо

рода. В 1952 г.удалось дегазировать металл в 50-т ковше,  а в 1954 г. впервые в вакууме был отлит кузнечный слиток массой 150 т. По наименованию предприятия (Bochumer Verein), где этот метод был использован, в зарубежной литературе он иногда обозначался буквами BV. По методу BV в вакуумную   камеру   помещают   изложницу;   струя   металла   из ковша, проходя через вакуумированное пространство вакуумной камеры, разбрызгивается, значительная часть содержащихся в металле газов (прежде всего, водорода) удаляется. Вакуумированный металл содержит малое количество водорода и становится нефлокеночувствительным.

В настоящее время в промышленно развитых странах успешно работают сотни установок внепечного вакуумирова-ния различной конструкции. Схемы наиболее распространенных конструкций представлены на 2.6 [3]. Самым простым способом является способ вакуумирования в ковше. Лучшие результаты при этом получаются при вакуумировании не-раскисленного металла. Растворенный в металле кислород взаимодействует при вакуумировании с растворенным в металле углеродом; из ванны, кроме того, энергично выделяется растворенный в металле водород (а также частично азот) и ванна вскипает. После интенсивной дегазации в металл сверху из помещенного в вакуумной камере бункера вводят раскислители и легирующие добавки. Недостатком вакуумирования в ковше является невысокая эффективность метода при вакуумировании относительно больших масс металла (> 50 т) и неравномерность состава металла в ковше после ввода раскислителей и легирующих вследствие слабого перемешивания всей массы металла. Положение улучшается в случае, когда предусматривается продувка металла в ковше инертным газом или при организации электромагнитного перемешивания. При продувке металла инертным газом к обычным потерям тепла при выпуске и выдержке в ковше добавя потери   тепла  в  результате  нагрева  продуваемого   через металл газа. При электромагнитном перемешивании этот недостаток ликвидируется, однако электромагнитное перемешивание требует более сложного и дорогостоящего оборудования.

В настоящее время наиболее распространенными способами обработки металла вакуумом в ковше являются: 1) помещение ковша с металлом в вакуумную камеру и последующее перемешивание металла инертным газом; раскислители вводят в ковш из бункера, находящегося в вакуумной камере; данный метод      часто      называют      "ковшовым      вакуумированием";

2)         вакуумирование  при  переливе   из   ковша   в   ковш   или   из

ковша  в   изложницу;  поскольку  обработке  вакуумом   подвер

гается    "струя"    металла,    данный    метод    иногда    называют

"струйным   вакуумированием"   или   "вакуумированием    струи";

3)         порционное    вакуумирование   ;     4) циркуляционное     вакуу

мирование   .  Два   последних  способа  в  настоящее  время  по

лучили наибольшее распространение.