1. Рассмотрите принцип , Схемы и результаты обработки стали в ковше инертным газом.

Перемешивание металла путем продувки аргоном или азотом, а также электромагнитное перемешивание расплава являются простыми, дешевыми и самыми распространенными способами внепечной обработки (рис. 4.1).

Рисунок 4. 1 - Разнообразные методы продувки металла инертными газами в ковше:

а – ковш, снабженный затвором шиберного типа; б – продувка газа через днище; в – подача газа снизу через стенку ковша; г – продувка через ложный стопор; д – продувка металла в ковше, накрытом крышкой; е – интенсивная продувка через ряд фурм или пористое днище; ж – продувка снизу в ковше с крышкой, через которую вводят добавки; з – продувка в ковше под вакуумом

Они позволяют проводить гомогенизацию жидкой стали по температуре и составу, удалять до 10... 15% водорода (при продувке инертным газом) и неметаллических включений, а также интенсифицировать массообменные процессы между металлической и шлаковой фазами. Продувку металла в ковше инертным газом осуществляют через погруженную фурму (рис.4.1, а) (либо фурмы, расположенные тангенциально в нижней части ковша), а также через пористые пробки, швы и вставки, установленные в днище ковша (рис.4.1, б). В первом случае не требуется вводить никаких конструктивных изменений в устройство футеровки ковша, однако трудно обеспечить пузырьковый режим перемешивания расплава по всему объему. Это успешно достигается при использовании одной или нескольких пористых пробок из спеченного муллита (70% А1₂0₃) или периклаза (95% MgO), стойкость которых достигает 15...20 плавок. Средняя интенсивность подачи газа для продувки 0,01 + 0,05 м3/(т·мин), продолжительность 5...10 мин.

2. Рассмотрите схему и результаты порционного и циркуляционного вакуумирования стали.

Двумя основными способами вакуумирования отдельных порций металла в вакуум-камере вне ковша (рис.4.7,д,е) являются разработанные в ФРГ: порционное вакуумирование DH («Dortmund - Herder») (рис.4.12) и циркуляционное вакуумирование RH («Ruhrstahl — Heraeus») (рис.4.14).

Рисунок 4.12 - Схема процесса порционного вакуумирования:

1-металл; 2-ковш; 3-двухслойный огнеупорный патрубок; 4-камера вакуумирования; 5-к вакуумному насосу; 6-бункер для введения раскислителей и легирующих

При порционном вакуумировании (рис.4.12) металл из ковша под действием атмосферного давления заполняет вакуум-камеру. При этом высота подъема металла составляет около 1,5 м (что соответствует давлению 760 мм ртутного столба).

Вакуум не отключают, и вакуум-камеру поднимают примерно на 1,0 – 1,4м. При этом вакуумированный металл из вакуум-камеры выливается обратно в ковш. Вакуум-камеру снова опускают , и она снова под действием атмосферного давления заполняется металлом.

После вакуумирования очередной порции металла вакуум-камеру снова поднимают и вакуумированный металл сливается в ковш. Такие операции повторяют 15 -25 раз. Процесс циркуляционного вакуумирования (рис. 4.14) основан на другом принципе. В металл опускаются два патрубка – один для подъема металла и другой для слива металла.

В патрубок для подъема металла подают аргон. Пузырьки аргона, смешиваясь с жидким металлом, образуют двухфазную систему, плотность которой оказывается меньше плотности жидкой стали. Это обеспечивает подъем металла в патрубке и слив такого же количества металла в сливном патрубке.

Рисунок 4.14 - Схема процесса циркуляционного вакуумирования:

1 – ковш с металлом; 2 –патрубок для подъема металла; 3 – сливной патрубок; 4 – камера вакуумирования; 5 – отверстие для введения раскислителей и легирующих; 6 – к вакуумному насосу; 7 – подача аргона

3. Рассмотрите схему и технологию камерного вакуумирования стали.

Вакуумирование стали в ковше, помещенном в специальную вакуумную камеру или закрытой герметичной крышкой (рис.7,а), является наиболее простым способом вакуумной обработки жидкого металла (рис.4.10). Такой обработке чаще всего подвергают нераскисленную сталь, когда в результате эффекта интенсивного кипения расплава, в процессе обезуглероживания, содержание водорода и кислорода может быть понижено до 3 ррm. Для повышения эффективности вакуумирования в ковше большой массы металла (100 т и более) применяют электромагнитное перемешивание или продувку расплава снизу инертным газом (рис.4.11). Последний способ является предпочтительным, поскольку пузырьки аргона способствуют развитию реакций обезуглероживания и дегазации, и это позволяет получать в готовом металле 1,5...2 ррm водорода и до 0,01% углерода. К недостаткам вакуумирования стали в ковше следует отнести необходимость тщательного отсечения печного шлака, перегрева металла перед обработкой на 40...70°С и низкую степень деазотации стали (10...30%).

4. Рассмотрите процесс поточного вакуумирования стали при ее непрерывной разливке.