71 Комбинированные (комплексные) методы внепечной обработки

По мере совершенствования простых методов внепечной обра­ботки получают развитие комбинированные или комплексные методы. Это развитие идет по пути или комбинации несколь­ких "простых" методов, или создания новых агрегатов с комплексной обработкой стали (сокращенно АКОС), или прев­ращения "простых" методов в комплексные. Пример решения проблемы по первому пути показан на рис. 203, когда необ­ходимо использовать метод вакуумирования, организуют пос­ледовательную обработку металла вначале на установке с

Рис. 203. Схема последовательной обработки стали вначале на установке с вдуванием кальцийсодержаших материалов, затем на установке циркуляционноговакуумирования

в дуванием кальцийсодержащих материалов (раскисление и удаление серы), затем на вакуумной установке (дегазация). В случае необходимости получения низкоуглеродистых сталей (например, коррозионностойких, жаропрочных и др.) широко используют комбинирование вакуумной обработки с аргоно-кислородной продувкой и т.д.

Пример решения по второму пути— создание агрегатов, получивших название ковш—печь или LF (Ladle—Furnace, англ.). Процесс LF проводится в ковше, футерованном основными огнеупорами, накрываемом крышкой, через которую опускают электроды (рис. 204). Процесс включает перемеши­вание продувкой металла аргоном в ковше, дуговой подогрев и обработку металла синтетическим шлаком в процессе его перемешивания аргоном. Процесс обеспечивает не только получение заданного химического состава и температуры металла, но и снижение количества неметаллических включе­ний в результате удаления серы и кислорода.

Рис. 204. Установка типа ковш—печь:

1 — шиберный затвор; 2 — тележка; 3 — основной шлак; 4 — смотровое окно; 5 — электроды; 6 — бункеры для хранения легирующих добавок; 7 — инертная атмосфера внутри печи; 8 — нагрев погруженной дугой; 9 — ковш; 10 — жидкая сталь; 1) — пористая пробка для подачи аргона

Рис. 205. Схема установки ковш—печь типа АР (Arc-Process):

/ — ковш; 2 — крышка-свод; 3 — бункера для ферросплавов и флюсов; 4 — фурма для подачи в металл аргона или азота; 5 — электроды; 6 — подача аргона; 7 — фурма для вдувания порошка силикокальция в струе аргона; 8 — безокислитель­ная атмосфера; 9 — шлак CaO—Si0₂—А1₂О_а

На рис. 205 показан вариант установки типа ковш—печь, предусматривающий возможность перемешивания металла арго­ном под слоем синтетического шлака, вдувание порошко­образных реагентов и подогрев расплава одновременно.

Агрегаты ковш—печь работают как на переменном, так и на постоянном токе. На рис. 206 показаны примерные схемы работы агрегатов LF на постоянном токе. По схеме рис. 206, а нагрев ванны происходит через шлак. По такой схеме работает крупная (160-т емкости) установка внепеч-ной обработки стали в конвертерном цехе НЛМК.

В качестве примера превращения "простого" метода в комплексный можно привести пример трансформации агрегата циркуляционного вакуумирования (RH).

Первым этапом усложнения процесса явилось дополнитель­ное введение кислорода в вакуумную камеру с целью интен­сификации обезуглероживания и дополнительного подогрева металла (рис. 207, а). Далее, для подогрева металла в процессе его обработки начали использовать метод подачи в

Рис. 206. Схема установки ковш—печь постоянного тока:

а — без подового электродаО— ковш; 2 — свод; 3 — электроды; 4 — шлак; 5 — пористая пробка); б — с подовым электродом (7, 2 — электроды; 3 — шлак; I — к вакуумной системе; Н — ввод добавок и флюсов)

вакуум-камеру алюминия (в виде проволоки или в виде гра­нул) с последующим окислением его вдуванием кислорода (при протекании реакции 4А1 + 30₂ = 2А1₂О_э + Qвыделяется большое количество тепла).

Дальнейшее усложнение - подача сверху из бункера непосредственно в вакуум-камеру или снизу в подающий патрубок (рис. 207, б) шлакообразуюших материалов (обычно десульфурирующих смесей на базе СаО-CaF₂); вариант такой технологии получил наименование VOF-процесс (англ. Vacuum-Oxygen-FluxProcess).

На рис. 207,в показана применяемая схема дополнитель­ной подачи кислорода и аргона непосредственно в камеру вакууматора.Такая схема позволяет эффективно использо­вать вводимый в камеру алюминий для подогрева собственно металла, позволяет контролировать и регулировать темпера­туру металла (меняя соотношение 0₂:Аг) и образовывать в камере зоны интенсивного кипения и перемешивания металла. Это дает возможность, меняя расход алюминия и соотношение 0₂: Аг, управлять процессами окисления углерода, крем­ния, марганца, хрома.

Такая технология позволяет получить сталь, содержащую не более (%): S 0,002; Р 0,015; [О] 0,002; [Н] 0,00015.

Практика показала также, что введение углеродсодержащих добавок (например, электродного боя) в камеры пор­ционного или циркуляционного вакууматоров позволяет, зная массу вводимого углерода, получать нужное содержание углерода в готовой стали. В результате создаются возмож­ности перенести полностью в ковш такие операции, как рас­кисление, легирование и коррекция по углероду.

Выше были отмечены особые трудности при необходимости получения очень низких содержаний углерода. Использование способа, показанного на рис. 207,в, облегчает и эту за­дачу.

Приведенные примеры показывают, что агрегат порцион­ного вакуумирования позволяет проводить операции: а) дегазации; б) подогрева (за счет окисления кислородом вводимого алюминия); в) десульфурации (обработка флюсом); г) раскисления (ввод раскислителей); д) легирования (ввод легирующих добавок); е) науглероживания; ж) глубокого обезуглероживания.