4.1.5 Внепечная обработка на увс

Сталеразливочный ковш с жидким металлом устанавливают в вакуумную камеру. Камеру закрывают и откачивают воздух. Ковшевое вакуумирование приведено на рисунке 7.

а – без перемешивания; б – с перемешиванием, продувкой; 1 – бункер для ферросплавов; 2 – смотровой люк; 3 – пористая пробка; 4 – шиберный затвор ковша

Рисунок 7 - Ковшевое вакуумирование стали

Камера представляет собой цилиндрический стальной барабан, закрываемый крышкой с вакуумным уплотнением сверху. Камеру размещают в бетонированном приямке в разливочном пролете ЭСПЦ, ниже уровня цеха; сверху камера закрывается крышкой на петлях, открываемой с помощью лебедки. По верхнему краю корпуса камеры расположен фланец с канавкой, в которую укладывается плоская резиновая или силиконовая лента для уплотнения, по нижнему краю крышки проходит кольцевой нож, создающий нажим на уплотнение и обеспечивающий герметичность. Изнутри корпус часто футеруют кирпичом для защиты от выплесков металла. В боковой стенке камеры имеется отверстие для вакуум-провода. В крышке камеры находятся смотровые окна, установлен дозатор для загрузки легирующих. Крышка футерована кирпичом. В центре крышки может быть расположено приспособление, позволяющее устанавливать либо воронку для заливки металла в пустой ковш, находящийся в камере, либо промежуточный ковш для перелива стали из ковша в ковш.

Перед началом вакуумирования камеру очищают от пыли. Ковш с жидким металлом устанавливают на специальные опоры в камере. Накрывают камеру крышкой и, постепенно открывая шибер на вакуумпроводе, снижают давление так быстро, насколько это позволяет поведение металла (при резком снижении давления металл может бурно вскипеть с выбросом из ковша). При остаточном давлении 10-20 мм рт. ст. металл бурно кипит. Уровень металла поднимается в ковше на 400-700 мм в зависимости от степени предварительного раскисления. Чтобы предотвратить выливание металла в камеру, ковш должен быть выше, чем обычные ковши, рассчитанные на ту же массу плавки. По мере выделения газов кипение уменьшается, и давление может быть снижено до минимального значения.

Вакуумная дегазация стали основана на изменении равновесия между концентрацией растворенного в металле газа и парциальным давлением его в газовой фазе над металлом.

Водород в жидкой стали обладает большой подвижностью, коэффициент диффузии водорода достаточно велик, D_ш=(1 - 8)·10^-3 см² /с. В результате вакуумирования значительная часть содержащегося в металле водорода быстро удаляется из металла. Можно считать, что после обработки вакуумом содержание водорода снижается до 1 - 2 ppm. то есть до концентраций при которых не имеет места образование флокенов и других дефектов

Азот, в отличие от водорода менее подвижен в жидком металле, его коэффициент диффузии значительно меньше, D_ш=(4 - 7)·10^-5 см²/с. Поэтому интенсивность удаления азота под вакуумом значительно ниже, чем водорода. Удаление азота затруднительно при наличии в стали Сг, V, Ti, имеющие высокое сродство к азоту.

Для получения низкого содержания углерода в стали до 0,04 % при вакуумировании в ковше разработан способ вакуум - кислородного обезуглероживания Процесс ведут в ковше, установленном в вакуум-камере. Для обеспечения возможности интенсивного обезуглероживания в вакууме свободное пространство над металлом в сталеразливочном ковше должно быть 1,0-1,2 м. Внутри камера имеет защитную футеровку из шамота, что позволяет вести продувку металла кислородом (с возможными при этом выплесками). В днище ковша устанавливают пористую пробку для продувки аргоном. Продувку кисло­родом производят через вводимую сверху водоохлаждаемую фурму. Для обеспечения достаточного вакуума в условиях выделения при продувке кислородом значительного количества газов требуются вакуумные насосы повышенной мощности.

Ковш со сталью помешают в вакуумную камеру и после создания вакуума, начинают обработку. Процесс проводят в два периода. В первый период при разрежении на уровне 5 кПа производят продувку металла кислородом при одновременной продувке снизу аргоном. При этом температура металла повышается вследствие выделения тепла экзотермических реакций окисления углерода, а также, при необходимости алюминия, предварительно вводимых в сталь для нагрева.

После проведения вакуумной обработки ковш со сталью подвергают дополнительной обработке комплексным модификатором, содержащим Ca и РЗМ [ 50% Се, 25% La, 25 % ∑(Рr+ Nd+Sm) ]. После присадки порошковой проволоки с комплексным модификатором с РЭМ проводится мягкая продувка металла apгоном (горячее пятно от аргона должно иметь диаметр не более 100 - 150 мм без оголения зеркала металла) в течение не менее 15 минут. Расход порошковой проволоки с наполнением комплексным модификатором составляем 0,5 - 0,8 кг/т по проволоке и 0,04-0,06 кг/т по РЗМ. Скорость ввода проволоки с наполнением комплексным модификатором, содержащим РЗМ, в основном составляет 3,0 - 3,5 м/с.

Обработка стали порошковой проволокой с комплексным модификатором с РЗМ позволяет снизить общий уровень загрязненности по сульфидам и неметаллическим включениям.