 |
|
Вакуумирование стали в струе
Разработка способов струйной дегазации была вызвана необходимостью устранить поражение крупных поковок легированной стали флокенами, так как специальная противофлокенная термообработка заготовок для крупных деталей массой 50—300 т не гарантировала отсутствие в них этих дефектов. С целью уменьшения содержания в жидкой стали водорода в германии был предложен способ обработки металла вакуумом в струе при наполнении изложницы или формы (рис. 1, а).
При попадании струи металла в объем вакуумной камеры она разрывается выделяющимися газами на множество капель. Развитая поверхность контакта металла с атмосферой и отсутствие в струе ферростатического давления обеспечивают более глубокую дегазацию, чем при выдержке металла в ковше. При вакуумировании струи водорода удаляется примерно в 2 раза больше, чем в случае вакуумирования металла в ковше (рис. 147).
Благодаря высокой эффективности и сравнительной простоте осуществления способ струйной дегазации быстро распространился на заводах тяжелого машиностроения главным образом в качестве метода получения крупных слитков флокеночувствительной стали. Установки струйной дегазации позволяют отливать слитки массой 300 т, необходимые для изготовления роторов турбин и генераторов, коленчатых и гребных валов для судостроения и ряда других крупногабаритных изделий.
|
| Рисунок. 1 Схематическое изображение различных вариантов струйной дегазации в вакууме a — при отливке крупных слитков, б — перелив из ковша в ковш, в — двухступенчатое вакуумирование, г — многостадийное вакуумирование с подогревом |
Рис.
|
| Рисунок. 3. Удаление водорода при дегазации струи металла при различном остаточном давлении и разной высоте падения струи р = 4,6 кПа (35 мм. рт ст ), — р — 2,0 кПа (15 мм. рт. ст. ), р = 0,2—1,6 кПа (1,6 — 1,2 мм. рт. ст. ) |
Хорошие результаты, полученные при отливке в вакууме крупных слитков, способствовали распространению этого метода дегазации и в производстве сравнительно мелких слитков, предназначенных для металлургического передела. Появился второй вариант струйной дегазации—переливом из ковша в ковш (рис. 1, б). В этом случае в вакуумную камеру устанавливают второй сталеразливочный ковш, из которого металл после вакуумирования разливают по изложницам или на установках непрерывной и полунепрерывной разливки.
Как и при вакуумировании в ковше, эффективность струйной дегазации проявляется наиболее полно при обработке нераскисленной стали (рис. 3). В этом случае дегазация обнаруживается уже при давлении 10 кПа (0,1 ат), а при остаточном давлении 0,267-0,933 кПа (2—7 мм рт. ст.) содержание водорода уменьшается на 70—80%, кислорода—на 50—60%, азота — до 25%.
Применение способа вакуумирования стали переливом из ковша в ковш ограничивается необходимостью использования второго сталеразливочного ковша и связанными с этим значительными тепловыми потерями, что требует очень существенного перегрева металла в печи. В последние годы получает распространение метод вакуумной обработки струи во время выпуска стали из печи в ковш. В представленной на рис. 3 установке Челябинского металлургического завода для вакуумирования струи металла при сливе из электропечи роль вакуумной камеры выполняет герметизированный сталеразливочный ковш, накрытый крышкой со встроенной промежуточной емкостью. Сталь из печи через промежуточную емкость и бесстопорное переливное отверстие поступает в вакуумированное пространство ковша, где подвергается струйной дегазации. Система, состоящая из стационарного и подвижного вакуумпроводов, позволяет проводить вакуумную обработку стали, выплавленной в любой печи цеха. Установки подобного типа, но отличающиеся конструктивным исполнением, работают также на заводах Германии, США, Франции, Чехии и других стран. Вакуумирование струи при сливе плавки из плавильного агрегата сокращает продолжительность обработки и значительно уменьшает потери тепла по сравнению с обработкой при переливе. Тем не менее и в этом случае происходят заметные тепловые потери на нагрев промежуточной емкости, что требует предварительного перегрева металла в печи на 25—30° С. Кроме рассмотренных вариантов вакуумирования металла в струе, известно применение более сложных вариантов, например двойного вакуумирования (см. рис. 1, в), трехстадийной вакуумной обработки с подогревом (см. рис. 1, г) и др. Разработка таких сложных вариантов вызвана тем, что при входе в вакуумную камеру струя разрывается, принимая форму конуса с углом при вершине 90—120°. При отливке в вакууме слитков часть металла не попадает в изложницу, а часть брызг намораживается на стенки изложницы, в результате чего образуется неудовлетворительная поверхность слитка. В установках с многостадийным вакуумированием струи основное количество газов из металла выделяется на первых стадиях и в изложницу металл поступает более плотной струей. Дополнительные потери тепла на нагрев промежуточных емкостей можно компенсировать, например подогревом металла в индукционной печи, как показано на рис. 1, г. Однако ввиду сложности такие установки широкого распространения не получили. Практика эксплуатации установок вакуумирования металла в струе показала высокую эффективность струйной дегазации. Об этом, в частности, может свидетельствовать и то обстоятельство, что, несмотря на многообразие применяемых методом вакуумирования, примерно половина всех установок внепечного вакуумирования работает по методу струйной дегазации. |
