Способ вакуумной обработки стали

(19 1)5 С 21 ИСАН ЗОБРЕТЕНИЯ ЕЛЬСТВ 2СОБ ВАКУУМНОЙ ОБРАБОТК(71) Днепропетровский металлургический институт и Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им, И.П. Бардина(56) Кнюппель Г. Раскисление и вакуумная обработка стали, Часть 2. - Основы и технология ковшевой металлургии. М.; Металлургия, 1987, с. 336.Авторское свидетел Р 1 Ф 899669, кл. С 21 С 7( ение может быть использовано и при вакуумной обработке стаь: в качестве параметра обрарегулирования уровня в вакуумной камере берут инвибрации корпуса вакуумной стоте 4000 - 10000 Гц и устанавический уровень интенсивности овень разрежения в вакуумной ируют до совпадения текущего тенсивности вибрации с критиьство ССС10, 1982. с предыдущим уровнем обработки расход отводимых газов непрерывно снижается, Если на последующем этапе обработки снизить давление в камере в большей степени, процессы вакуумной дегазации и удаления кислорода протекали бы более интенсивно и была бы достигнута более высокая производительность установки. Это утверждение в меньшей степени имеет практическое значение при обработке раскисленных сталей, но приобретает очень важное значение при обработке частично или полностью нераскисленных сталей, где обработка продолжается 25 - 40 мин, в т.ч. 40-50;ь времени обработки занимает период интенсивного углеродного вакуумного раскисления, Для обработки таких плавок особенно важно знать, в каком режиме вести процесс, чтобы обеспечить максимально возможную производительность установки и исключить чрезмерное вспенивание и разбрызгивание металла. етение относится к чернои металнкретнее к обработке стали вакуегате циркуляционного типа.тен способ, в котором разрежеумной камере регулируют с учемации об одном из параметров - количестве отходящих газов, в измеряют производную от расхоих газов и при изменении ее знат давление в вакуумной камере. лургии, коумом в агрИзвесние в вакутом инфоробработкичастностида отходящка снижаю й способ имеет суще- . Прежде всего при реежения в вакуумной у способу не обеспечивозможная производий камеры. Снижение производят на опредеторая не обеспечивает тенсивного протекания го углеродного раскискрезультате всравнении ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВ Однако известнь ственные недостатки гулировании разр камере по известном вается максимально тельность вакуумно давления в камере ленную величину, ко на данном этапе ин процессов вакуумно ления и дегазации, в(54) СПО СТАЛИ (57) Изобрет в металлурги ли. Сущност ботки для разрежения тенсивность камеры на ча ливают крит вибрации. Ур камере регул значения ин чески м. 1759897 А5 10 15 20 25 Кроме того, известный способ не позволяет ликвидировать полностью аварийные ситуации, связанные с вспениванием и разбрызгиванием металла в вакуумной камере, так как имеется рассогласованность между относительно быстрым процессом фиксирования расхода отводимых газов и относительно медленным. процессом осаждения вспененного металла, В результате, когда происходит снижение расхода отводимого газа, уровень вспененного металла в вакууматоре не снижается на соответствующую величину и сохраняется достаточно высоким, При включении очередной группы вакуумных насосов (снижение давления в камере) не успевший осесть до планируемого уровня металл резко вспенивается и процессы накладываются друг на друга. В результате происходит еще большее закипание и разбрызгивание металла, что может привести к аварийным ситуациям и еще большим потерям металла,Целью изобретения является повышение производительности установки и исключение чрезмерного вспенивания и разбрызгивания.Для этого в известном способе регулирования уровня разрежения в вакуумной камере по Одному из параметров обработки в качестве параметра обработки берут интенсивность вибрации корпуса вакуумной камеры на час.ое 4 ООО-.ОООО 1 ц и по е изменению регулируют /ГГэвень разрежения в вакуумной камере, при этом сначала устанавливагот крит,.ческ 1 лй уровень интенсивности вибрации, а уровень разоежения в вакР,;нг ка ,еое регулируют до совпадения значения интенсивности вибрации с кри плческим,Сущность изобретения заключается в следующем,При обработке частично раскисленной или полностью нераскисленной стали возникают проблемы, связанные с режимом снижения давления в вакуумной камере. При быстром снижении давления в вакуумной камере интенсивно протекают процессы вакуумного углеродного раскисления, металл вспенивается и капли металла вносятся в системы отвода газа. Это создает аварийные условия работы установки, Наоборот, если снижать давление в камере медленно, то интенсивного вспенивания металла не произойдет, но резко удлинится процесс обработки, Таким образом, необходимо вести процесс в оптимальном режиме, обеспечивая максимально возможную производительность вакуум-камеры и исключая чрезмерное вспенивание и разбрызгивание металла,В качестве параметра обработки, позволяющего вести процесс в оптимальном режиме, предложено использовать вибрацию корпуса вакуумной камеры на частоте 4000 - 10000 Гц, Экспериментально установлено, что интенсивность вибрации на указанных частотах отражает процессы барботажа и вспенивания ванны, определяемые интенсивностью протекания вакуумного углеродного оаскисления, Если при определенных условиях обработки обеспечиваются условия максимально возможной интенсивности протекания процесса вакуумного углеродного раскисления без чрезмерного вспенивания и разбрызгивания металла, то этим условиям соответствует критическая интенсивность вибрации корпуса вакуумной камеры на частоте 4000 - 10000 Гц. Определение критического значения интенсивности вибрации корпуса вакуумной камеры производится один раз, В каждом конкретном случае достижение . критического уровня вибрации определяется давлением в вакуумной камере и содержанием кислорода в металле. Снижение концентрации кислорода в металле и замедление процесса вакуумного углеродного раскисления может быть "компенсировано" установлением более низких давлений раз;1 ежения в вакуумной камере,Зная величину критической интенсивности вибрации корпуса вакуумной камеры, необходимо вести процесс обработки так, чтобы текущее значение интенсивности в 1, брацил поддерживалось на критическом уровне, Тогда обеспеч",вэется интенсивное .:."ение процесса углеродного вакуумного раскисления, но металл при этом не чрезмерно вспенивается и разбрызглвается,На фиг,1 приведено изменение интенсивности вибрации корпуса вакуумной камеры и уровня разрежения в вакуумной камеое в процессе вакуумной обработки, проведенной по заявляемому способу. На участке 1 снижают давление в вакуумной камере. При этом интенсивность вибрации корпуса вакуумной камеры вследствие получающих развитие процессов вакуумного углеродного раскисленля барботажа ванны непрерывно растет. При определенном давлении Р 1 в вакуумной камере наступают предельно допустимые вспенивание и разбрызгивание металла в вакуумной камере Если снижать давление ниже величины Р 1, вспенивание и разбрызгивание достигает недопустимых интенсивностей вплоть до попадания металла в газоотводящий тракт вакуумной камеры. Поэтому давление50 55 устанавливают в камере величиной Р 1. Этому уровню разрежения в камере и протекающим процессам вакуумного углеродного раскисления соответствует определенный уровень интенсивности вибрации корпуса вакуумной камеры на частоте 4000-10000 Гц, Этот уровень интенсивности вибрации берут как критический, при котором не наступает чрезмерного вспенивания и разбрызгивания металла. На участке 2 при уровне разрежения в вакуумной камере Р 1 процессы вакуумного углеродного раскисления стабилизируются и соответственно сохраняется критический уровень интенсивности вибрации. На участке 3 вследствие уже частичного раскисления металла и достаточно высокого давления в вакуумной камере процессы вакуумного углеродного раскисления замедляются, уменьшается барботаж, вспенивание и разбрызгивание металла и соответственно уменьшается интенсивность вибрации корпуса вакуумной камеры на частоте 4000-10000 Гц. После снижения уровня интенсивности вибрации на 20 - 30 от критического на участке 3 целесообразно уменьшить давление разрежения в вакуумной камере (учэсток 4) с тем, чтобы форсировать процессы вакуумного углеродного раскисления. Причем давление в камере с величины Р 1 необходимо снизить до величины Р 2 и при этом текущее значе. ние интенсивности вибрации повысится до критического уровня, Определенное время обработки (участок 5) поддерживает разрежение в камере на уровне Р 2, при этом в результате развития процессов вакуумного углеродного раскисления (при более пониженном давлении) сохраняется критический уровень интенсивности вибрации, По мере раскисления стали происходит затухание барботэжных процессов и снижение текущего значения интенсивности вибрации ниже критического уровня (участок б на фиг.1). После снижения текущего значения уровня вибрации ниже критического уровня на 20-307 ь шкалы вторичного регистрирующего прибора целесообразно снизить давление в камере с тем, чтобы форсировать процессы вакуумного углеродного раскисления. Снижение давления в камере с Р 2 до Рз производят на участке 7. При этом давление Рз в вакуумной камере соответствует минимальна возможному для данной установки. По мере снижения давления в вакуумной камере (участок 7) процессы вакуумного углеродного раскисления получают новое развитие за счет более низкого давления в камере. Металл барботирует более интенсивно, вспенивается, идет разбрызгивание металла, В результате интенсивность вибрации корпуса вакуумной камеры увеличивается на участке 7. При этом снижение давления до величин Рз должно обеспечить увеличение интенсивности 5 вибрации до уровня, не превышающего критический. На участке 8 обработку ведут при постоянном минимально возможном разрежении в вакуумной камере для данной установки. При этом некоторое время 10 интенсивность вибрации сохраняется науровне критическом, а затем по мере раскисления стали и затухания барботажных- процессов текущее значение интенсивности вибрации уменьшается. После зэверше ния процесса вакуумного углеродногораскисления и прекращения кипения ванны вследствие этого интенсивность вибрации корпуса вакуумной камеры снижается до минимальных значений и сохраняется по стоянной до конца обработки.Целесообразно осуществлять регулирование разрежения в вакуумной камере после снижения интенсивности вибрации корпуса вакуумной камеры ниже критиче ского уровня на 20 - 30;6 (шкалы вторичногорегистрирующего прибора), В этом случае обеспечивается оптимальный режим снижения давления в вакуумной камере, Если регулирование разрежения производить 30 после снижения текущего значения интенсивности вибрации менее чем на 20, то это приводит к большому числу ступеней снижения давления в вакуумной камере. Кроме того, из-за определенной величины ампли туды виброколебаний могут возникнутьсложности с определением фактического снижения уровня интенсивности вибрации.Если регулирование разрежения производить после снижения текущего значения ин тенсивности вибрации на величину более30 от критического уровня, то это приведет к потере производительности вакуумной установки, т,к относительно длительное время затрачивается на фиксацию сниже ния уровня виброколебаний. Контроль интенсивности вибрации целесообразно вести на частоте 4000-10000 Гц, т,к. только на укаэанных частотах установлен вид зависимости, приведенный нэ фиг,1. На указанных частотах вибрация корпуса вакуумной камеры отражает процессы вакуумного углеродного раскисления и связанных с этим вспенивания и разбрызгивания металла. На частотах ниже 4000 и выше 10000 Гц установлено хаотическое изменение интенсивности вибрации в процессе обработки (фиг,2), и на этих частотах осуществлять процесс по заявляемому способу невозможно.П р и м е р. Опытные и сравнительные плавки проведены на циркуляционном вакууматоре кислородно-конвертерного цеха М 1 Ново-Липецкого металлургического комбината. На всех плавках обрабатывали нераскисленный металл. Длительность обработки определяли как на опытных; так и на сравнительных плавках по достижению интенсивностью вибрации корпуса вакуумной камеры на частоте 4000-10000 Гц минимального уровня при минимальном разрежении в камере. Это свидетельствовало, что процессы вакуумного углеродного раскисления были завершены.На 3 опытных плавках, проведенных по заявляемому способу, ковш устанавливали на стенд, опускали патрубки вакуумной камеры в металл и начинали снижать давление в камере, одновременно подавая транспортирующий газ-аргон на продувку. Расход аргона 45 м /ч. При давлении в вакуумной камере 200 мбар зафиксировали интенсивное вспенивание металла, дальнейшее развитие этого процесса привело бы к чрезмерному вспениванию и разбрызгиванию металла, Фиксацию произвели визуально в начале обработки через гляделку вакуумной камеры. После снижения давления в камере до 200 мбар интенсивность вибрации корпуса вакуумной камеры на частоте 8000 Гц выросла до 80 Это критический уровень вибрации, Больший уровень вибрации уже соответствует чрезмерному вспениванию и разбрызгиванию металла. При давлении 200 мбар и соответствующей интенсивности вибрации 80 шкалы вторичного регистрирующего прибора вели обработку до 5-й минуты, после интенсивность вибрации снизилась до 50 и оператор уменьшил давление в камере до 40 мбар, Снижение давления производили до момента, когда текущее значение интенсивности вибрации достигло критического уровня - 80 шкалы вторичного регистрирующего прибора, Обработку в таком режиме вели до 10-й минуты (текущее значение интенсивности вибрации соответствует критическому, давление в вакуумной камере 40 мбар). На 10-й минуте обработки наблюдали снижение текущего значения интенсивности вибрации. После снижения интенсивности вибрации до 56 ф оператор уменьшил давление в вакуумной камере до 1 мбар. При этом текущее значение интенсивности вибрации возросло до 80 и соответствовало критическому. Это минимальное давление в вакуумной камере 5 и ниже не устанавливали при обработкеданной группы плавок, В дальнейшем на 15-й минуте обработки текущее значение интенсивности вибрации начало снижаться и к 18-й минуте достигло минимальных зна чений - 38 шкалы вторичного регистрирующего прибора, Обработка закончена.Длительность обработки на 3 плавках, проведенных по прототипу, составила 18-19 мин. Во всех случаях не наблюдали чреэмер ного вспенивания и разбрызгивания металла.На 2 плавках, проведенных по прототипу, снижение давления в вакуумной камере при обработке стали того же химического 20 состава проведено по расходуотводимых извакууматора газов. Длительность обработки в этом случае. составила 21-22 мин. На одной плавке фиксировали чрезмерное вспенивание и разбрызгивание металла, 25 Таким образом, поставленная цель достигнута. В результате ведения обработки по заявляемому способу достигнута оптимизация обработки за счет обеспечения максимально возможной производительности 30 установки и исключения чрезмерного вспенивания и разбрызгивания металла, В частности, длительность обработки в сравнении с прототипом уменьшилась на 2 - 4 мин.Фо р мул а и э о брет е н и я 35 Способ вакуумной обработки стали,включающий обработку на агрегате циркуляционного типа, регулирование уровня разрежения в вакуумной камере по одномуиз параметров обработки, о т л и ч а ю щ и й с я тем. что, с целью повышения производительности установки и исключения чрезмерного вспенивания и разбрызгивания металла, в качестве параметра обработки берут интенсивность вибрации корпуса в 45 вакуумной камеры на частоте 400010000Гц и по ее изменению регулируют уровень разрежения в вакуумной камере, при этом сначала устанавливают критический уровень интенсивности вибрации, а уровень 50 разрежения в вакуумной камере регулируютдо совпадения текущего значения интенсивности вибрации с критическим.17598977)ИЬтЖ 7 В дфдй 7 ИГ, ЮИФДЛШювоИОСтшСоставитель А.ВеличкоРедактор Техред М.Моргентал Корректор Т,ПалиЗаказ 3156 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101