Способ вакуумной обработки стали

 

Изобретение может быть использовано в металлургии при вакуумной обработке стали . Сущность: в качестве параметра обработки для регулирования уровня разрежения в вакуумной камере берут интенсивность вибрации корпуса вакуумной камеры на частоте 4000-10000 Гц и устанавливают критическийуровень интенсивности вибрации. Уровень разрежения в вакуумной камере регулируют до совпадения текущего значения интенсивности вибрации с критическим . (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ сОциАлистических

РЕСПУБЛИК (s»s С 21 С 7/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4915891/02 (22) 08.01.91 (46) 07.09.92. Бюл. N. 33 (71) Днепропетровский металлургический институт и Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им.

И.П. Бардина (72) А.Г.Величко. В.И.Баптизманский, А.Р,Камалов, B.Ä.ÀHTîíåö, А.М.Евграшин, Ю.Г.Кориновский, В.С.Щелканов и M.Ã.Êîролев (56) Кнюппель Г. Раскисление и вакуумная обработка стали. Часть 2. — Основы и технология ковшевой металлургии. М.: Металлургия, 1987, с. 336.

Авторское свидетельство СССР

N. 899669, кл. С 21 С 7/10, 1982.

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к обработке стали вакуумом в агрегате циркуляционного типа.

Известен способ, в котором разрежение в вакуумной камере регулируют с учетом информации об одном из параметров обработки — количестве отходящих газов, в частности измеряют производную от расхода отходящих газов и при изменении ее знака снижают давление в вакуумной камере.

Однако известный способ имеет существенные недостатки. Прежде всего при регулировании разрежения в вакуумной камере по известному способу не обеспечивается максимально возможная производительность вакуумной камеры. Снижение давления в камере производят на определенную величину, которая не обеспечивает на данном этапе интенсивного протекания процессов вакуумного углеродного раскискления и дегазации, в результате в сравнении. Ж 1759897 А1 (54) СПОСОБ ВАКУУМ НОЙ ОБРАБОТКИ

СТАЛИ (57) Изобретение может быть использовано в металлургии при вакуумной обработке стали. Сущность: в качестве параметра обработки для регулирования уровня разрежения в вакуумной камере берут интенсивность вибрации корпуса вакуумной камеры на частоте 4000 — 10000 Гц и устанавливают критический уровень интенсивности вибрации. Уровень разрежения в вакуумной камере регулируют до совпадения текущего значения интенсивности вибрации с критическим. 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% 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 черезмерное вспенивание и разбрызгивание металла.

1759897.

ОО

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 черезмерного вспенивания и разбрызглвания.

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 iac: оте 4000- 0000 I i» и no e : измен нию регулирувот уровень разр:, Kdния в ",.àêóóìíîé камере при этом сначала устанавливают крит. .ческ1лй уровень интенсивности вибрации, а уровень разрежения в 83vÐ- .;но ка. lере регулируют до совпадения значения интенсивности вибрации с кри плческим, Сущность изобретения заключается в следующем.

При обрабс we 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 устано :ки, Наоборот, если снлжать 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 черезмерное вспенивание и разбрызгивание металла, B 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 раскисления, Если при определенных условиях обработки обеспечиваются условия максимально возможной интенсивности протекания процесса вакуумного углеродного раскисления без черезмерного 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 ниэких давлений раз::ежения в вакуумной камере.

Зная величлну критической интенсивности вибрации корпуса вакуумной камеры, необходимо вести процесс обработки так, чтобы текущее значение ингенсивности вибрации поддерживалось на критическом уровне, Тогда обеспеч гвэется интенсивное .: ",ение процесса углеродного вакуумного раскисления, но металл при этом не черезмерно вспенивается и разбрызглвается.

На фиг.1 приведено изменение интенсивности вибрации корпуса вакуумной камеры и уровня разрежения в вакуумной камере в процессе вакуумной обработки, проведенной по заявляемому способу. На участке 1 снижают давление в вакуумной камере. При этом интенсивность вибрации корпус".вак,уумной камеры вследствие получающих развитие процессов вакуумного углеродного раскисленля барботажа ванны нег рерывно растет. При определенном давлении Р1 в вакуумной камере наступают предельно допустимые вспенивание и разбрызгивание металла в вакуумной камере

Если снижать давление ниже величины Р1, вспенивание и разбрызгивание достигает недопустимых интенсивностей вплоть до попадания металла в газоотводящий тракт вакуумной камеры. Поэтому давление

1759897

55 устанавливают в камере величиной Р1. 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 черезмерного вспенивания и разбрызгивания металла. На участке 2 при уровне разрежения в вакуумной камере Р1 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 Р1 необходимо снизить до величины Рр и при этом текущее значение интенсивности вибрации повысится до критического уровня, Определенное время обработки (участок 5) поддерживает разрежение в камере на уровне Pz, 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 6 на фиг.1). После снижения текущего значения уровня вибрации ниже критического уровня на 20-307ь шкалы вторичного регистрирующего прибора целесообразно снизить давление в камере с тем, чтобы форсировать процессы вакуумного углеродного раскисления. Снижение давления в камере с Pg до

Рз производят на участке 7. При этом давление Рз в вакуумной камере соответствует минимальна возможному для данной установки. llo 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 T. 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 на уровне критическом, а затем по мере раскисления стали и затухания барботажных

- процессов текущее значение интенсивности вибрации уменьшается. После зэверше15 ния процесса вакуумного углеродного раскисления и прекращения кипения ванны вследствие этого интенсивность вибрации корпуса вакуумной камеры снижается до минимальных значений и сохраняется по20 стоянной до конца обработки.

Целесообразно осуществлять регулирование разрежения в вакуумной камере после снижения интенсивности вибрации корпуса вакуумной камеры ниже критиче25 ского уровня на 20 — 30 ((шкалы вторичного регистрирующего 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 ампли35 туды виброколебаний могут возникнуть сложности с определением фактического снижения уровня интенсивности вибрации.

Если регулирование разрежения производить после снижения текущего значения ин40 тенсивности вибрации на величину более

30 от критического уровня, то это приведет к потере и роиз водител ь ности вакуумной установки, т.к относительно длительное время затрачивается на фиксацию сниже45 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.

1759897

Пример. 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 черезмерному 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 черезмерному вспениванию и разбрызгиванию металла.

При давлении 200 мбар M соответствующей интенсивности вибрации 807 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 56ф, 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 обработке данной группы плавок, В дальнейшем на

15-й минуте обработки текущее значение интенсивности вибрации начало снижаться и к 18-й минуте достигло минимальных зна10 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 чреэмер15 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 из вакууматора газов. Длительность обработки в этом случае. составила 21-22 мин. На одной плавке фиксировали черезмерное вспенивание и разбрызгивание металла, 25 Таким образом, поставленная цель достигнута. B результате ведения обработки по заявляемому способу достигнута оптимизация обработки за счет обеспечения максимально возможной производительности

30 установки и исключения черезмерного аспенивания и разбрызгивания металла. В частности, длительность обработки в сравнении с прототипом уменьшилась на 2 — 4 мин.

Формула изобретения

35 Способ вакуумной обработки стали, включающий обработку на агрегате циркуляционного типа, регулирование уровня разрежения в вакуумной камере по одному из параметров обработки, о т л и ч а ю щ и й40 с я тем. что, с целью повышения производительности установки и исключения черезмерного вспенивания и разбрызгивания металла, в качестве параметра обработки берут интенсивность вибрации корпуса в

45 вакуумной камеры на частоте 4000--10000

Гц 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 регулируют до совпадения текущего значения интенсивности вибрации с критическим.

1759897 ь а р в

А 7)lльж/Ж 2Фдйъир, ЖИВ

ДЛШт ВоиОСпЬ фдйтШ, ать

Составитель А.Величко

Техред M. Моргентал Корректор Т.Палий

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3156 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5