Порционное вакуумирование стали

Порционный способ внепечного вакуумирования, разработанный фирмой "Dortmund - Hörder Hüttenunion", ФРГ, обычно называют способом DH. Первая промышленная установка этого типа введена на заводе этой фирмы в Дортмунде в 1956 г. Вакумированию подвергали сталь, выплавленную в мартеновских печах. Емкость ковша составляла 40...110 т.

Метод порционного вакуумирования жидкой стали заключается в вакуумной обработке расплавленного металла путем многократного его всасывания из сталеразливочного ковша порциями в вакуумную камеру.

В установках рассматриваемого типа порция металла поступает через огнеупорный патрубок из сталеразливочного ковша в вакуум-камеру за счет создания в ней значительного разряжения на высоту, примерно 1,4 м.

При опускании вакуумной камеры в нее натекает из ковша порция металла (15...18 т), которую, собственно, и подвергают вакуумной обработке. При последующем подъеме вакуумной камеры в пределах рабочего хода происходит соответственно слив обратно в ковш дегазированного металла. Вследствие последующего вертикального возвратно-поступательного движения вакуумной камеры в пределах рабочего хода через нее проходят новые порции металла. Сливающиеся порции металла из вакуумной камеры опускаются на дно сталеразливочного ковша. В некоторых случаях поднимается и опускается не вакуумная камера, а ковш с металлом, а камера остается неподвижной.

Масса одновременно поступающего в вакуумную камеру металла должна составлять не менее 10...12 % от общей массы металла в ковше. Амплитуда этих перемешщений может превышать 2 м. Скорость подъема и опускания 6...7 м/мин (3...4 качка в минуту по общепринятой практике). Длительность одного цикла, включающего наполнение и опорожнение вакуум-камеры, составляет 15...30 секунд.

Число необходимых циклов, оценивают коэффициентом рециркуляции, устанавливаемым эмпирически, в зависимости от массы засасываемого за один цикл металла, состава стали, полноты ее раскисления и конкретной задачей вакуумирования. Коэффициент рециркуляции выражают отношением суммарной массы стали, прошедшей через вакуум-камеру за время дегазации к массе стали в ковше.

Так, например, количество циклов вакуумирования при обработке металла с целью удаления из него водорода и сокращения продолжительности противофлокенной обработки проката должна составлять не менее:

• при обработке раскисленного металла - 70 циклов;
• при обработке нераскисленного металла - 50 циклов.

Считают, что массу стали 100 т, необходимо пропустить через установку 3,5 раза. Для этого делают 45...50 качков. Время обработки составляет примерно 15 минут. После ввода раскислителей и легирующих, не нарушая вакуума, дополнительно осуществляют определенное число циклов (4...6), для выравнивания состава и температуры металла в объеме ковша.

Остаточное давление в вакуум-камере создаваемое многоступенчатым пароэжекторным насосом к концу дегазации чаще всего составляет 0,5 мм рт. ст. Футеровка вакуумной камеры перед вакуумированием нагревается системой электроподогрева или газокислородными горелками до 1500...1550 °С, что сокращает потерю тепла металлом. За время вакуумирования его температура снижается на 10...25 °С.

Есть мнение, что порционное вакуумирование является наиболее эффективным средством удаления водорода (по некоторым оценкам, эффективность удаления водорода вдвое, а азота на 60 %, превышают соответствующие показатели циркуляционных вакууматоров). Существует большое количество действующих агрегатов порционного типа, сохраняется потребность в стали с особо низким содержанием водорода, в том числе для роторов ЦНД, поэтому остается актуальной задача оптимизации параметров технологического процесса порционного вакуумирования, конструкции и размеров вакуум-камеры.