Вакуумирование стали [steel vacuum treatment (processing)] -  обработка жидкой стали под вакуумом с целью улучшения ее качества за счет уменьшения в ней при обычных способах выплавки содержания газов (Н2, N2, О2) и неметаллич.еских включений, а при спецеиальных  методах выплавки и некоторых других элементов (напр., Mn, Pb, Zn, Си). Идея применения вакуумной обработки жидкой стали для улучшения ее кач-ва возникла у Бессемера в 1883 г., но первые промышл. опыты в 1914 и 1932 гг. не дали положительных, результатов, главным образом из-за недостататка мощности вакуумных насосов. С 1946 г. началось опытно-промышленное освоение вакуумной обработки жидкой стали при переливе ее из ковша в ковш.

В промышленности нашли применение несколько вариантов технологии вакуумирования: ковшевое вакумирование, порционное, циркуляционное и струйное.

Ковшевое вакуумирование

В процессе вакуумирования в вакуумной камере разливочный ковш размещают в вакуумной камере, подсоединенную к системе вакуумных насосов. Ковш снабжают 1...3 пористыми пробками, через которые в расплав подают инертный газ, способствующий перемешиванию. Такие металлургические реакции, как дегазация, раскисление, десульфурация и легирование протекают в условиях вакуума.

В зависимости от химического состава плавки на различных стадиях процесса вакуумирования происходит снижение содержания углерода, кислорода, азота, водорода и серы. Доводка металла по химическому составу обеспечивается за счет системы вакуумных бункеров для подачи легирующих. Отличительными особенностями процесса являются высокая степень гомогенности жидкой ванны и усваиваемость легирующих. В зависимости от металлургических реакций, протекающих в ковше, величина свободного борта должна составлять 600...1200 мм. В целях повышения производительности на некоторых предприятиях устанавливают двухкамерную систему VD (или же расширяют существующую систему до нее).

Порционное вакуумирование

В нижней части камеры находится труба, футерованная изнутри и снаружи высокоглиноземистыми огнеупорными трубками. Под камеру подводят ковш с металлом; опуская камеру и создавая в ней разрежение, заставляют металл из ковша подниматься по трубе в камеру, где он подвергается дегазации.
Высота подъема металла определяется разностью между атмосферным и остаточным давлением в камере. Приблизительно через минуту камеру приподнимают (труба не выходит из металла), металл из камеры опускается в ковш, количество циклов (подъем и опускание камеры) определяется желательной степенью дегазации. Для поддержания температуры металла на требуемом уровне в камере предусмотрены графитовые нагреватели. На своде камеры устанавливают дозаторы для присадки раскислителей и легирующих.
Преимущества метода - отсутствуют специальные вакуумные уплотнения, металл в процессе вакуумирования подогревается, небольшая емкость камеры, небольшая мощность насосов.
Недостатки метода - сложность конструкции, необходимость высококачественных огнеупоров, сохраняющих герметичность при высокой температуре; вакуумированный металл разливают навоздухе.

Циркуляционное вакуумирование

Вакуумная камера небольшой емкости (около 1 т) имеет наклонную подину и две футерованные трубы. При опускании труб в ковш со сталью металл поднимается по трубам вверх вследствие разрежения в камере. В одну из труб вводят аргон. Газ, поднимаясь, расширяется и инжектирует металл из ковша в камеру, в которой он подвергается вакуумной обработке. По наклонной подине металл сливается через вторую трубу в ковш. Таким образом осуществляется непрерывная обработка. Чтобы при погружении труб в ковш в них не попал шлак, их концы защищены чехлами из жести.
Вакуумная обработка инжектируемой струи обеспечивает удаление до 40% водорода, позволяет снизить содержание окисных неметаллических включений. Открытый ковш дает возможность присаживать раскислители и легирующие в процессе вакуумирования.
Недостатки - остывание металла и разливка на воздухе.

Струйное вакуумирование

Струйное вакуумирование металла применяется в основном при отливке крупных слитков. Этот способ является более совершенным, т. к. устраняется вторичное окисление при разливке вакуумированного металла из ковша в изложницы.

При отливке слитков в вакууме струя металла, переливаемого из ковша а изложницу, установленную в вакуумной камере, разрывается выделяющимися газами на множество мелких капель металла. Поверхность металла резко возрастает, что приводит глубокой дегазации стали. Кроме того, сталь также дегазируется в изложницы.

В настоящее время в промышленно развитых странах успешно работают сотни установок внепечного вакуумирова-ния различной конструкции. Самым простым способом является способ вакуумирования в ковше. Лучшие результаты при этом получаются при вакуумировании не-раскисленного металла. Растворенный в металле кислород взаимодействует при вакуумировании с растворенным в металле углеродом; из ванны, кроме того, энергично выделяется растворенный в металле водород (а также частично азот) и ванна вскипает. После интенсивной дегазации в металл сверху из помещенного в вакуумной камере бункера вводят раскислители и легирующие добавки. Недостатком вакуумирования в ковше является невысокая эффективность метода при вакуумировании относительно больших масс металла (> 50 т) и неравномерность состава металла в ковше после ввода раскислителей и легирующих вследствие слабого перемешивания всей массы металла. Положение улучшается в случае, когда предусматривается продувка металла в ковше инертным газом или при организации электромагнитного перемешивания. При продувке металла инертным газом к обычным потерям тепла при выпуске и выдержке в ковше добавя потери   тепла  в  результате  нагрева  продуваемого   через металл газа. При электромагнитном перемешивании этот недостаток ликвидируется, однако электромагнитное перемешивание требует более сложного и дорогостоящего оборудования.