SU1025732A1 - Способ вакуумировани жидкой стали - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к черной металлургии , в частности к способам вакуумировани  жидкЫ) стали ковшевым методом . Оперативна  информаци  о количестве газов, выдел ющихс  при вакуумной обработке жидкой стали ковшевым методе или его разновидност ми, позвол ет использовать этот параметр дл  управлени  процессом вакуумировани . В частности, по данным о скорости выделени  газа иё расплава возможны: точное определение момента окончани  этапа вакуумного раскислени  и дегазации и обоснованный переход к реализации последующих технологических с ераций. Известен способ, согласно которому при использовании данных по непрерывному измерению состава количества выдел к цихс  газов возможно управл ть процессом вакуумировани  , Недостатком данного способа  вл етс  то, что в случае использовани  паро эжекторного насоса в качестве откачного средства измерение скорости выдеп к дего из рабочего пространства при вакууми ровании расплава газа св зано со строительством полностью герметизированного дополнительного узла вакуумного насоса , в котором парогазова  смесь должна полностью освободитьс  от паров воды. Малейшее отклонение от 100%-ной конденса ции паров воды отрицательно сказывает с  на точности определени  количества выдел ющихс  при вакуумировании газов, замер которых производитс  посредством диафрагмы, установленной на выхлопной трубе этого герметизированного дополнительного узла. Кроме того, само наличие этого узла отрицательно сказываетс  на претсзводительности пароэжекторного насоса. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту  вл етс  способ автоматического управлени  процессом вакуумировани , включающий непрерьганое по ходу вакуумировани  измерение расхода вдуваемого в расплав инертного газа, измерение скорости выделени  газа из рабочего про странства. Способ заключаетс  в том, что в процессе вакуумной обработки жидкой стали непрерывно измер ют расход компонентов откачиваемого газа, который суммируют, устанавлива  момент достижени  максимума расхода откачиваемого газами поддерживают технологически режим, соотЮ 7322 ветствуюший достижению этого максимума C2J. Однако известный способ применим ;практически только к циркул ционному вакуумированию . Применение способа к вакуумированию ковшевым методом или его разновидност ми ограничено в силу резких различий в механизме газовыделени  из обрабатываемого в вакууме расплава Кроме того, способ не содержит приемов, позвол ющих определить расход компонентов откачиваемого газа, особенно в случа х применени  пароэжекторных насосов. Цель изофетени  - сокращение длительности вакуумировани  и оптимизаци , процесса вакуумировгни  в целом. Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу вакуумировани  жидкой стали в ковше, включающему непрерывное по хо вакуумировани  измерение расхода вдуваемого в расплав инертного газа, измерение скорости выделени  газа из рабочего пространства, за 310 мин перед вакуумированием расплава производ т холостую откачку рабочего пространства, объем которого уменьшен на величину объема расплава- и футерованного сталеразливочного ковша,а процесс вакуумировани  заканчивают при достиже ии посто нной минимальной величины ю 1Делени  газа из вакуумируемого расплава после образовани  максимума на кривЫ ее изменени  и последующего снижени , причем те огщиё значени  скорости выделени  газа из, вакуумируемогч расплава определ ют по остаточному давлению в рабочем пространстве дл  каждого момента времени в виде разности между скоростью откачки рабочего пространства при вакуумировации расплава и суммарной величиной, состо щей из расхода инертаого газа и скорости холостой откачки уменьшенного объема рабочего гфостраиства . При вакуумировании расплава и холостой откачке/сохран ют неизменным режим открыти  вакуумной задвижки, сообщающей камеру с вакуумным насосом. . Скорость клдёлени  газа при вакуумировании расплава (3 ) выразить в виде суммы составл ющих ее частей по формуле 5о5ш.,,-ва, скорость выделени  газа из вакуумируемого расплава; 5. - расход (скорость подачи) инерт ного газа дл  продувки расплава & процессе вакуумной обработки; - скорость огкачки пустой камеры куда установлен сталеразливочный ковш с твердым металлом, объем которого равен обычному объему расплава при вакуумировании . В этом случае величинуSp So5uj, можно И1ред0литЬ| зна  составл ющие в правой части уравнени . Изменение величины В определ ют простым замером расхода инертного газа по ходу всей продувки этим газом ва ,куумируемого расплава. Величины SbeuL определ ют рас четным образом по результатам непрерывного или с интервалом 15-20 с измерени  давлени  в рабочем пространстве вакуумной системы соответственно при вакуумировании расплава (дл  9оРШ. или при откачке пустой камеры (дл  5 Расчет прсжзвод т, использу  метод посто нного объема. По данному методу скорость откачки камеры с вакуумируемым расплавом ()можно определить по формуле. ( л . PI -ое-|д 2| . р|, где V - объем пустой вакуумной камеры и участка вакуумпровода, где производ т замер давлени ; . - объем, аанимаемый жидким металлом , а также футерованным ковшом; врем  откачки объекта от давлени   Р, до давлени  Р„, Дл  случа , когда величины Р, и Р„ близки к предельно низкому давлению, до стигаемому современными пароэжёкторны ми вакуумными насосами (Р ), т.е. начина  с достижени  в рабочем пространстве камеры давлени  2-3 мм рт. ст., дл  расчета скорости откачки используют формулу 05ui. Скорость откачки ( 9) пустой камер определ ют по формуле V23 объем сталеразливочного ковш с твердым металлом. Объем твердого металла равен обычн му о&ьему расплава при вакуумировании. В диапазоне давлений в рабочем простра стве камеры, величина которого близка к предельно низкому давлению (Р ),  остигаемс иу при использовании откачки еноте-, мой, расчет скорости откачки пустой камеры производ т по формуле V .Ъ Скорость откачки пустой камеры (уменьшенного свободного объема камеры)-определ ют за 3-10 мин перед вакуумированием расплава. Это вызвано тем, что в этих услови х основные параметры, обеспечивающие стабильность и воспроизводимость режима работы пароэжекторного насоса, (давление пара, температура пара, влажность пара, температура воды, степень прогрева насоса); станов тс  практически одинаковыми кате в случае откачки пустой камеры, так и при вакуумировании расплава. Последнее обеспечивает одинаковые характеристики производительности насоса в рассмотренных случа х . Пределы по времени (3-1О мин) обусловлены необходимостью разгерметизации камеры, извлечени  из Иее сталеразливочного ковща с твердым металломи установки в камеру нового сталеразливочного ковша с расплавом. Сохрано1ие неизменным режима степени открыти  вакуумной задвижки, сообщающей рабочее пространство камеры с вакуумным насосом,, обусловлено тем факторе , что различие в степени открыти  этой задвижки вли ет на сопротивление прохождению откачиваемых газов через узел задвижки. Последнее в конечном итоге, отражаетс  на скорости откачки насоса в целом. Наличие величины S обусловлено тем фактором, что современные технологические приемы по вакуумной обработке жидкой стали в ковше об зательно включают операцию продувки вакуумируемого расплава инертным газом. Учет объема камеры, который занимает сталеразливочный ковш и вакуумируемый расплав, существенным об1)азом вли ет на точность определени  величины скорости выделени  газа из расплава, так как при нормальной- компоновке размеще- ни  ковша в камере дол  объема ковша с расплавом составл ет 5О-70% от объема камеры. Скорость выделени  газов из расплава (9р )  вл етс  единственным параметром, . изменение которого непосредственно св зано с течением процессов, протекающих S1 в вакуумируемом расплаве. наибо лее доступным дл  измерени  параметре  вл етс  обша  скорость выделени  газов из рабочего пространства при вакуумировани  расплава (вовш,) Однако этот параметр, который часто используют дл  оценки интенсивности процессов, протекающих в расплаве при его вакуумировании , может йыть сильно искажен, поскольку включает в себ  такие переменные факторы, как скорость натекани  воз духа в камеру,  вл ющуюс  функцией дав лени -в рабочем пространстве, скорость выделени  газов из футеровки камеры и сталеразпивочного ковша. Кроме того, текущие значени  ,за вис т и от величины пустого объема рабо чего пространства, где происходит-вакуумирование расплава, от расхода инертного газа, вдуваемого ь расплав при вакуумировании , а также, в первую очередь, от индивидуальных особенностей работы вакуумного насоса в различных диапазонах остаточного давлени . Величина скорости выделени  газа из вакуумируемогЬ расплава (5р) не зависит от упрм  нутых выше погрешностей, так как ее определение производ т по формуле 5р все без исключени  погрешности определени  текущих значеНИИ скорости выделени  газа вход т в одинаковой степени в велйчины5рр,д и Sg. На фиг. 1 приведено изменение вели и ,,4 а 5 ® нение скорости ш делени  газов из вакуумируемого расплава в процессе вакуум ной обработки. Изменение величин и В в процессе вакуумировани  приведено в ковще 10 т нераскисленной низкоуглеродистой стали, где в качестве откачкой системы использован пароэжекторный вакуумный насос типа НЭВ .З с прот ектной производительностью 1ОО кг сухого Bosjncrxa в час при давлении 0,5 мм рт. ст. (фиг. 1), Как видно из данных, величина 5о5щ (дл  случа , когда расплав не продувают инертным газомTi достигнув максимального значени  на второй минуте вакуумированн , затем уменьшаетс  до посто нного минимального уровн . Этот уровень подучен на восьмой минуте вакуумировани . Крива  изменени  величины С, также достигнув максимального значени , асимптотически прибпижаетс  к кривой 0р1д и начина  с 3,5 мин вакуумировани , измен етс  идентично кривой ВОРЦ;. При этсм расс о ние между 32 этими кривыми в дальнейшем созфан етс  посто нным. Крива  изменени  величины 5|рр|ц-9/2 также носит экстремальный характер, но дл  нее посто нный- минимальный уровень бьщ достигнут на 3,5 мин вакуумировани . Последнее означает , что в этот момент (на 3,5 мин) выделение газа из вакуумируемого рас- плава фактически прекращаетс . Этот факт подтверждаетс  пр мым анализом проб металла, отобранных по ходу вакуумировани ., Таким образом, момент достижени  посто нных минимальных значений скорос выделени  газов из вакуумиоуемо го расплава свидетельствует о прекрашеНИИ процесса его дегазации. Применение того же приема при ориентации на ха рактер изменени  величины Sj,g приведет к необоснованному удлинению данного периода вакуумировани  на ,5 мин и к увеличению тепловых потерь на ( дл  рассмотренных ). Дл  кривой изменени  величины ,.. в случае, когда расплав при вакуумировании продувают инертным газом) характернь те же особенности, что и дл  кривой 9(5,5Ц1, но в момент начала продувки расплава инертным газом (t ) наблюдаgy g увеличение величины , которое продолжаетс  до момента ), когда увеличение расхода инертного газа прекращаетс . Далее кртва  монотонно снижаетс , причем достижение минимального посто нного уровн  ее текущих значений происходит за период, значительно превышающий 8 мин обработки в вакууме . Последнее означает, что при ориентации на характер изменени  величины 5Jg- определение момента окончани  процесса вакуумировани  будет св зано с необоснованным его удлинением и увеличением , тепловых потерь при вакуумироеании . Следует отметить, что как Дл  случа  p 5oBiu-5u, так и дл  случа  Зр-э вщ5- г ) крива  изменени  5р остаетс  без изменени . П р и м е р. В. 20 т конвертере выттаъп ют 18,5 т низкоуглеродистой стали, после чего плавку в нераскиспенном состо нии сливают в ковш вместе с частью окислительного шлака, количество которого составл ет 70 кг. Химический состав металла перед вакуумированием , %: ,О8; М О,4О; 5i следы; 50,030; Р 0,025; По1 0,05; N 30,018; 1141 4,6 г. Содержание пегковосстановимых окислов желеэа в шкале перед вакуумированием составл ет 20,О% (в пересчете на закись железа ).

Непосредственно перед вакуумированием в камеру бьи установлен сталеразливочный ковш с твердым кдаталлом, объем которого составл ет 2,7 м. При объеме стапераэливочного ковша с футеровкой 3,0 м величина V-f состаЬл ет 2,7 + + 3,0 5,5 (м). После установки коьша с геердым мeтaлл  vl в камере осущесвлена калибровочна  откачка камери до предельно низкого давлени  (1,Омм рт.ст В процессе откачки с интервалом в 15 с производ т измерение;давлени  в рабочем пространстве камеры. Место измерени  давлени  находитс  на вакуумпроводе сообщающем камеру с пароэжекторным насосом , на рассто нии около 2 м от камеры . Объем вакуумной камеры и участка вакуумпровода до места измерени  давлени  составл ет 35,1 м , Момент проведени  испытани  рассчитан таким образом, что после извлечени  из каме- ры первого сталеразливочного ковша с твердым металлом через 1,0 мин ,в камеру начинают устанавливать ковш с расплавом дл  вакуумировани .

При ва10умировании расплава ковшевым методом с интервалом 15с также производ т измерение давлени  в рабочем пространстве камеры. Место замера давлени  сохран ют неизменным. Начина  с третьей минуты вакуумировани , в цел х достижени  полноты вакуумного раскислени  и дегазации, расплав .начинают продувать аргоном через данный пористый элемент ковша. На прот жении всего периода продувки расход аргона подде| живают посто нным равным 2,О1О HMV /мин.т. стали.

При, вакуумировани и режим степени открыти  вакуумной задвижки, сообщающей kiaMepy с пароэжекторным насосом, выдер живают одинаковым с режимом, который используют при калибровочной откачке.

Дл  каждого замера давлени  при калибровочной откачке и при вакуумировании расплава.рассчитывают действительную скорость откачки насоса и, использу  указанные выше приемы, вычисл ют скорость выделени  газов из вакуумируемого расплава дл  каждого момента вакуумной обработки.

Изменение скорости выделени  газов из вакуумируемого расплава в процессе вакуумисй обработки приведено на фиг.2.

Из приведенных на фиг. 2 данных видно, что, достигнув максик(ума на 1,5:2,0 мин скорость выделени  газов из расплава затем плавно уменьшаетс  и, начина  с 5,5 мин от начала обработки, сохран етс  посто нней на минимальном уровне. Исход  из этого, этап вакуумной обработки , целью которого бьло с сушествление процесса вакуумного раскислени  расплава углеродсж, удаление из расщшва водорода и азота, был прекращен после 5,5 ми продолжительности. В этот же момент прекращают продувку расплава ajTOHinv.

Осуществив окончательное раскис ение н легирование расплава алюминием, камеру сообщают с атмосферой, извлекают из нее ковш и в атмосферных услови х сталь разливают на машине непрерывного лить  заготовок.

Химический состав металла после окончани  piaccMOTpeHHoro этапа вакуумной обработки , %; С 0,03 Mh 0,39} Si с едьч «5 О,О285 Р 0,025; Со 3 0,004| ,O12; СИ:1 1,9 cMVlOO г.

Содержание данных элементов сохран етс  в стали неизменным и после окончани  всего цикла вакуумной обработки,

Со{д}ащение длительности процесса вакуум рс ани  и его оптимизаци  достигаютс  за счет точного определени  окончани  этапа вакуумного раскислени  и дегазации расплава, что позвол ет в oh- тимальный м(1ент перейти к реализации других вспомогательных (шераций, например к окончательному раскислению расплава , легированию его компонентами, обладающими высоким сродством с кислородом , либо гомогенизации расплава по химическому составу и температуре.

Высока  точность определени  момента завершени  процесса вакуумированн 

:обусловлена использованием такого параметра , как скорость выделени  газа из

: расплава, который непосредственно св зан с его дегазацией. Достижению высокрй точности определени  этого параметра способствует применение приема холостЫ ( (калибровочной) откачки рабочего пространства, объем которого уменьщен на суммарную величину объема pacnnfifia и сталеразливочного ковша, осуществл емого непосредственно перед вакуумированием расплава.

Kp(vre того, предлагаемый способ прост и дос1упен , так как не св зан со снижением производительности вакуумного насоса, а определение скоростей откачки производитс  только по показани м контроиьно-иамерительной аппаратуры, наличие которой об зательно дл  каждой установки , предназначенной дл  вакуумировани  жидкой стали. Экономический эффект от применени  предлагаемого способа при годовой потребности в релейной стали в размере 4ОООО т/г по сравнению с известным составит 3,36 руб/т х X 40ООО т/г 134ООО руб/г.

I Ч)

чГ

t

щ ts ц

I 4

о

с

V «о

Г, Гг Продолжительность откачки мчн

Фиг.1

О ч

Q

Q Ч)

Q

U О

I02 6 8W 1Z

Продо/чкительность блнуумироб/ани  мин

Фиг, г

Claims (1)

1. СПОСОБ ВАКУУМИРОВАНИЯ ЖИДКОЙ СТАЛИ в ковше, включающий непрерывное по ходу вакуумирования измерение расхода вдуваемого в расплав инертного газа, измерение скорости выделения газа из рабочего пространства, отличающийся тем, что, с целью сокращения длительности вакууми рования и оптимизации процесса вакуумирования в целом, за 3-10 мин перед вакуумированием расплава производят холостую откачку рабочего пространства, объем которого уменьшен на величин · объема расплава и футерованного сгале разливочного ковша, а процесс вакуумирования заканчивают при дос тажении постоянной минимальной величины скорости выделения газа из вакуумируемого расплава после образования максимума на кривой ее изменения и последующего снижения, причем текущие значения скорос¹ ти выделения газа из вакуумируемого рас плава определяют по остаточному давлению в рабочем пространстве для каждо- g го момента времени в виде разности меж ду скоростью откачки рабочего простран

   SU „„ 1025732 ства при вакуумировании расплава и суммарной величиной, состоящей из расхода инертного газа и скорости холостой откачки уменьшенного объема рабочего про странства.

   1 1025732 2