SU1759897A1 - Способ вакуумной обработки стали - Google Patents

Abstract

Изобретение может быть использовано в металлургии при вакуумной обработке стали . Сущность: в качестве параметра обработки дл  регулировани  уровн  разрежени  в вакуумной камере берут интенсивность вибрации корпуса вакуумной камеры на частоте 4000-10000 Гц и устанавливают критическийуровень интенсивности вибрации. Уровень разрежени  в вакуумной камере регулируют до совпадени  текущего значени  интенсивности вибрации с критическим . (Л С

Description

Изобретение относитс  к черной металлургии , конкретнее к обработке стали вакуумом в агрегате циркул ционного типа.

Известен способ, в котором разрежение в вакуумной камере регулируют с учетом информации об одном из параметров обработки - количестве отход щих газов, в частности измер ют производную от расхода отход щих газов и при изменении ее знака снижают давление в вакуумной камере.

Однако известный способ имеет существенные недостатки. Прежде всего при регулировании разрежени  в вакуумной камере по известному способу не обеспечиваетс  максимально возможна  производительность вакуумной камеры. Снижение давлени  в камере производ т на определенную величину, котора  не обеспечивает на данном этапе интенсивного протекани  процессов вакуумного углеродного раскиск- лени  и дегазации, в результате всравнении

с предыдущим уровнем обработки расход отводимых газов непрерывно снижаетс . Если на последующем этапе обработки снизить давление в камере в большей степени, процессы вакуумной дегазации и удалени  кислорода протекали бы более интенсивно и была бы достигнута более высока  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 продолжаетс  25-40 мин, в т.ч. 40-50% времени обработки занимает период интенсивного углеродного вакуумного раскислени . Дл  обработки таких плавок особенно важно знать, в каком режиме вести процесс, чтобы обеспечить максимально возможную производительность установки и исключить чрезмерное вспенивание и разбрызгивание металла.

VJ

СЛ Ю 00

ю

vj

Кроме того, известный способ не позвол ет ликвидировать полностью аварийные ситуации, св занные с вспениванием и разбрызгиванием металла в вакуумной камере, так как имеетс  рассогласованность между относительно быстрым процессом фиксиро- вани  расхода отводимых газов и относительно медленным процессом осаждени  вспененного металла В результате, когда происходит снижение расхода отводимого газа, уровень вспененного металла в вакуу- маторе не снижаетс  на соответствующую величину и сохран етс  достаточно высоким . При включении очередной группы вакуумных насосов (снижение давлени  в камере) не успевший осесть до планируемого уровн  металл резко вспениваетс  и процессы накладываютс  друг на друга. В результате происходит еще большее закипание и разбрызгивание металла, что может привести к аварийным ситуаци м и еще большим потер м металла

Целью изобретени   вл етс  повыше ние производительности установки и исключение чрезмерного вспенивани  и разбрызгивани .

Дл  этого в известном способе регулировани  уровн  разрежени  в вакуумной камере по Одному из параметров обработки в качестве параметра обработки берутинтен сивность вибрации коопуса вакуумной камеры t;d час спе 4000-0000 lu и no измен.. pdiymipY-or /гизепь разр ни  в вакуумной камеое гри згом сначала устанавливают шскш/, ;ровень интенсивность нморации, а уровень разрежени  вваку1-, peiу/гipytcrr до совпадени  3Mc.je Ui4 имге сивюстч вибрации с критически л

Сущность изобретени  заключаетс  в ел еду юи (ем

При обработке частично раскисленной или полностью иераскисленной стали возникают проблемы, св занные с режимом снижени  давлени  ь вакуумной камере. При быстром снижении давлени  в вакуумной камере интенсивно протекаю процессы вакуумного углеродного раскислени , металл вспениваетс  и капли металла внос тс  в системы отвода газа Это созцает аварийные услови  работы установки Наи борот, если снчжэ гь давление в камере мед- ленно, то интенсивного вспенивани  металла не произойдет, но резко удлинитс  процесс обработки. Таким образом, необходимо вести процесс е оптимальном режиме, обеспечива  максимально возможную про- изводительност ь вакуум-камеры и исключа  чрезмерное вспенивание и разбрызгивание металла.

В качестве параметра обработки, позвол ющего 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 вспенивани  ванны, определ емые интенсивностью протекани  вакуум0 ного углеродного оаскислени . Если при определенных услови х обработки обеспечиваютс  услови  максимально возможной интенсивности протекани  процесса вакуумного углеродного раскислени  без чрез5 мерного вспенивани  и разбрызгивани  металла, то этим услови м соответствует критическа  интенсивность вибрации корпуса вакуумной камеры на частоте 4000- 10000 Гц. Определение критического

0 значени  интенсивности вибрации корпуса вакуумной камеры производитс  один раз. В каждого конкретном случае достижение критического уровн  вибрации определ етс  давлением в вакуумной камере и содер5 жанием кислорода в металле Снижение концентрации кислорода в металле и замедление процесса вакуумного углеродного раскислени  может быть компенсировано установлением более низких давлений разь ежени  в вакуумной камере

Зна  величину критической интенсивности вибрации корпуса вакуумной камеры, необходимо вести процесс обработки так,

5 чтобы текущее значение интенсивности гн,5раци л поддерживалась на критическом VPOBHC Тогда обеспечь ззегс  интенсивнее . юние процесса углеродного вакуумного раскислени , но металл при этом не чрез0 мерно вспениваетс  и оазбрызмваетс 

На фиг 1 приведено изменение интенсивности вибрации корпуса вакуумной камеры и уровн  рпзрежени  в вакуумной

5 камере в процессе вакуумной обработки, проведенной по за вл емому способу. На учас«ке 1 снижают давление в вакуумной камере. При этом интенсивность вибрации корпуса вакуумной камеры вследствие пол0 vuatoiUMx развитие процессов вакуумного углеродного раскислени  барботажа ванны непрерывно растет При определенном давлении PI в вакуумной камере наступают предельно допустимые вспенивание и оаз5 брызгивание металла в вакуумной камере Если снижать давление ниже величины PI, вспенивание и разбрызгивание достигает недопустимых интенсивностей вплоть до попадани  металла в газоотвод щий тракт ыалуумной камеры Поэтому давление

устанавливают в камере величиной PL Этому уровню разрежени  в камере и протекающим процессам вакуумного углеродного раскислени  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 вспенивани  и разбрызгивани  металла. На участке 2 при уровне разрежени  в вакуумной камере Pi процессы вакуумного углеродного раскислени  стабилизируютс  и соответственно сохран етс  критический уровень интенсивности вибрации. На участке 3 вследствие уже частичного раскислени  металла и достаточно высокого давлени  в вакуумной камере процессы вакуумного углеродного раскислени  замедл ютс , уменьшаетс  барботаж, вспенивание и разбрызгивание металл а и соответственно уменьшаетс  интенсивность вибрации корпуса вакуумной камеры на частоте 4000-10000 Гц. После снижени  уровн  интенсивности вибрации на 20-30% от критического на участке 3 целесообразно уменьшить давление разрежени  в вакуумной камере (участок 4) с тем, чтобы форсировать процессы вакуумного углеродного раскислени . Причем давление в камере с величины Pi необходимо снизить до величины Р2 и при этом текущее значение интенсивности вибрации повыситс  до критического уровн . Определенное врем  обработки (участок 5) поддерживает разрежение в камере на уровне РЗ, при этом в результате развити  процессов вакуумного углеродного раскислени  (при более пониженном давлении) сохран етс  критический уровень интенсивности вибрации. По мере раскислени  стали происходит затухание барботэжных процессов и снижение текущего значени  интенсивности вибрации ниже критического уровн  (участок 6 на фиг.1). После снижени  текущего значени  уровн  вибрации ниже критического уровн  на 20-30% шкалы вторичного регистрирующего прибора целесообразно снизить давление в камере с тем, чтобы форсировать процессы вакуумного углеродного раскислени . Снижение давлени  в камере с Р2 до Рз производ т на участке 7. При этом давление Рз в вакуумной камере соответствует минимально возможному дл  данной установки . По мере снижени  давлени  в вакуумной камере (участок 7) процессы вакуумного углеродного раскислени  получают новое развитие за счет более низкого давлени  в камере. Металл барботирует более интенсивно, вспениваетс , идет разбрызгивание металла. В результате

интенсивность вибрации корпуса вакуумной камеры увеличиваетс  на участке 7. При этом снижение давлени  до величин Рз должно обеспечить увеличение интенсивности 5 вибрации до уровн , не превышающего критический . На участке 8 обработку ведут при посто нном минимально возможном разрежении в вакуумной камере дл  данной уста- новки. При этом некоторое врем 

10 интенсивность вибрации сохран етс  на уровне критическом, а затем по мере раскислени  стали и затухани  барботэжных - процессов текущее значение интенсивности вибрации уменьшаетс . После заверше15 ни  процесса вакуумного углеродного раскислени  и прекращени  кипени  ванны вследствие этого интенсивность вибрации корпуса вакуумной камеры снижаетс  до минимальных значений и сохран етс  по0 сто нной до конца обработки.

Целесообразно осуществл ть регулирование разрежени  в вакуумной камере после снижени  интенсивности вибрации корпуса вакуумной камеры ниже критиче5 ского уровн  на 20-30% (шкалы вторичного регистрирующего прибора). В этом случае обеспечиваетс  оптимальный режим снижени  давлени  в вакуумной камере. Если регулирование разрежени  производить

0 после снижени  текущего значени  интенсивности вибрации менее чем на 20%, то это приводит к большому числу ступеней снижени  давлени  в вакуумной камере. Кроме того, из-за определенной величины ампли5 туды виброколебаний могут возникнуть сложности с определением фактического снижени  уровн  интенсивности вибрации. Если регулирование разрежени  производить после снижени  текущего значени  ин0 тенсивности вибрации на величину более 30% от критического уровн , то это приведет к потере производительности вакуумной установки, т.к относительно длительное врем  затрачиваетс  на фиксацию сниже5 ни  уровн  виброколебаний.

Контроль интенсивности вибрации целесообразно вести на частоте 4000-10000 Гц, т.к. только на указанных частотах уста0 новлен вид зависимости, приведенный на фиг.1. На указанных частотах вибраци  корпуса вакуумной камеры отражает процессы вакуумного углеродного раскислени  и св занных с этим вспенивани  и разбрызгива5 ни  металла. На частотах ниже 4000 и выше 10000 Гц установлено хаотическое изменение интенсивности вибрации в процессе обработки (фиг.2), и на этих частотах осуществл ть процесс по за вл емому способу невозможно.

Пример. Опытные и сравнительные плавки проведены на циркул ционном ваку- уматоре кислородно-конвертерного цеха № 1 Ново-Липецкого металлургического комбината , На всех плавках обрабатывали нераскисленный металл. Длительность обработки определ ли как на опытных,- так и на сравнительных плавках по достижению интенсивностью вибрации корпуса вакуумной камеры на частоте 4000-10000 Гц минимального уровн  при минимальном разрежении в камере. Это свидетельствовало , что процессы вакуумного углеродного раскислени  были завершены.

На 3 опытных плавках, проведенных по за вл емому способу, ковш устанавливали на стенд, опускали патрубки вакуумной камеры в металл и начинали снижать давление в камере, одновременно подава  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 гл делку вакуумной камеры. После снижени  давлени  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 об- работку до 5-й минуты, после интенсивность вибрации снизилась до 50% и оператор уменьшил давление в камере до 40 мбар. Снижение давлени  производили до момента, когда текущее значение интенсивности вибрации достигло критического уровн  - 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 значени  интенсивности вибрации. После снижени  интенсивности вибрации до 56% 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

и ниже не устанавливали при обработке данной группы плавок. В дальнейшем на 15-й минуте обработки текущее значение интенсивности вибрации начало снижатьс  и к 18-й минуте достигло минимальных значений - 38% шкалы вторичного регистрирующего прибора. Обработка закончена. Длительность обработки на 3 плавках, проведенных по прототипу, составила 18-19 мин. Во всех случа х не наблюдали чрезмерного вспенивани  и разбрызгивани  металла .

На 2 плавках, проведенных по прототипу , снижение давлени  в вакуумной камере при обработке стали того же химического

состава проведено по расходу отводимых из вакууматора газов. Длительность обработки в этом случае составила 21-22 мин. На одной плавке фиксировали чрезмерное вспенивание и разбрызгивание металла.

Таким образом, поставленна  цель достигнута . В результате ведени  обработки по за вл емому способу достигнута оптимизаци  обработки за счет обеспечени  максимально возможной производительности

Claims (1)

1. установки и исключени  чрезмерного вспенивани  и разбрызгивани  металла. В частности , длительность обработки в сравнении с прототипом уменьшилась на 2-4 мин. Формула изобретени 

   Способ вакуумной обработки стали, включающий обработку на агрегате циркул ционного типа, регулирование уровн  разрежени  в вакуумной камере по одному из параметров обработки, отличающийс   тем, что, с целью повышени  производительности установки и исключени  чрезмерного вспенивани  и разбрызгивани  металла, в качестве параметра обработки берут интенсивность вибрации корпуса в

   5 вакуумной камеры на частоте 4000-10000 Гц и по ее изменению регулируют уровень разрежени  в вакуумной камере, при этом сначала устанавливают критический уровень интенсивности вибрации, а уровень

   0 разрежени  в вакуумной камере регулируют до совпадени  текущего значени  интенсивности вибрации с критическим.

   « /   П Л

   fifa-vi/itnocmi y ioSamta. a/an

   ОI Ъ 1 if SO ft

   Длипчаоноепъ tfyoiomw, w

   $W