Установки без принудительного перемешивания, с электромагнитным перемешиванием в ковше и с дополнительным подогревом металла. Вакуумирование стали в ковше. Порционный и циркуляционный способы вакуумирования. Комбинированные методы обработки металла.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Магнитогорский государственный технический университет

им. Г.И. Носова

Кафедра философии

Реферат на тему:

«История развития внепечной обработки стали»

Специальность: 05.16.02 «Металлургия черных, редких и цветных металлов»

Выполнил:

соискатель Кузина Г.В.

Научный руководитель:

профессор, докт. техн. наук Бигеев В.А.

Магнитогорск 2011



Содержание

Введение

1 Вакуумирование стали

1.1 Вакуумирование стали в ковше

1.1.1 Установки без принудительного перемешивания

1.1.2 Установки с электромагнитным перемешиванием в ковше

1.1.3 Установки с перемешиванием металла в ковше аргоном

1.1.4 Установки с дополнительным подогревом металла

1.2 Вакуумирование стали в струе

1.2.1 Вакуумирование при отливке крупных слитков

1.2.2 Вакуумирование при переливе металла из ковша в ковш

1.2.3 Вакуумирования при выпуске плавки

1.3 Порционный и циркуляционный способы вакуумирования

1.3.1 Установки порционного типа

1.3.2 Установки циркуляционного типа

2 Комбинированные методы обработки металла

2.1 Решения зарубежных ученых

2.2 Отечественные разработки

Заключение

Список использованных источников



Введение

Ограниченные возможности регулирования физических и физико-химических условий протекания процессов плавки стали в сталеплавильных агрегатах, повышение требований к качеству стали, а также необходимость разработки технологии и производства стали принципиально нового качества привели к созданию новых сталеплавильных процессов, соответствующих современному уровню развития техники. Одним из элементов таких технологий является внепечная обработка стали. Обеспечивая получение не только высокого, а в ряде случаев нового качества, но и повышение производительности сталеплавильных агрегатов, внепечная обработка стали начала особенно быстро развиваться в 60-70-х годах и стала неотъемлемой частью сталеплавильного производства.

Внепечная обработка стали -- промежуточный передел между выплавкой стали и её разливкой -- является относительно новым переделом и обязан своим развитием и успехами в первую очередь достижениям физической химии металлургических процессов и гидродинамики. Внепечная обработка стали начала активно применяться с 60-х годов, главным образом для повышения производительности дуговых сталеплавильных печей и конвертеров, позволяя вынести часть процессов рафинирования из этих агрегатов в ковш. Однако уже начало внедрения современных процессов внепечной обработки показало, что они позволяют существенно улучшить качество стали (механические свойства, коррозионную стойкость, электротехнические показатели и др.), но и получить сталь с принципиально новыми свойствами. Повышение качества стали привело к росту работоспособности машин и конструкций при уменьшении их массы. Другим важным фактором, обеспечившим этот результат, явилась возможность гарантированно получать сталь с узкими пределами содержания элементов.



1 Вакуумирование стали

1.1 Вакуумирование стали в ковше

1.1.1 Установки без принудительного перемешивания

Первая промышленная установка этого типа вообще, и в СССР в частности, была построена в 1952 г. на Енакиевском металлургическом заводе. В последующие годы аналогичные установки были сооружены на заводах «Днепроспецсталь», «Серп и молот», Красный Октябрь», Верх-исетском, Серовском, Челябинском и других.

Установки этого типа состояли из вакуумной камеры , насосной станции и соединяющего их вакуум-провода.

Данный способ относится к обработке полностью раскисленных плавок массой 12-22 т. Для вакуумирования же плавок большой массы он неприменим [3].

1.1.2 Установки с электромагнитным перемешиванием в ковше

Эффективность способа вакуумирования стали в ковше была увеличена за счет принудительного перемешивания металла при помощи электромагнитного поля. Этот вариант вакуумной обработки стали в ковше в электрмагнитным перемешиванием (ЭМП) в иностранной и переводной литературе иногда именуют методом Стокса по названию американской фирмы, проектирующей и поставляющей оборудование для этих установок. Авторское свидетельство на этот способ внепечного вакуумирования было выдано в СССР Самарину и Новикову в 1948 г.

Установки этого типа по сравнению с вышеописанными установками ковшевого вакуумировнаия имеют дополни тельное оборудование для электромагнитного перемешивания. Взаимодействие движущегося магнитного потока с наводимыми им вихревыми токами и вызывает принудительное перемешивание металла в ковше.

Электромагнитное перемешивание обеспечивает равномерное распределение вводимых в металл добавок.

Данные установки для вакуумирования стали оборудовались довольно мощными пароэжекторными насосами, обеспечивающими хорошую дегазацию всего находящегося в ковше металла и равномерное распределение вводимых в ковш раскислителей и легирующих. Поэтому этот тип установок применим для вакуумирования без ограничения массы металла. Так, например, американская фирма «Рипаблик стил»в разное время ввела в эксплуатацию на своих заводах четыре установки этого типа для вакуумирования плавок массой 40, 80 и впоследствии 180 и 135 т.

Первая установка для 40-т ковшей в Кливленде, как и введенная в 1965 г. вторая 80-т установка этого типа на заводе в Кентоне, были использованы для опробования различных энергетических устройств и выбора оптимального режима ЭМП [3].

1.1.3 Установки с перемешиванием металла в ковше аргоном

Если продувка стали в ковше аргоном не может дать значительного эффекта, то в сочетании с вакуумированием дает положительные результаты. Этот процесс вакуумной обработки металла, предложенный и осуществленный французским научно-исследовательским институтом черной металлургии ИРСИД и фирмой «Эр Ликид», известен как процесс или способ ГАЗИД.

Процесс ГАЗИД естественно получил распространение сначала во Франции. Одна из первых установок начала работать на завод Крезо в 1966 г.

Исключительно перспективное оборудование для окислительного вакуумирования было разработано фирмой «Вакметалл» применительно к условиям завода фирмы «Крупп» в Бохуме [3].

1.1.4 Установки с дополнительным подогревом металла

Установки ковшевого вакуумирования с принудительным перемешиваниме и подогревом металла электрическими дугами до и (или) после вакуумирования позволяет осуществлять в ковше не только дегазацию и раскисление стали, вводить значительное количество легирующих. Но и удалять из нее избыточное количество серы. По ходу всех этих процессов металл в ковше принудительно перемешивается.

В 1965 г. в Швеции была введена в эксплуатацию первая установка внепечного вакуумирования типа АСЕА-СКФ по названию создавших и освоивших ее фирм. В созданном ими агрегате металл вауумированли в сталеразливочном ковше, накрытом вакуумноплотной крышкой. Затем сталеразливочный ковш на сталевозе подавали под свод с электродной группой, и сталь нагревали. Очередность операций могла меняться. Как при подогреве, так и при вакуумировании металл в ковше перемешивался электромагнитным способом. В таком агрегате металл может выдерживаться под вакуумом длительное время (до 2 ч), что обеспечивает высокую степень рафинирования его от вредных примесей. В некоторых случаях на поверхность перемешиваемого под воздействием индуктора металла вводят также некоторое количество шлакообразующих. Способ сложен и дорогостоящ, однако высокое качество металла компенсирует затраты и данный способ получил достаточно широкое распространение [4], [6].

Первая 30-т промышленная установка АСЕА-СКФ работала в паре с дуговой электропечью на заводе СКФ в Хелелфорсе (Швеция). В 1967 г. начала работать 50-т установка АСЕА - СКФ на заводе в Бофоре (Швеция).

В 1969 г. была введена в эксплуатацию установка для 30-т ковшей на заводе в Ниби Брукс (Швеция), имевшая передвижной цилиндрический индуктор и стационарные крышки ковша. Установку обслуживал пароэжекторный четырехступенчатый насос.

В 1971 г. на заводах Швеции работало уже 10 установок подобного типа для ковшей емкостью 30-140 т. Самая крупная установка построена на заводе в Оклесунде в 1971 г. для обработки металла, выплавляемого в конвертерах. По две установки АСЕА-СКФ было введено в Японии и в Бразилии, по одной в США, Италии, Бельгии и Доминиканской республике.

Оригинальный вариант внепечного вакуумирования с дополнительным подогревом металла в ковше электрическими дугами был разработан фирмой «Финкл Мор», называемый иногда процессом VAD (Vacuum...