Вакууматор

Рассматривается что такое Вакууматор,описание процесса вакуумирование стали и так далее. ...

Введение
Что такое вакууматор? Какого его применение и значение ? Какие современные способы вакуумирования существуют? На эти и другие вопросы я постараюсь ответить в своём реферате.
Качество стали - это постоянно действующий фактор, который на всех исторических этапах пробуждал металлургов искать новые технологии и новые инженерные решения. Ограниченные возможности регулирования физических и физико-химических условий протекания процессов плавки в традиционных сталеплавильных агрегатах (конвертерах, дуговых, мартеновских и двухванных печах) привели к созданию новых сталеплавильных процессов, комплексных технологий, обеспечивающих получение особо чистых по содержанию нежелательных примесей марок стали. Этот факт доказывает то, что выбранная мной тема актуальна не только для меня, но и для многих людей инженерных профессий.

Введение
Что такое вакууматор? Какого его применение и значение ? Какие современные способы вакуумирования существуют? На эти и другие вопросы я постараюсь ответить в своём реферате.
Качество стали - это постоянно действующий фактор, который на всех исторических этапах пробуждал металлургов искать новые технологии и новые инженерные решения. Ограниченные возможности регулирования физических и физико-химических условий протекания процессов плавки в традиционных сталеплавильных агрегатах (конвертерах, дуговых, мартеновских и двухванных печах) привели к созданию новых сталеплавильных процессов, комплексных технологий, обеспечивающих получение особо чистых по содержанию нежелательных примесей марок стали. Этот факт доказывает то, что выбранная мной тема актуальна не только для меня, но и дл я многих людей инженерных профессий.

 д.В процессе внепечной обработки стали происходит охлаждение металла, что, естественно, ограничивает продолжительность обработки. Компенсация теплопотерь осуществляется различными способами. В этом плане агрегаты, используемые для целей внепечной обработки стали, условно можно разбить на несколько групп: 1) агрегаты без дополнительного подогрева или подачи тепла в процессе обработки; 2) агрегаты, в которых подвод тепла осуществляется в результате окисления железа и примесей при продувке кислородом; 3) агрегаты, в которых подвод тепла осуществляется с помощью электроэнергии.В мировой практике получает всё большее распространение процесс, названный процессом ковш-печь. В зарубежной литературе процесс получил наименование LF-процесс (Ladle-Furnace), в отечественной литературе часто используют аббревиатуру АКОС (агрегат комплексной обработки стали). Процесс включает в себя перемешивание путём продувки металла аргоном в ковше, дуговой подогрев и обработку металла синтетическим шлаком в процессе его перемешивания аргоном. Процесс обеспечивает не только получение металла заданного химического состава и температуры, но и снижение количества неметаллических включений в результате удаления серы и кислорода. Такой агрегат может быть установлен в любом сталеплавильном цехе.2. Основные положения о вакууматоре 2.1. Определение понятия "вакууматор" и его применениеВакууматор — технологическая установка для вакуумирования стали. Состоит из вакуумной камеры, вакуумного насоса. Также могут быть устройства для подачи материалов в вакуумируемый металл, для вдувания нейтральных газов, кислорода. Виды вакууматоров различаются по способу обработки металла: вакуумирование в изложнице, вакуумирование в ковше, вакуумирование в струе, вакуумирование внепечное, вакуумирование порционное, вакуумирование при выпуске.Типы вакууматоров: - циркуляционного рафинирования (используется инертный газ аргон, для перемешивания жидкого расплава стали); - порцевого рафинирования; - ковшевой с донной продувкой аргоном.Основные способы вакуумирования стали: в ковше одновременно всего объёма металла, в ковше порциями, при выпуске и разливке.Вакуумирование стали — обработка жидкой стали вакуумом с целью улучшения её качества за счет уменьшения в ней содержания газов (водород, кислород) и неметаллических включений. Вакуум-кислородное обезуглероживание стали — обработка жидкой стали вакуумом с одновременной продувкой жидкого металла кислородом для снижения содержания углерода (менее 0,05%).Вакуумирование стали в ковше является наиболее простым и надежным способом вакуумной обработки жидкого металла. Оборудование камерного вакууматора не контактирует с жидкой сталью, не требует специальных огнеупоров для футеровки камеры, нет необходимости в предварительном подогреве узлов установки, на них не влияет периодичность пользования, что особенно важно при отсутствии поточного производства.Вакуумной обработке подвергают как не раскисленную, так и раскисленную сталь. Для повышения эффективности вакуумирования применяют перемешивание расплава инертным газом через донные продувочные пробки сталеразливочного ковша, поскольку пузырьки аргона барботирующие расплав в значительной мере способствуют ускорению хода реакций обезуглероживания и дегазации. Кроме того, пневматическое перемешивание обеспечивает усиление взаимодействия высокоосновного рафинировочного шлака с металлом, что благоприятствует десульфурации стали и удалению азота. Таким образом, конечный результат в камерном вакууматоре достигается в ходе одной технологической стадии.Для достижения необходимого предела содержания водорода в стали (1,5-2,0 ppm), как правило, выбирают путь вакуумирования раскисленной стали в сталеразливочном ковше непосредственно перед разливкой в слитки с применением способов принудительного перемешивания для усиления массообмена между металлом и газовой фазой.Основная идея технологии вакуумной обработки стали исходит из термодинамической возможности смещения равновесия химических реакций в сторону выделения газообразных продуктов в результате снижения атмосферного давления. Прежде всего, это относится к растворенному в стали водороду, азоту, а также кислороду. При этом в результате химической реакции с углеродом кислород выделяется из расплава в виде оксидов углерода, обеспечивая наряду с раскислением обезуглероживание стали. Данное обстоятельство представляет особый интерес при производстве стали с особо низкой концентрацией углерода, а также высокохромистых низкоуглеродистых сплавов. В последнем случае вакуумирование позволяет избежать чрезмерно высокого перегрева расплава, необходимого для достижения низких концентраций углерода и снижения окисления хрома при атмосферном давлении. При производстве стали с особо низкой концентрацией углерода растворенного в расплаве кислорода недостаточно для проведения глубокого обезуглероживания. Поэтому его вводят в металл под вакуумом через специальную кислородную фурму.2.2.Современные способы вакуумирования и внепечной обработки Схема обработки жидкой стал вакуумом была предложена ещё г.Бессемером (см.Приложение 1). Практическое использования внепечного рафинирования для повышения качества металла относится к началу 50-х годов. В СССР работы по исследованию влияния понижения давления на процессы газовыделения были начаты в конце 30-х годов, а первая промышленная установка обработки металла вакуумом в ковше опробована на Енакиевском металлургическом заводе(см.Приложение 2) по инициативе ученых АН СССР А.Самарина и Л.Новикова (см. Приложение 3) в 1952-1954 гг. Ковш с металлом пропускали в камеру, которую затем плотно закрывали крышкой и из закрытой таким образом камеры откачивали воздух. Существенное влияние на развитие методов обработки металла вакуумом оказали успешные работы проведённые в ФРГ по работке вакуумом стали , используемой для изготовления вращения дефектов, связанных с содержанием в металле водорода. На предприятии "Bochumer Verein" методов, названный методом BV. В вакуумную камеру помещали изложницу; струя металла из ковша, проходя через вакуумированное пространство вакуумной камеры, разбрызгивалась, значительная часть содержащихся в металле газов (прежде всего, водорода) удалялась. Вакуумировнный металл содержал небольшое количество водорода и становился нефлокеночувствительным. В настоящее время в промышленно-развитых странах успешно работают сотни установок внепечного вакуумирования различной конструкции (см.Приложение 4). Самым простым способом является способ вакуумирования в ковше. Недостатком вакуумирования в ковше является невысокая эффективность метода при вакуумировании относительно больших масс (более 50 т) и неравномерность состава металла в ковше после ввода раскислителей и легирующих вследствие слабого перемешивания всей массы металла. Этого можно избежать в том случаи, когда предусматривается продувка металла в ковше инертным газом или электромагнитное перемешивание. При продувке металла инертным азом в обычным потерям тепла при выпуске и выдержке в ковше добавляются потери тепла а нагрев газа, продуваемого через металл. При электромагнитном перемешивании этот недостаток ликвидируется, однако электромагнитном перемешивание требует более сложного и дорогостоящего оборудования. В настоящее время наиболее распространены следующие способы обработки металла вакуумом в ковше: 1. Ковш с металлом помещают в вакуумную камеру, организуют перемешивание металла инертным газом, раскислители вводят в ковш из бункера, также находящегося в вакуумной камере (метод часто называют ковшовым вакуумированием).2. Металл вакуумируют при переливе из ковша в ковш или из ковша в изложницу, т.е. обработке подвергается струя металла (метод называют струйным вакуумированием или вакуумированием струи).3. Металл под воздействием ферростатического давления засасывается примерно на , 48 м (см.Приложение 5) в вакуумную камеру, которую через определенные промежутки времени поднимают , но так, чтобы в конце патрубка все время оставался опущенным в металл в ковше. Металл из камеры сливается по патрубку в ковш, затем камеру опускают под действием разрежения в неё засасывается очередная порция металла (метод называют пропорциональным вакуумированием). В некоторых случаях поднимают и опускают не вакуумную камеру, а ковш с металлом, а камера остаётся неподвижной.4. Два патрубка вакуумной камеры погружают в металл, порция металла засасывает в камеру (см.Приложение 6). По одному из патрубков начинают подавать инертный газ, в результате чего металл по нему направляется вверх, в вакуум-камеру, по другому - стекает в ковш, циркулируя таким образом через установку (метод называют циркуляционным вакуумированием)Условия дегазации при обработке вакуумом различными методами неодинаковы, соответственно различно содержание газов,получаемое при вакуумировании (см.Приложение 7). Лучшие результаты достигаются при вакуумировании металла, не подвергая предварительному раскислению сильными окислителями. Поскольку при этом происходит бурное вскипание металла, то необходимо уделять особое внимание правильному расчеты объёма ковша, чтобы предотвратить возможный всплеск из него металла. Для изготовления камер порционного и циркуляционного вакуумирования требуются очень высококачественные огнеупоры, особенно, для изготовления патрубков. При подогреве футеровки вакуумных камер до 1500 градусов Цельсия тепловые потери при обработке плавок массой >=50 т невелики и снижение температуры металла в процессе обработки не превышает 1 градуса Цельсия на минуту. Потери тепла при вакуумировании заметно снижаются при увеличении вместимости установок (до 200-300 т металла в ковше) и интенсивности обработки (например, при обработке металла в 330-т ковше на установке порционного вакуумирования при пяти операциях за 1 минуту по 30 т металла, заканчиваемого в вакуумную камеру, интенсивность обработки возрастает до 150 т/мин). В настоящее время нет ещё достаточного количества данных для того, чтобы установить какой из двух наиболее распространённых способов обработки вакуумом предпочтительнее: порционный иди циркуляционный. Установки порционного вакуумирования стремятся использовать в тех случаях, когда в цехе имеется разнообразный сортамент легированных деталей (проще организовать подачу различных порций ферросплавов и равномерное их растворение в массе металла ).