Спосіб обробки рідкої сталі і пристрій для його здійснення

Изобретения относятся к металлургии черных металлов, конкретнее к обработке стали в ковшах перед ее разливкой. Известен способ обработки стали в ковше путем ее вакуумирования в герметичной емкости с последующим раскислением (Калинников Е.С. Вакуум в производстве стали. - М.: Металлургиздат, 1962. - С.59). При этом раскисление ведут путем введения в ковш с металлом таких, например, лигатур, содержащих раскислители, как ферросилиций, ферротитан и др., а также алюминий. Однако по технологии производства стали в связи с необходимостью повышения ее качества имеет место необходимость дополнительной обработки ее легкоиспаряющимися раскислителями, которыми являются кальций, магний, стронций. В связи с этим наиболее близким к предлагаемому по сущности и достигаемому техническому результату является способ обработки жидкой стали в ковше, включающий ее вакуумирование в герметичной емкости с последующим раскислением путем ввода в нее легкоиспаряющегося раскислителя (Заявка Японии 58 - 3912, кл. C21C7/10, 7/04). Однако введение в жидкий металл такого раскислителя ведет к значительному его перерасходу в связи с быстрым испарением, вследствие низкой температуры его кипения даже при нормальном давлении. Уменьшению расхода такого раскислителя способствует его введение в жидкий металл под избыточным давлением. Известен способ обработки жидкого чугуна в ковше путем помещения этого ковша в автоклав, создания в автоклаве повышенного давления и введения магния как модификатора в жидкий чугун под этим давлением (Мылко С.Н., Конашко И.П. Внепечная обработка металлов. - К.: ЦБТИ МЧМ УССР, 1968). Повышенное давление снижает испарение магния, повышает степень его усвоения. В то же время простая комбинация двух известных способов для обработки жидкой стали в ковше, которая бы включала ее вакуумирование в герметичной емкости, разгерметизацию этой емкости, извлечение из нее ковша, транспортировку ковша с металлом к автоклаву, помещение в автоклав, создание в автоклаве повышенного давления с последующим введением в сталь раскислителя, влечет за собой существенные недостатки. Данная технологическая цепочка для того, чтобы обеспечить требуемую температуру стали на момент ее раскисления, требует ее дополнительного нагрева перед сливом в ковш, при этом при помещении ковша в вакууматор температура стали должна быть не менее чем на 50°С выше, чем при отсутствии обработки в автоклаве, так как при атом отпадает необходимость транспортирования ковша с металлом из вакууматора в автоклав. Известно, что с увеличением температуры нагрева стали увеличивается ее газонасыщенность и наличие в ней неметаллических включений. Следовательно. при прочих равных условиях и параметрах вакуумирования, обработка стали с более высокой температурой требует для обеспечения обычного уровня газонасыщенности и содержания включений дополнительного расхода энергоносителей и затрат времени. Что касается азота, то с увеличением температуры жидкой стали его количество увеличивается, но практически не уменьшаете при вакуумировании, т.е. дополнительный подогрев в любом случае приводит к необратимому повышению содержания азота в стали, что снижает ее пластичность. Эта же технологическая цепочка повлечет за собой значительное охлаждение (снижение температуры) шлака и соответственно уменьшение его серопоглотительной способности, что может быть исправлено только дополнительным расходом модификатора. Кроме этого, наличие указанной паузы между вакуумированием и вводом под давлением раскислителя обусловливает различие в температуре и составе металла в объеме ковша, в частности, появление низкотемпературных зон у его стенок и днища, а это снижает эффект модифицирования, т.к. эти объемы металла по существу не участвуют в обработке. Вынужденный подъем температуры металла перед вакуумированием ведет также к повышенному расходу чугуна, если плавка идет в конвертере, к повышению расхода электроэнергии при плавке в электропечи и увеличенному расходу топлива при плавке в мартеновской печи. Во всех этих случаях снижается стойкость футеровки плавильного агрегата и ковша, увеличиваются капзатраты, т.к. требуется два объекта: вакууматор и автоклав. Таким образом, задачей настоящего изобретения является разработка способа обработки жидкой стали в ковше, который исключит необходимость дополнительного повышения ее температуры сверх нормы на всех этапах ее обработки от вакуумирования до раскисления под повышенным давлением легко испаряющимся раскислителем, и за счет этого обеспечит снижение газонасыщенности металла, расхода энергоносителей и раскислителей, повышение стойкости футеровки плавильного агрегата и ковша, сокращение длительности процесса. Согласно изобретению поставленная задача решается тем, что в способе обработки жидкой стали в ковше, включающем ее вакуумирование в герметичной емкости с последующим раскислением путем ввода в нее легко испаряющего раскислителя, по завершении вакуумирования в той же емкости создают избыточное давление, а ввод раскислителя осуществляют под этим давлением. Наиболее оптимальным давлением является 3,0 - 23атм. Устанавливают его в зависимости от используемого раскислителя: для кальция достаточно 3атм, для магния - 23атм. Известно устройство, предназначенное для обработки жидкой стали в ковше, содержащее герметичную .емкость, снабженную вакуумным насосом (Колпаков С.В. и др. Технология производства стали в современных конвертерных цехах. - М.: Машиностроение, 1991. - С.196 - 202). Однако данное устройство обеспечивает только часть технологического процесса обработки стали, т.е. только ее вакуумирование. Задачей изобретения является разработка устройства для реализации способа обработки жидкой стали в ковше с использованием легко испаряющегося раскислителя, которое исключило бы необходимость повышения температуры стали перед началом обработки и тем самым обеспечило достижение положительных результатов способа. Согласно данному изобретению поставленная задача решается тем, что устройство для обработки жидкой стали в ковше, содержащее герметичную емкость, снабженную вакуумным насосом, дополнительно содержит компрессор, соединенный с ее полостью. В таком же исполнении предложенное устройство выполняет как функцию вакууматора, так и функцию автоклава. Дальнейшее описание способа обработки жидкой стали в ковше и устройства для его осуществления сопровождается чертежом (фиг.), где представлена принципиальная схема конструкции упомянутого устройства. Оно содержит герметичную емкость 1, соединенный с ней вакуумный насос 2 и компрессор 3, связанный с полостью этой емкости. Способ с помощью устройства реализуется следующим образом. Ковш с жидкой сталью помещают в емкость 1, герметизируют ее, включая вакуумный насос 2, создают требуемое разряжение, выдерживают сталь под этим разряжением заданное время, определяемое степенью дегазации металла и удаления из него неметаллических включений. По окончании вакуумирования вакуумный насос отключают, в емкости устраняют вакуум, подключают компрессор 3, благодаря которому в этой же емкости создают избыточное давление в зависимости от использования вида легко испаряющегося раскислителя в пределах 3,0 - 23атм. При этом давлении вводят в ковш со сталью раскислители (модификаторы). По завершении раскисления компрессор отключают, избыточное давление стравливают, ковш с металлом извлекают из емкости 1 для его разливки, Использование данного способа и устройства исключит технологическую цепочку, связанную с извлечением ковша со сталью из емкости (вакууматора) после вакуумирования, транспортировкой этого ковша к автоклаву и установкой его в автоклаве и устраняет необходимость перегрева стали перед ее выпуском из плавильного агрегата ориентировочно на 50°C выше обычной нормы. Способ и устройство исключают необходимость такого перегрева стали, чем и достигается решение поставленной задачи. Решение этой задачи влечет за собой снижение газонасыщенности готового металла, особенно азотом, уменьшение энергоемкости процесса, расхода раскислителей (модификаторов), повышение стойкости футеровки плавильного агрегата и ковша, сокращение длительности обработки.