Меню Рубрики

Установка вакуумной дегазации стали

Вакуумная дегазация

Эффект очистки стали вакуумированием основан на уменьшении растворимости газов при снижении давления над зеркалом металла. Бурно выделяющиеся при этом пузырьки газов увлекают с собой и неметаллические включения. Расплавленную сталь вакуумируют в печи или ковше, установленных в вакуумных камерах, при переливке стали из ковша в ковш, в струе на выпуске из печи или при разливке из ковша.

Вакуумирование стали в ковше (рис. 4.10, а) осуществляют в камере 1, в которую устанавливают ковш 2 со сталью, после чего герметично закрывают крышкой 3 и соединяют с работающим вакуум-насосом. На крышке камеры предусмотрен бункер 4 для ферросплавов. При достижении разрежения с остаточным давлением 0,267–0,667 кПа металл закипает, что свидетельствует о начале дегазации. Длительность обработки зависит от температуры стали в ковше и ее массы и составляет 10–20 мин. По окончании обработки камеру соединяют с атмосферой, открывают ее и ковш со сталью увозят на разливку.

Циркуляционное вакуумирование осуществляют на установке (рис. 4.10, б), которая состоит из вакуумной камеры 1 со всасывающей 2 и сливной 3 трубами, опускаемыми в ковш 5 со сталью. В установке предусмотрен бункер 4 для ферросплавов. В нижней части одной из труб имеется кольцевой коллектор 6′ с соплами для ввода транспортирующего газа – аргона. Аргон, попадая в расплавленную сталь, образует взвесь мелких пузырьков, поднимающихся по трубе и увлекающих за собой металл. Попадая в камеру, металл вакуумируется и стекает по второй трубе в ковш.

Рис. 4.10. Схемы вакуумирования стали:

а ковшовое; б – циркуляционное; в – поточное

Поточное вакуумирование осуществляют при непрерывной разливке (рис. 4.10, в). Разливочный ковш 1 со сталью герметично устанавливают на вакуумную камеру 2, патрубок 3 погружают в металл промежуточного ковша 4. Сталь из промежуточного ковша поступает в кристаллизатор 5, из которого вытягивается слиток 6.

Электрошлаковый переплав. Применяют для получения высококачественных сталей и сплавов для различных отраслей промышленности. Принципиальная схема ЭШП представлена на рис. 4.11.

Рис. 4.11. Схема установки электрошлакового переплава:

1 – источник питания; 2 – слиток; 3 – ванна расплава; 4– кристаллизатор; 5 – электрод (переплавляемая заготовка); в – герметизированная камера; 7 – шлаковая ванна; 8 – шлаковая «рубашка»; 9 – поддон

Существует два типа установок ЭШП: с расходуемым и нерасходуемым электродом. Суть процесса при этом остается неизменной: капли металла проходят через слой жидкого шлака (шлаковую ванну). Электрическая цепь между расходуемым электродом 5 и наплавляемым слитком 2 замыкается через слой расплавленного шлака в ванне 7 (электрическая дуга отсутствует).

Жидкий шлак в ванне 7 электропроводен, но обладает высоким сопротивлением, поэтому нагревается до температуры 1700–2000°С и погруженный в него конец расходуемого электрода 5 оплавляется. В результате металл в виде капель проходит через слой шлака вниз и застывает в ванне кристаллизатора в виде плотного слитка. При этом кристаллизация металла происходит последовательно и направлена снизу вверх, что способствует удалению неметаллических включений и пузырьков газа и тем самым образованию плотной и однородной структуры слитка.

Составы шлаков при ЭШП различны. Чаще всего используют шлак, состоящий из CaF2 с добавками СаО, Al2О3, SiO2. Проходя через него, капли металла очищаются от серы, в них снижается содержание неметаллических включений, а в кристаллизаторе образуется плотный качественный слиток. В конце переплава поддон 9 опускают и отвердевший слиток достают из изложницы.

Нерасходуемые электроды, используемые для поддержания требуемой температуры в шлаковой ванне, бывают графитовые или металлические водоохлаждаемые. Проходя через слой жидкого шлака, капли металла попадают или в кристаллизатор, или в огнеупорный тигель. В последнем случае плавка ведется в так называемых установках с керамическим тиглем. Для производства стальных слитков обычно используют процесс с расходуемым электродом и охлаждаемым кристаллизатором.

Расходуемые электроды получают, выплавляя предварительно металл нужного состава в обычном сталеплавильном агрегате (чаще в дуговой сталеплавильной печи) и разливая сто на слитки или непрерывно-литую заготовку. Для получения расходуемых электродов необходимых размеров (по сечению) слитки могут подвергаться прокатке или ковке. Получаемые ЭШП слитки имеют обычно массу до 5–6 т.

Плавка в электронно-лучевых печах. Применяют для выплавки специальных сплавов и сталей и особенно для получения чистых и ультрачистых тугоплавких металлов (молибдена, ниобия, циркония и др.).

Источником теплоты в этих печах является энергия, выделяющаяся при торможении свободных электронов, пучок которых концентрируется на конце расходного электрода 3 (рис. 4.12). Получение электронов, их разгон, концентрация в луч, направление его в зону плавления осуществляются электронной пушкой 2.

Рис. 4.12. Схема электроннолучевой печи:

1 – герметичная камера; 2 – электронные пушки; 3 – расходный электрод; 4 – изложница-кристаллизатор; 5 – слиток

Капли расплавленного металла падают в водоохлаждаемый кристаллизатор 4 и формируют слиток 5. Металл затвердевает при остаточном давлении 1,33 Па. Вакуум внутри печи, большой перегрев и высокие скорости охлаждения слитка способствуют удалению газов и примесей, получению металла особо высокого качества.

Читайте также:  Установка газовых форсунок на впускной коллектор

Однако при переплаве шихты, содержащей легкоиспаряющиеся элементы, изменяется химический состав металла.

источник

Дегазация – польза вакуумной дегазации. Лучшие варианты вакуумных камер для дегазации. Дегазация силикона, при помощи вакуумных систем

Дегазация – это процесс обезвреживания от веществ, которые каким либо образом влияют на работу агрегата. Огромную пользу процесс дегазации может приносить, если речь идет об удалении различных загрязнений, которые отрицательно влияют на работу устройства в целом. Большую роль в выполнении таких задач играет принцип работы устройства, который является вполне интересным и имеет большое количество характерных особенностей.

Процесс дегазации привыкли делить на две ключевые категории по принципу работы:

Искусственный принцип работы подразумевает применение первоначальной физической нагрузки, без которой процесс дегазации попросту не может начаться. Проделывается это для того, чтобы обеспечить устройству все условия, для комфортной и продуктивной работы

Естественный принцип работы заключается в постоянном испарении и поглощении различных газов. Впоследствии эти газы позволяют производить некие излучения на определенные участки системы. Такой тип дегазации на данный момент является более популярным и используется в огромном количестве отраслей, где уже успел стать неотъемлемой частью. Если же подробнее рассматривать вопрос применения подобных процессов, то в этом плане можно увидеть большое количество нюансов, на которые обязательно стоит обращать свое внимание.

Вакуумная отрасль – это то место, где процесс дегазации стал уже неотъемлемым элементом, и без которого, огромное количество процессов попросту не смогут функционировать в полной мере. Огромное количество вакуумных установок, изначально оснащаются нужным оборудованием для того, чтобы производить процесс дегазации, так как на данный момент он является очень востребованным на рынке. Главная особенность работы процесса дегазации – это возможность продуктивного использования в условиях высокого и сверхвысокого вакуума, что является показателем эффективности. Производители специального оборудования для дегазации, заранее пытаются сделать её максимально качественной и производительной, дабы она шла в ногу со временем, ничем не уступая своим конкурентам. К числу таких вакуумных установок, можно отнести такие устройства, как:

  • Вакуумные системы
  • Вакуумные насосы
  • Воздуходувки
  • Газодувки

Это еще далеко не весь список вакуумных устройств, так как сюда можно отнести еще огромное количество подобных устройств, которые могут быть также довольно важными в рабочем процессе и выполнять огромное количество задач. Процесс дегазации может производиться двумя методами:

Не стоит забывать, что у этого метода, кроме большого количества явных преимуществ, есть и определенные недостатки, которые также стоит учитывать перед тем, как покупать устройства на таком принципе работы. Одним из самых важных моментов работы системы дегазации, является её внутренняя жидкость. Чаще всего, внутри таких систем функционирует вода, которая в свою очередь, играет одну из важнейших ролей, во время процесса дегазации. Кроме этого, есть еще и другие аспекты данного процесса, но они уже не являются столь существенными, хотя их также стоит учитывать.

Вакуумная дегазация

Данная разновидность процесса дегазации мало чем отличается от обычной. Но так как определенные отличия все-таки присутствуют, их надо обязательно учитывать, так как это может впоследствии отыграть решающую роль в результатах производительности. Сталь – это материал, который больше всего нуждается в процессе дегазации. Большинство предприятий перед тем, как производить продукцию, обязательно проводит процесс дегазации, дабы очистить сталь от различных загрязнений, сделав её максимально чистой и безопасной. По сути, дегазация стали – это её очистка от различных газов, или же каких-то других загрязнений, которые нарушают их молекулярный состав. Поначалу сталь проходит первоначальный процесс обработки, после чего, уже в расплавленном виде направляется в вакуумную печь, где ей предстоит пройти еще несколько этапов обработки.

Отличия вакуумной дегазации от обычной, заметить весьма проблематично. Если обычные установки для дегазации работают в условиях низкого и среднего вакуума, то вакуумные установки способны выполнить свои задачи в условиях высокого вакуума, что является их большим преимуществом. Если вы решили купить себе установку для того, чтобы задействовать её в домашних условиях, производя процесс дегазации обычных материалов, то в таком случае можете смело брать обычную установку для дегазации. В том случае, если вы заинтересованы в серийном производстве и постоянной очистке материалов от различных загрязнений, больше подойдет вакуумная установка, характеристики которой значительно выше, а это значит, что и спектр её применения намного шире.

Читайте также:  Установка прямотока на кавасаки

Вакуумные камеры для дегазации

Вакуумные камеры можно разделить на огромное количество категорий, каждая из которых будет применять при обработке определенного материала. Все дело в том, что вакуумные камеры чаще всего имеют лишь единственный спектр применения, из-за чего для каждой отрасли, существует определенная категория установок, среди которых можно подбирать подходящую камеру.

Вакуумная камера для силикона – это одна из наиболее популярных категорий, которая занимается созданием качественных и гибких форм, которые будут изготовлены по всем критериям качества, не имея каких-либо пузырьков или же других погрешностей при обработке. Такие установки отлично демонстрируют свои возможности при вакумировании силикона, так как этот процесс является неотъемлемой частью, перед последующими этапами его обработки.

Характеристики вакуумных камер для дегазации находятся на достаточно высоком уровне, что позволяет добиваться наиболее высоких показателей производительности. Продуктивность работы устройства порой достигает уровня в 128л/мин, что является достаточно большим результатом. На данный момент, на рынке довольно трудно найти конкурента подобным установкам, из-за чего стоит заострить свое внимание именно на таких камерах. Сейчас мы расскажем о рекомендуемых характеристиках, которые должны присутствовать в вакуумной камере для дегазации силикона:

  • Уровень производительности – от 74л/мин
  • Тип системы – двухступенчатый
  • Показатель глубины вакуума – 35-40 тор

Ориентируясь на такие критерии показателей технических характеристик, вы сможете выбрать то устройство, которое можно будет применять практически в любых направлениях, получая от него максимум пользы в процессе эксплуатации.

Дегазация силикона

Дегазация силикона – это очень трудоемкий процесс, который имеет большое количество нюансов. Всего этого стоит в любом случае придерживаться, так как, игнорируя подобные рекомендации, можно в итоге получить некачественный результат работы, исправить который будет попросту невозможно

  • Первый этап дегазации – это откачка жидкости из устройства, которая происходит за счет активной работы внутренних насосов.
  • Второй этап дегазации – это первоначальная обработка силикона внутри системы, которая также очень важна.
  • Третий этап – это проведение последующих процессов, которые позволяют в итоге получить качественный результат работы.

Вакуумные системы дегазации силикона

Вакуумная система MT70 VPA 6 D – это одна из наиболее удачных моделей, которая предназначена для быстрой и качественной дегазации силикона. Внутри данного устройства расположена 70-и литровая рабочая камера, которая позволяет за один раз проделывать огромный объем работы, причем делать это максимально качественно.

Вакуумная система MT70 VPA 6 D чаще всего применяется при дегазации:

  • Смолы
  • Силикона
  • Литьевых пластиков
  • Полиуретановой резины

Особенности вакуумной системы MT70 VPA 6D:

  1. Наличие в системе вакуумного крана, который работает в экономном режиме
  2. Установленная стальная крышка с специальным окошком
  3. Большое количество дополнительных коммуникаций
  4. Резиновые ножки для комфортного размещения

Это еще далеко не все особенности, так как на самом деле их значительно больше, и рассказать обо всех попросту не хватит времени.

Дегазация пластика

Дегазация пластика – это процесс, который также требует огромного количества приложенных усилий, без которых, добиться качественного результата попросту невозможно. На данный момент, большая часть предприятий, занимающихся изготовлением пластиковых изделий, в обязательном порядке проделывает процесс дегазации пластика, так как иначе, избавить его от различных загрязнений попросту не получится.

На данный момент есть огромное количество моделей камер для дегазации пластика, имеющих самые разные показатели производительности. Все они интересны по-своему, но все-таки лучше всего использовать при этом более дорогие установки, так как именно они дают настоящую гарантию качества.

источник

Вакуумная дегазация стали

Широко используемые промышленностью способы вакуумной дегазации стали можно разделить на три основные группы:

  • вакуумирование в ковше (в вакуумной камере, в вакуумном ковше);
  • вакуумирование порций металла (порционное и циркуляционное вакуумирование);
  • вакуумирование при технологических переливах (при переливе из ковша в ковш, при разливке в изложницы, на выпуске из сталеплавильного агрегата, при переливе из сталеразливочного ковша в промежуточный ковш МНЛЗ и др.).

Схема процесса вакуумной обработки стали в ковше представлена на рисунке 18.17

Рисунок 18.17 – Схема процесса вакуумной обработки стали в ковше: 1 – вакуумная камера; 2 – вакуумпровод к вакуумным насосам; 3 – крышка вакуумной камеры; 4 – бункер для ввода раскислителей и легирующих; 5 – устройство для отбора проб металла и замера температуры; 6 – гляделка; 7 – защитный экран; 8 – сталеразливочный ковш; 9 – подача аргона

На рисунке 18.18 приведена схема процесса порционного вакуумирования стали (DH процесс – от названия фирмы «Dortmund-Horder Huttennunion», ФРГ).

Рисунок 18.18 – Схема процесса порционного вакуумирования стали: а – камера в нижнем положении; б – камера в верхнем положении; 1 – ковш; 2 – вакуумная камера; 3 – бункер для ввода раскислителей и легирующих; 4 – графитовый электрод для нагрева футеровки камеры

Читайте также:  Установка короллы круиза контроля для акпп

Схема процесса циркуляционного вакуумирования стали (RH процесс – от названий фирм «Ruhrstahl AG» и «Heraeus», ФРГ) показана на рисунке 18.19.

Рисунок 18.19 – Схема процесса циркуляционного вакуумирования стали: 1 – тележка; 2 – подача транспортирующего газа; 3 – трансформатор; 4 – вакуумпровод к вакуумным насосам; 5 – бункер для раскислителей и легирующих

Схема процесса вакуумной обработки стали при технологических переливах приведена на рисунке 18.20.

Рисунок 18.20 – Схема процесса вакуумирования стали при переливе: а – из ковша в ковш; б – при отливке слитков; 1 – первый сталеразливочный ковш; 2 – защитный экран; 3 – крышка вакуумной камеры; 4 – вакуумпровод к вакуумным насосам; 5 – второй сталеразливочный ковш; 6 – бункер для раскислителей и легирующих; 7 – вакуумная камера; 8 – изложница; 9 — гляделка

Технология вакуумной дегазации стали должна учитывать возможное влияние на результаты обработки поверхностно-активных примесей металла (ПАВ). Высокой поверхностной активностью в расплавах железа обладают кислород, сера и ряд других примесей. В качестве примера на рисунке 18.21 показаны результаты оценки доли адсорбционных мест, которые занимают на межфазной поверхности атомы серы, кислорода и селена при различной концентрации их в расплаве.

Рисунок 18.21 – Зависимость доли адсорбционных мест, занятых ПАВ на поверхности раздела фаз, от концентрации примесей в металле

Установлено, что присутствие в расплаве ПАВ не оказывает сильного влияния на скорость удаления из металла водорода. В этих условиях повышение скорости дегазации может быть достигнуто, в первую очередь, путем увеличения площади поверхности границы раздела металл-газ. По этой причине, когда главной задачей обработки является удаление из металла водорода, целесообразно вакуумировать слабо раскисленный металл. При этом в результате протекания реакции вакуумно-углеродного раскисления в стали образуется большое количество пузырей оксида углерода и поверхность раздела фаз резко увеличивается. Примером могут служить показанные на рисунке 18.22 результаты обработки стали различной степени окисленности в камере порционного вакуумирования. Из рисунка видно, что эффективность удаления водорода увеличивается, когда направляемая на вакуумирование сталь не обрабатывается сильными раскислителями и характеризуется более высоким содержанием растворенного в металле кислорода.

В промышленных условиях при вакуумировании слабо раскисленного металла удаление водорода протекает достаточно эффективно. Степень дегазации стали при этом обычно составляет 50 – 80%.

При обработке расплавов промышленной чистоты эффективность удаления азота значительно меньше, чем водорода. Степень дегазации стали обычно не превышает 15 – 30%. При этом анализ влияния состава металла на результаты обработки дает основания предполагать, что уменьшение эффективности дегазации связано с наличием в расплаве ПАВ.

Рисунок 18.22 – Зависимость эффективности удаления водорода при порционном вакуумировании от химического состава стали, %: 1 – 0,1 C, 0,2 – Si, 0,5 Mn; 2 – 0,7 C, 0,25 Si, 1,0 Mn; 3 – 0,25 C, 1,3 Si, 0,5 Mn; 4 – 0,7 C, 0,25 Si, 1,0 Mn, 0,01 – 0,02 Al

Подтверждением этому могут служить результаты исследования дегазации стали, выплавленной в 220-т кислородном конвертере. В ходе исследования содержание серы в металле перед выпуском плавки составляло в среднем 0,019%. Во время выпуска сталь обрабатывали в ковше кремнием, алюминием и твердой шлакообразующей смесью. В результате этого содержание серы в стали понижалось до 0,013%. После выпуска ковш транспортировали к вакуумной камере, где проводили вакуумирование с одновременной продувкой расплава аргоном. Во время вакуумной обработки имела место дополнительная десульфурация металла ковшевым шлаком. Результаты проведенного исследования показаны на рисунке 18.23 в виде зависимости между концентрациями азота и серы в стали по окончанию обработки.

Рисунок 18.23 – Влияние остаточного содержания серы в стали на эффективность удаления азота при вакуумировании: 1 – до вакуумирования; 2 – после обработки

Из приведенных данных видно, что эффективность дегазации стали существенно увеличивалась, когда остаточное содержание серы в металле было получено менее 0,004%. В одном из опытов исходное содержание азота в стали было повышено до 0,01% присадкой азотированных ферросплавов. Однако, в условиях глубокой десульфурации металла это не вызвало увеличения концентрации азота в стали после вакуумирования.

Таким образом, если главной задачей вакуумирования является удаление из металла азота, следует стремиться к получению в расплаве минимального содержания ПАВ. С этой целью сталь перед вакуумированием должна быть глубоко раскислена. Желательно также наличие в металле минимально возможного количества серы. Для обеспечения большой площади поверхности раздела взаимодействующих фаз вакуумную обработку целесообразно совмещать с продувкой стали инертным газом.

источник

Добавить комментарий

Adblock
detector