ЗАКОНОМЕРНОСТИ УДАЛЕНИЯ ВОДОРОДА НА УСТАНОВКЕ ВАКУУМИРОВАНИЯ СТАЛИ КАМЕРНОГО ТИПА

Проведен анализ технологии дегазации стали 09Г2С, выплавленной в дуговой электропечи и обработанной на установке ковш- печь в условиях ЭСПЦ АО «Уральская Сталь». Выявлены основные параметры вакуумирования стали, определяющие эффективность удаления водорода на установке вакуумирования стали камерного типа: глубина и продолжительность вакуумирования, расход аргона, температура металла, толщина слоя шлака и величина свободного борта. Установлено, что наиболее существенное влияние данных параметров на содержание водорода происходит при увеличении продолжительности глубокой дегазации стали до 20 мин. Дальнейшее увеличение времени обработки не рекомендуется. Наибольший эффект остаточного давления во время дегазации наблюдается при одновременном снижении минимального давления до 2 мбар. Результаты вакуумирования стали значительно ухудшаются при возрастании остаточного давления. Повышение температуры металла до 1600 - 1620°С способствует удалению водорода, но при температуре выше 1620°С удаление водорода замедляется в значительной степени. Установлено количественное влияние параметров вакуумирования и получено уравнение регрессии, позволяющее прогнозировать результаты удаления водорода, а также подбирать величину параметров с целью достижения заданного содержания водорода в стали. Определены рациональные с экономической и технологической точек зрения уровни параметров вакуумирования, обеспечивающие получение стали с содержанием водорода 2,1 ppm: температура перегрева металла 100 - 110°С, длительность вакуумирования 20 мин при давлении в вакуум-камере не более 1,5 мбар, расход аргона на продувку 0,05 м³/т. Потери температуры металла определяются общей длительностью обработки, которая зависит от продолжительности глубокого вакуумирования, технических возможностей оборудования и организации процесса дегазации стали. Минимальное для изученной установки остаточное содержание водорода в стали, составляющее 1,6 ppm, обеспечивается при проведении вакуумной обработки стали с температурой перегрева 120 - 125°С в течение 40 мин при давлении в вакуум-камере не более 1 мбар и расходе аргона на продувку до 0,072 м³/т.

1. Кудрин В.А. Теория и технология производства стали: Учебник для вузов. - М.: Мир, ООО «Издательство АСТ», 2003. - 528 с.

2. Поволоцкий Д.Я., Кудрин В.А., Вишкарев А.Ф. Внепечная обработка стали: Учебник для вузов. - М.: МИСиС, 1995. -256 с.

3. Внепечное вакуумирование стали / А.Н. Морозов, М.М. Стрекаловский, Г.И. Чернов, Я.Е. Кацнельсон. - М.: Металлургия, 1975.-288 с.

4. Кнюппель Г. Раскисление и вакуумная обработка стали. Ч. 1. Термодинамические и кинетические закономерности: Пер. с нем. - М.: Металлургия, 1973. - 312 с.

5. Шаповалов А.Н., Тутарова В.Д., Калитаев А.Н. Совершенствование технологии вакуумирования осевых марок сталей в условиях ЭСПЦ ОАО «Уральская Сталь» // Литейные процессы. 2003. №12. С. 93- 103.

6. Калитаев А.Н., Тутарова В.Д., Шаповалов А.Н., Бажуков Д.О. Проблемы формирования качественной непрерывнолитой круглой заготовки на МНЛЗ // Изв. вуз. Черная металлургия. 2013. №5. С. 27-32.

7. Шевченко Е.В., Шаповалов А.Н. Проблемы получения качественной слябовой заготовки на МНЛЗ № 2 ОАО «Уральская Сталь» // Вестник ЮУрГУ Серия «Металлургия». 2013. Т. 13. № 1. С. 68-73.

8. Технологическая инструкция ТИ 13657842-СТ. ЭС-03-2014. Обработка стали на установке вакуумирования. - Новотроицк: ОАО «Уральская Сталь», 2014. - 18 с.

9. Бургман В., Давене Ж. Структура затрат на вакуумирование стали с учетом обработки в агрегате ковш-печь // Черные металлы. 2012. № 11. С. 41-49.

10. Зинченко С.Д., Филатов М.В., Ефимов С.В. и др. Технологические аспекты удаления водорода с использованием установки ковшевого вакуумирования стали // Металлург. 2004. № 11. С. 41-42.

11. Смирнов А.Н., Сафонов В.М. Вакуумирование стали: технология, оборудование // Электрометаллургия. 2008. № 11. С. 8 - 14.

12. Николаев А.О., Бигеев В.А., Николаев О.А., Чигасов Д.К. Особенности вакуумирования трубных марок стали в условиях ККЦ ОАО «ММК» // Электрометаллургия. 2013. №4. С. 19 -24.

13. Житлухин Е.Г., Мелинг В.В., Дресвянкина Л.Е. и др. Освоение и повышение эффективности технологии вакуумирования стали // Сталь. 2014. № 6. С. 12 - 14.

14. Протасов А.В., Сивак Б.А., Лукьянов А.В. и др. Состояние и перспективы развития ковшевого вакуумирования жидкой стали // Черная металлургия. 2010. № 11 (1331). С. 38 - 44.

15. Небосов Ю.И., Сухарев С.В., Казаков С.В. Расчет кинетики удаления водорода в газовую фазу при ковшевом вакуумировании // Изв. вуз. Черная металлургия. 2007. № 7. С. 16-18.

16. Ardelean Е., Heput Т., Vatasescu М., Crisan Е. Researches regarding the influence of vacuum parameters on the efficiency of gas removal from the liquid steel // Solid State Phenomena. 2016. Vol. 254. P. 218-223.

17. Socalici A., Popa E., Heput Т., Dragoi F. Researches regarding the improvement of the steel quality // Solid State Phenomena. 2014. Vol. 216. P. 273-278.

18. Yu S., Miettinen J., Louhenkilpi S. Numerical study on the removal of hydrogen and nitrogen from the melt of medium carbon steel in vacuum tank degasser // Materials Science Forum. 2013. Vol. 762. P. 253-260.

19. Steneholm K., Andersson М., Tilliander A., Jonsson P.G. Removal of hydrogen, nitrogen and sulphur from tool steel during vacuum degassing // Ironmaking& Steelmaking. 2013. Vol. 40. Issue 3. P. 199-205.

20. Морозов А.Н. Водород и азот в стали. - М.: Металлургия, 1968. -283 с.

21. Карпенко Г.В., Крипяткевич Р.И. Влияние водорода на свойства стали. - М.: Металлургиздат, 1962. - 197 с.

22. Fabian E.R., Devenyi L. Hydrogen in the plastic deformed steel // Materials Science Forum. 2007. Vol. 537 - 538. P. 33 -40.

23. Barannikova S.A., Lunev A.G., Nadezhkin M.V., Zuev L. B. Effect of hydrogen on plastic strain localization of construction steels // Advanced Materials Research. 2014. Vol. 880. P. 42 - 47.