Preview

Известия высших учебных заведений. Черная Металлургия

Расширенный поиск

Изучение процесса удаления водорода в циркуляционном вакууматоре в условиях КЦ­2 ПАО «НЛМК

https://doi.org/10.17073/0368-0797-2021-8-543-549

Полный текст:

Аннотация

Для выплавки высококачественной стали необходимо поэтапное производство в металлургических агрегатах, способных к выпуску продукции с высокими эксплуатационными свойствами и низким содержанием вредных примесей. Одной из вредных примесей является водород и важно ограничить его содержание в металле. Для обеспечения заданного содержания водорода металл на участке внепечной обработки стали КЦ­2 ПАО «Новолипецкий металлургический комбинат» подвергают обработке вакуумом в установке циркуляционного вакуумирования. Несмотря на распространенность циркуляционных вакууматоров, теоретически механизм удаления водорода в этих металлургических агрегатах изучен недостаточно. Для повышения эффективности удаления водорода проведены теоретические расчеты по удалению его из металла. Существует несколько механизмов удаления водорода: непосредственный переход водорода из металла в окружающее пространство; образование пузырей газа в металле и их непосредственное всплытие; зарождение пузырей водорода на границе огнеупорной кладки с металлом; удаление водорода при продувке металла нейтральным газом (аргоном). Показано, что основными путями удаления водорода в установке циркуляционного вакууумирования являются непосредственный переход водорода из металла в окружающее пространство и продувка расплава транспортирующим газом. В конвертерном цехе № 2 ПАО «НЛМК» на установке циркуляционного вакуумирования реализуются оба пути. Вакуумные насосы обеспечивают давление в вакуум­камере менее 101,3 Па (0,001 атм.). Это способствует интенсивному удалению водорода с поверхности металла. Для обеспечения циркуляции металла во впускной патрубок установки RH подается транспортирующий газ аргон, который также принимает участие в удалении растворенных газов путем перехода водорода в пузырьки нейтрального газа. Дополнительно проведенные расчеты показали, что основной путь дегазации в условиях КЦ­2 ПАО «НЛМК» – это удаление водорода в пузырьки транспортирующего газа.

Об авторах

К. Н. Плешивцев
ПАО «Новолипецкий металлургический комбинат»
Россия

 Константин Николаевич Плешивцев, начальник участка конвертерного цеха № 2

398040, Липецк, пл. Металлургов, 2 



О. Ю. Шешуков
Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина; Институт металлургии УрО РАН
Россия

 Олег Юрьевич Шешуков, д.т.н., профессор, директор Института новых материалов и технологий, главный научный сотрудник лаборатории порошковых, композиционных и наноматериалов

620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19

 620002, Екатеринбург, ул. Мира, 28 



А. А. Метелкин
Нижнетагильский институт (филиал) Уральского федерального университета имени первого Президента России Б.Н. Ельцина
Россия

 Анатолий Алексеевич Метелкин, к.т.н., старший преподаватель кафедры металлургической технологии

622031, Свердловская обл., Нижний Тагил, Красногвардейская ул., 59



О. И. Шевченко
Нижнетагильский институт (филиал) Уральского федерального университета имени первого Президента России Б.Н. Ельцина
Россия

 Олег Игоревич Шевченко, д.т.н., профессор, заведующий кафедрой металлургической технологии


622031, Свердловская обл., Нижний Тагил, Красногвардейская ул., 59



Список литературы

1. Бигеев А.М. Бигеев В.А. Металлургия стали. Теория и технология плавки стали. Магнитогорск: МГТУ, 2000. 544 с.

2. Дюдкин Д.А., Кисиленко В.В. Производство стали. Т. 3. Внепечная металлургия стали. М.: Теплотехник, 2008. 544 с.

3. Шаповалов В.И., Трофименко В.В. Флокены и контроль водорода в стали. М.: Металлургия, 1987. 160 с.

4. Ardelean E., Hepuț T., Vătășescu M., Crișan E. Researches regarding the influence of vacuum parameters on the efciency of gas removal from the liquid steel // Solid State Phenomena. 2016. Vol. 254. P. 218–223. https://doi.org/10.4028/www.scientifc.net/SSP.254.218

5. Socalici A., Popa E., Heput T., Drăgoi F. Researches regarding the improvement of the steel quality // Solid State Phenomena. 2014. https://doi.org/10.4028/www.scientifc.net/SSP.216.273

6. 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. https://doi.org/10.4028/www.scientifc.net/MSF.762.253

7. Steneholm K., Andersson M., Tilliander A., Jönsson P.G. Removal of hydrogen, nitrogen and sulphur from tool steel during vacuum degassing // Ironmaking & Steelmaking. 2013. Vol. 40. No. 3. P. 199–205. https://doi.org/10.1179/1743281212Y.0000000029

8. Fábián E.R., Dévényi L. Hydrogen in the plastic deformed steel // Materials Science Forum. 2007. Vol. 537­538. P. 33–40. https://doi.org/10.4028/0-87849-426-x.33

9. 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. http://doi.org/10.4028/www.scientifc.net/AMR.880.42

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

11. Ефимов С.В. Технологические аспекты удаления водорода с использованием установки ковшевого вакуумирования стали. В кн.: Конвертерное производство стали. Сб. науч. тр. Екатеринбург: УрО РАН, 2003. С. 203–207.

12. Кнюппель Г. Раскисление и вакуумная обработка стали. Основы и технология ковшовой металлургии / Пер. с нем. М.: Металлургия, 1984. 414 с.

13. Кнюппель Г. Раскисление и вакуумная обработка стали. Термодинамические и кинетические закономерности / Пер. с нем. М.: Металлургия, 1973. 312 с.

14. Метелкин А.А., Шешуков О.Ю., Некрасов И.В., Шевченко О.И., Корогодский А.Ю. К вопросу удаления водорода из металла в вакууматоре циркуляционного типа // Теория и технология металлургического производства. 2016. № 1 (18). С. 29–33.

15. Селиванов В.Н., Буданов Б.А., Аланкин Д.В. Кинетическая модель удаления водорода при циркуляционном вакуумировании стали // Теория и технология металлургического производства. 2013. № 1 (13). С. 31–33.

16. Минаев Ю.А., Яковлев В.В. Физико­химия в металлургии. (Термодинамика. Гидродинамика. Кинетика). М.: МИСИС, 2001. 320 с.

17. Гизатулин Р.А., Дмитриенко В.И. Внепечные и ковшевые процессы обработки стали. Новокузнецк: изд. СибГИУ, 2006. 181 с.

18. Hupfer P., Abratis H., Maas H., Manfred M. Strömungsmechanische und reaktionskinetische Vorgänge bei der Vakuumbehandlung von flüssigem Stahl nach dem Umlaufverfahren // Archiv für das Eisenhüttenwesen. 1971. Bd. 42. Nb. 11. S. 761–767. https://doi.org/10.1002/srin.197102663

19. Yamaguchi K., Kishimoto Y., Sakuraya T., Fujii T., Aratani M., Nishikawa H. Effect of refning conditions for ultra low carbon steel on decarburization reaction in RH degasser // ISIJ International. 1992. Vol. 32. No. 1. Р. 126–135. https://doi.org/10.2355/isijinternational.32.126

20. Young­Geun Park, Won­Chul Doo, Kyung­Woo Yi, Sang­Bok An. Numerical calculation of circulation flow rate in the degassing rheinstahl­heraeus process // ISIJ International. 2000. Vol. 40. No. 8. Р. 749–755. https://doi.org/10.2355/isijinternational.40.749

21. Young­Geun Park, Kyung­Woo Yi, Sang­Bog Ahn. The effect of operating parameters and dimensions of the RH system on melt circulation using numerical calculations // ISIJ International. 2001. Vol. 41. No. 5. Р. 403–409. https://doi.org/10.2355/isijinternational.41.403

22. Kato Y., Fujii T., Suetsugu S., Ohmiya S., Aizawa K. Effect of geometry of vacuum vessel on decarburization rate and fnal carbon content in RH degasser // Tetsu­to­Hagane. 1993. Vol. 79. No 11. P. 1248–1253.https://doi.org/10.2355/tetsutohagane1955.79.11_1248

23. Takahashi M., Matsumoto H., Saito T. Mechanism of decarburization in RH degasser // ISIJ International. 1995. Vol. 35. No. 12. Р. 1452–1458. https://doi.org/10.2355/isijinternational.35.1452

24. Kitamura T., Miyamoto K., Tsujino R., Mizoguchi S., Kato K. Mathematical model for nitrogen in vacuum degasser desorption and decarburization reaction in vacuum degasser // ISIJ International. 1996. Vol. 36. No. 4. Р. 395–401. https://doi.org/10.2355/isijinternational.36.395

25. Ono K., Yanagida M., Katoh T., Miwa M., Okamoto T. The Circulation Rate of RH­Degassing Process by Water Model Experiment // Denki Seiko. 1981. Vol. 56. No. 7. P. 149–157.

26. Темберген Д., Теворт Р., Робей Р. Обработка стали в ковше с использованием технологии циркуляционного вакуумирования // Металлургическое производство и технология. 2007. № 2. С. 12–16.

27. Кудрин В.А. Теория и технология производства стали. М.: Мир, ООО «Издательство ACT», 2003. 528 с.


Для цитирования:


Плешивцев К.Н., Шешуков О.Ю., Метелкин А.А., Шевченко О.И. Изучение процесса удаления водорода в циркуляционном вакууматоре в условиях КЦ­2 ПАО «НЛМК. Известия высших учебных заведений. Черная Металлургия. 2021;64(8):543-549. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2021-8-543-549

For citation:


Pleshivtsev K.N., Sheshukov O.Yu., Metelkin A.A., Shevchenko O.I. Hydrogen removal in circulating vacuum degasser under conditions of PJSC “NLMK”. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2021;64(8):543-549. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0368-0797-2021-8-543-549

Просмотров: 37


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 0368-0797 (Print)
ISSN 2410-2091 (Online)