Дегазация представляет собой процесс удаления газов из металлов и металлических сплавов. Проводится при помощи специальных вакуумных установок. Благодаря дегазации повышается чистота металлов и улучшаются их свойства. Одним из ведущих способов дегазации является вакуумирование.
Содержание:
- Особенности струйных аппаратов для дегазации
- Как осуществляется камерное вакуумирование, его плюсы и минусы
- Конструкция установки для циркуляционного вакуумирования
- Технология поточного вакуумирования
Эффект очистки металлов и их сплавов основывается на снижении растворимости газов в них в условиях вакуума. В процессе дегазации бурно выделяются пузырьки газов, а вместе с ними – и неметаллические включения. Установки дегазации состоят из вакуумной камеры, одного или нескольких ковшей, трубопровода и вакуумного насоса. Но конструкция оборудования может отличаться в зависимости от метода дегазации.
Особенности струйных аппаратов для дегазации
Струйное вакуумирование металлов и их сплавов основывается на пропускании жидкой металлической струи, выпущенной из плавильного агрегата через герметичную вакуумную камеру, подключенную к вакуумному насосу. Метод представляет собой процесс переливания из ковша в ковш.
Особенности струйных аппаратов для дегазации
Установка дегазации состоит из таких конструктивных элементов:
- Герметичная камера. Внутри нее создается вакуум с помощью вакуумного насоса. Она герметично закрывается крышкой с резиновым уплотнением. На крышке имеется смотровое окно, позволяющее следить за происходящим внутри камеры.
- Впускная труба. Необходима для подачи инертного газа (аргона) внутрь вакуумной камеры.
- Ковши. Используется два ковша – основной и промежуточный. В верхний ковш устанавливается воронка с широким отверстием. Через эту воронку переливается жидкий металлический расплав. В нижнем ковше создается вакуум при помощи вакуумного насоса до начала переливания жидкости.
Чтобы дегазация была наиболее успешной, рекомендуется добиться скорости разлива, равной 25-30 тонн/минуту. Процесс дегазации должен прекратиться при появлении шлака.
Как осуществляется камерное вакуумирование, его плюсы и минусы
При камерном вакуумировании также применяются установки с вакуум-камерой. Внутри нее установлен ковш, на дне которого находится пористая вставка для подключения вакуумного насоса. По трубопроводу в ковш подается инертный газ. В условиях вакуума и под действием инертного газа снижается растворимость водорода. Он поднимается над поверхностью металлического зеркала.
Как осуществляется камерное вакуумирование, его плюсы и минусы
Такие установки применяются для дегазации ферросплавов (в частности стали), алюминиевых сплавов и прочих веществ. Технология дегазации включает в себя следующие этапы:
- Сплав помещается в ковш с разогретой футеровкой. Количество материала должно быть рассчитано таким образом, чтобы после расплавления жидкий металл не вытекал за бортики ковша. Материал расплавляется до жидкого состояния.
- Внутрь ковша вдувается инертный газ. Это делается с помощью импеллера, оснащенного ротором, который вращается с высокой скоростью. В процессе вращения ротора газ разбивается на многочисленные мелкие пузырьки. Они равномерно распределяются во всем объеме металлического расплава, а затем вытесняются к поверхности.
- Растворимость водорода снижается. Он десорбируется.
Во время дегазации ковш должен находиться в неподвижном состоянии. Это необходимо для того, чтобы всплывшие к поверхности пузырьки водорода и неметаллические включения не перемешивались во время подачи инертного газа.
К плюсам такого метода можно отнести слабые тепловые потери, хорошее усвоение раскислителей, снижение количества неметаллических включений в три раза. Также достигается хороший процент дегазации: по водороду она составляет до 75%, а по азоту – до 40%. К минусам камерного вакуумирования относят низкую эффективность дегазации глубоко раскисленной стали.
Конструкция установки для циркуляционного вакуумирования
Циркуляционное вакуумирование представляет собой вакуумно-аргоновую обработку стали, что приводит к удалению оксидных неметаллических включений.
Конструкция установки для циркуляционного вакуумирования
Такая установка вакуумной дегазации состоит из вакуумной камеры, ковша и двух патрубков. Вакуум-камера – это вытянутый цилиндр, состоящий из двух частей, соединенных фланцами. В нижней части во время дегазации циркулирует металл, поэтому нижняя кладка подвержена быстрому износу. Ее требуется периодически заменять. Она составляет 1/3 часть высоты и выполняется съемной.
Подъемный и сливной патрубки располагаются параллельно, имеют равный диаметр и крепятся к вакуумной камере при помощи фланцев.
Во время дегазации используется аргон. Он проникает в расплавленный металлический сплав, приводя к возникновению многочисленных пузырьков. Они поднимаются по подъемному патрубку и тянут за собой металл. Он вакуумируется в вакуумной камере, а по сливному патрубку сливаются в ковш.
Технология поточного вакуумирования
Установка для поточного вакуумирования состоит из разливочного ковша, герметичной камеры, трубопровода, промежуточного ковша, гидроцилиндров и кристаллизатора.
Технология поточного вакуумирования
Процесс дегазации выполняется в несколько этапов:
- Ко дну разливочного ковша подсоединяется герметичная камера, расположенная над промежуточным ковшом.
- Металлический расплав переливается через воронку с диаметром отверстия 6 см.
- Струя попадает в вакуумную камеру, процесс дегазации продолжается в нижней кладке. Интенсивность дегазации можно регулировать посредством изменения скорости разливки и подачи инертного газа в систему.
- Металлическая жидкость подается во второй ковш, а после – в кристаллизатор.
Это эффективный метод дегазации, который длится относительно недолго за счет сокращения количества операций дегазации.