В разреженной атмосфере

Выпущенный в ковш металл и при разливке (нагретый до высокой температуры) продолжает жадно поглощать газы из окружающей его атмосферы. А если его изолировать?

На наших глазах кран подхватывает ковш с только что выплавленным металлом, поднимает его и быстро переносит, но не в разливочное отделение, а к какому-то загадочному устройству, напоминающему огромную барокамеру. Это вакуум-камера.

Ковш опускают и устанавливают в нее. Сверху камеру герметически закрывают крышкой.

Мощные насосы откачивают из нее воздух. Над металлом создается разрежение (остаточное давление в камере составляет 1-20 миллиметров ртутного столба). Пузырьки газа устремляются из толщи жидкого металла, где давление выше, к поверхности и тут же отсасываются насосами.

Сразу в большом количестве металла, выплавленного в любом сталеплавильном агрегате и обработанном в такой камере, можно значительно понизить содержание водорода, кислорода и азота. Например, количество водорода уменьшится почти на 40 процентов, а следовательно, резко снизится хрупкость металла.

Металл выдерживают в камере всего 10-15 минут. Режим вакуумирования регулируется мастером, наблюдающим за поведением металла в ковше через специальное окошко (гляделку) в крышке камеры.

Но вакуумирование металла в ковше имеет и ряд недостатков. Основной из них заключается в том, что при последующей разливке уже обработанного в вакууме металла он опять соприкасается с атмосферой цеха и снова загрязняется. Правда, в меньшей степени, чем до обработки, но содержание газов и неметаллических включений в нем повышается.

Вакуумирование металла

Поэтому в современных условиях производства при выпуске крупных слитков (массой 250-300 тонн) металл вакуумируют непосредственно при заливке его в изложницы.

В камеру устанавливают не ковш, а изложницу. На крышке камеры помещают воронку, а отверстие в ее дне перекрывают алюминиевой пластинкой. Раскаленный металл, перелитый из ковша в воронку, расплавляет пластинку, как бы "прожигает" в ней отверстие, и жидкий металл проникает в камеру, где находится изложница.

Скорость разливки подбирают такой, чтобы воронка всегда была заполнена металлом.

Вакуумирование металла, как и другие металлургические процессы, непрерывно совершенствуют. Много, кропотливо приходится заниматься и этим вопросом технологам и конструкторам. В последние годы ими созданы новые способы обработки - порционное и циркуляционное вакуумирование. Само название этих способов в какой-то мере объясняет их суть.

При порционной обработке вакуумную камеру помещают над ковшом. В камере создают разрежение и под действием атмосферного давления металл через патрубок, соединяющий ковш с камерой, как бы выталкивается в нее, где и обрабатывается.

После обработки порции металла камеру приподнимают, металл выливается в ковш, затем камеру опускают и засасывают в нее следующую порцию металла. Камера обогревается (температура строго контролируется!). Это позволяет сохранять металл достаточно горячим и не перегревать его перед выпуском из печи.

При циркуляционном вакуумировании вакуумную камеру соединяют с ковшом двумя патрубками, погруженными в металл. В один из патрубков подают аргон; под его давлением металл из ковша поднимается в камеру, обрабатывается и через второй патрубок возвращается в ковш. Такая циркуляция через камеру, в которой создают разрежение, происходит непрерывно. Этот способ особенно эффективен для снижения содержания водорода в стали.