Производство стали под действием вакуума
Сталь является железоуглеродистым сплавом, содержащим менее 2 % углерода, который также может содержать другие легирующие элементы. Существует огромное количество различных сталей: конструкционные стали, закаленные стали, нержавеющие стали, жаропрочные стали и хладостойкие стали.
Хотя они отличаются по своему применению и свойствам, все стали содержат железо и различное количество других элементов. Пропорции этих элементов обычно определяют физические свойства сталей, указанные ниже элементы нежелательны:
■ Сера
■ Азот
■ Водород
Основными требованиями к любой высококачественной стали является удаление этих элементов из её состава с целью улучшения следующих качеств материала:
■ Сопротивление удару
■ Сопротивление старению
■ Ударная вязкость
■ Растяжение
■ Свариваемость и ковкость
Процессы, применяемые для очищения жидкой стали известны как «вторичная металлургия». Удаление этих элементов из стали может быть выполнено с помощью различных вакуумных процессов. Компания EVP особое внимание уделяет процессам вакуумной дегазации (VD) и вакуумном кислородном обезуглероживании (VOD).
В обоих процессах ковш с жидкой сталью помещается в вакуумную камеру, которая разрежена с помощью соответствующей вакуумной системы. С помощью определенной системы подачи, другие легирующие элементы могут быть добавлены для получения желаемого состава стали.
В вакуумных процессах вещества испаряются из жидкой стали (в зависимости от их давления паров). Это приводит к дополнительным нагрузкам на вакуумную систему. Во время процесса разрежения могут образоваться следующие вещества/испарения, наличие которых повышает требования к надежности применяемых насосов:
■ Металлическая и металлооксидная пыль/газ
■ CO, CO2 (процесс VOD)
■ Водород (H2), Азот (N2)
Для процесса VD нужно давление ниже 1 гПа (0.75 Торр) и добавление аргона для удаления нежелательных элементов.
Для процесса VOD применяется трубка для вдувания кислорода на расплав и запускается при давлении от 100 до 200 гПа. При производстве высоколегированной нержавеющей стали, стоимость сырья составляет приблизительно 80% стоимости производства.
Для контроля стоимости сырья необходимо применять высокоуглеродистые ферросплавы и нержавеющий скрап, в то же время нержавеющая сталь должна содержать низкое количество углерода для препятствия коррозии. Процесс VOD может быть применен для удаления углерода из жидкой стали.
Во время процесса VOD происходят две параллельных реакции: оксидирование углерода и оксидирование хрома. Вторая реакция нежелательна. К счастью, продукты этих двух реакция значительно отличаются: окись углерода (CO) является газом, а оксид хрома (Cr2O3) является твердым химическим соединением. Такая разница позволяет поддерживать оксидирование углерода с помощью снижения парциального давления CO. Для процесса VOD это достигается с помощью вакуума. Следовательно, содержание углерода в жидкой стали можно снизить до желаемого уровня.
Энергоэффективная альтернатива системам пароструйных насосов
В последнее время, уменьшение потребления энергии и производство экологически чистых продуктов становятся все более важными. Такая же тенденция наблюдается и для вакуумных систем. Ранее пароструйные насосы производства EVP применялись для дегазации стали. В том время как затраты на приобретение пароструйных изделий низкие, затраты на обслуживание пароструйного производства и охлаждающей воды – довольно высокие, так как создаваемая пыль загрязняет охлаждающую воду. По этой причине в настоящее время механические вакуумные насосы производства EVP становятся все более и более востребованы. Они являются экономичными и создают высокую производительность насоса при низком давлении. Благодаря пылеуловителю они обеспечивают надежную и стабильную работу в различных условиях. По сравнению с пароструйными насосными системами механические вакуумные системы для дегазации стали характеризуются существенными снижением стоимости эксплуатации и обслуживания. Ступени этих насосных систем состоят из двухроторных насосов Рутса для циркуляции охлажденного газа, двухроторных насосов Рутса и винтовых насосов.
