Файл: Строганов, А. И. Производство стали и ферросплавов учебник для металлургических техникумов.pdf

тали и т. д.) в шихте не должно превышать 20—30%. Количество крупного лома (бракованных слитков, недоливков и т. д.) для обе­ спечения необходимой плотности завалки не превышает 40%. При этом в печи емкостью 5 т не следует загружать куски массой более 0,5 т, а в печи емкостью 12— 15 т — куски массой более 1 т.

Шихтовая заготовка и мягкое железо. При выплавке нержавею­ щих, конструкционных и реже инструментальных сталей методом переплава, особенно в случае отсутствия кислорода, металлический

и 0,025% S; такое железо выплавляют в мартеновских или в электро­ сталеплавильных печах и разливают по изложницам. Слитки прока­ тывают на обжимных станах и заготовки разрезают на куски, пригод­ ные для загрузки в электропечь.

Шихтовую болванку в виде электродов используют при электрошлаковом и вакуумно-дуговом переплаве, а также в электроннолу­ чевых установках. В последнее время в некоторых случаях взамен металлического лома используют губчатое железо, полученное прямым восстановлением из руд и полувосстановленные (металлизованные) окатыши. Применение этого вида сырья оправдано только в районах с малым количеством лома. Отрицательной стороной ра­ боты электропечей на такой шихте является большое количество об­ разующегося шлака, так как в губчатом железе и окатышах содер­ жится до 1 0 % гьустой породы.

Чугун. Расход чугуна в основной дуговой электропечи обычно не превышает 10—20% от общей массы металлошихты. Это связано с тем, что окисление примесей чугуна (Si, Мп и др.) сопровождается образованием большого количества шлака, затрудняющего нормаль­ ное ведение процесса. Недостающее количество углерода для полу­ чения требуемого содержания его в металле по расплавлении вводят науглероживателями (карбюризаторами).

В завалку обычно применяют передельный чугун, содержащий

3,8—4,2% С; до 1,25% Si; до 1,75% Мп; не более 0,20 % P h 0,05%S.

Для корректировки химического состава металла по содержанию углерода необходимо использовать высококачественный передельный чугун марок ПВК-1, ПВК-3, отличающийся низким содержанием серы и фосфора (не более 0,025%). Чугун марок ПВК-1 ч-ПВК-З исполь­ зуют также при выплавке стали в кислых электропечах. Иногда для корректировки состава металла применяют специально выплав­ ленный, чистый по содержанию примесей, в том числе по S и Р, син­ тетический чугун,

Науглероживатели. Для науглероживания металла применяют электродный бой и кокс, а для раскисления шлака в печи — моло­ тый кокс и древесный уголь, реже нефтяной или пековый кокс. Электродный бой содержит мало серы, имеет относительно большую плотность и хорошо усваивается металлом.

Древесный уголь целесообразно применять для раскисления шлака при выплавке низкоуглеродистой стали, так как он плавает в шлаке, не науглероживая металл.

237

2.ШЛАКООБРАЗУЮЩИЕ МАТЕРИАЛЫ И ОКИСЛИТЕЛИ

Восновных электропечах для наведения шлака необходимого состава и консистенции применяют известняк, свежеобожженную известь, плавиковый шпат, боксит, шамотный бой; в кислых печах — кварцевый песок, шамотный бой и известь.

Известняк и известь. Обычно известняк содержит 52—54% СаО

ине более 4,0% MgO и 1,0% S i0 2. Желательно минимальное со­ держание серы и фосфора. Известняки Еленовского месторождения, снабжающего заводы Украины, содержат 0,01% S и 0,14% Р, из­

вестняки Тургояского месторождения на Южном Урале — 0,08% Р

и 0,05% S.

Известняк в основных электропечах применяют редко. Как пра­ вило, используют свежеобожженную известь с размером кусков не менее 10 мм. Использование пылеобразной извести затрудняет наве­ дение нормального шлака.

Состав извести, кроме серы, практически определяется составом известняка. Сера может поступать из топлива, особенно если для об­ жига известняка применяют кокс. В связи с этим известь, получен­ ная на донецком коксе, содержит до 0,2—0,25% S, а полученная на кузнецком коксе — не более 0,06—0,07%. Лучшая известь получена при обжиге известняка на газе в трубчатых вращающихся печах. Она содержит более 92% СаО и минимальное количество серы. Весьма важна температура обжига, так при 900—-1000° С известь полу­ чается пористой, рыхлой и, быстро поглощая влагу из воздуха, рас­

в контейнерах, а хранить ее разрешается только в закрытых'складах или бункерах в течение двух суток. При продолжительном хранении обожженная известь «гасится» в связи с протеканием реакции СаО -|- + Н 20 = Са (ОН)2. Влага, внесенная из воздуха в электропечь известью, обогащает металл водородом.

Боксит и плавиковый шпат. Для наведения достаточно жидко­ подвижного высокоизвестковистого шлака используют боксит и пла­ виковый шпат. Для электросталеплавильного производства необ­ ходимо применять бокситы, содержащие не менее 50% А120 3, с от­ ношением А120 3 : S i0 2 не менее 12. Перед загрузкой в печь боксит необходимо просушивать, а иногда и прокаливать, так как он со­ держит до 20—30% влаги. Большой расход боксита, необходимый для разжижения высокоизвесткового шлака, увеличивает общее ко­ личество шлака, что затрудняет ведение процесса. Поэтому чаще для разжижения шлака в электропечах используют плавиковый шпат, хотя он реже встречается в природе и его стоимость значи­ тельно выше. Основная составляющая плавикового шпата — фтори­ стый кальций (CaF2), содержание которого колеблется от 92% и более в первом сорте до 52% в пятом сорте.

В электросталеплавильном производстве желательно применять плавиковый шпат, содержащий не менее 85% CaF2 и лишь в исключи-

238

тельных случаях допускается использование шпата, содержащего не менее 75% CaF2. Для разжижения шлака иногда применяют бой шамотного кирпича, содержащего 30—35% А120 3. Кварцевый песок (>95% S i02) преимущественно применяют в кислых электропечах.

Газообразный кислород. В качестве окислителя в настоящее время широко применяют кислород, расход которого колеблется в пределах 1—40 м3/т стали. Кислород, используемый при продувке ванны дол­

как следствие, к усилению некоторых пороков в стали в первую очередь флокеночувствительности.

Твердые окислители. Окислители, используемые в электроста­ леплавильных печах, должны отличаться большой плотностью, высоким содержанием окислов железа при низком содержании крем­ незема, присутствие которого приводит к образованию большого количества шлака, а также низким содержанием серы и фосфора. Таким требованиям отвечает кусковая мартеновская руда (магнитный

в качестве заменителей применяют доменные железные руды с со­ держанием около 80% Fe20 3 и до 15% SiO2, а также агломерат, окатыши т. п.

3. РАСКИСЛИТЕЛИ И ЛЕГИРУЮЩИЕ

Для раскисления и легирования стали используют различные элементы, чаще всего в виде сплавов с железом (ферросплавы) и реже в чистом виде. К раскислителям и легирующим предъявляют сле­ дующие требования.

1.С целью снижения затрат тепла на расплавление добавок сплав должен иметь высокое содержание ведущего элемента.

2.Легирующие должны содержать минимальное количество вред­ ных примесей (серы, фосфора, олова, мышьяка и т. д.) и шлаковых включений.

3.Легирующие должны содержать минимальное количество

газов.

4. Для уменьшения потерь легирующих содержание мелочи (кусков размером менее 1 0 мм) нежелательно, за исключением при­ менения их для раскисления шлака, когда раскислители специально размалывают в порошок.

Предъявляется также ряд требований с учетом физико-химичес­ ких процессов, протекающих при раскислении и легировании, кото­ рые рассмотрены в гл. XXII.

4. ПОДГОТОВКА МАТЕРИАЛОВ К ПЛАВКЕ

Влага шихтовых материалов может увеличить содержание водо­ рода в готовой стали, а также вызвать энергичное вспенивание и выброс металла и шлака из печи. Поэтому материалы перед присад­

239

кой в печь необходимо прокаливать (руда, плавиковый шпат) или сушить (кокс, древесный, уголь и т. д.); известь необходимо исполь­ зовать только свежеобожженную.

Для прокаливания материалов в электросталеплавильных цехах устанавливают печи с мазутным или газовым отоплением. Материалы в печь загружают в мульдах или, для лучшего прогрева, в плоских коробках, на которых материал рассыпается слоем толщиной не бо­ лее 200 мм. Мульды и коробки для лучшего удаления влаги имеют большое число отверстий. Прокаливание материалов продолжается не менее двух часов при температуре 500—900° С. Руду и боксит лучше нагревать докрасна. Материалы сушат на горнах, отапливае­ мых газом или углем.

Ферросплавы, особенно при выплавке высоколегированной стали, необходимо предварительно подогревать до температуры 700— 800° С, что ускоряет их плавление. Их подогревают в мульдах в тех же печах, где прокаливают сыпучие материалы.

При проведении плавки в электропечи для раскисления шлака расходуется значительное количество тонкомолотых порошков фер­ росилиция, кокса, электродного боя и т. д. Для этой цели в цехе устанавливают дробилки, бегуны и механические сита.

В электросталеплавильный цех металлический лом поступает подготовленным. Однако собственные отходы (литники, бракованные слитки и т. д.) необходимо подготавливать в цехе. Литники очищают от огнеупорного припаса и разрезают для более плотной укладки.

Важной операцией подготовки шихты является ее взвешивание. Неточное взвешивание исходных материалов может привести к не­ попаданию в анализ, а также к лишним потерям металла в виде не­ полновесных слитков—недоливков. Полностью подготовленная на плавку шихта должна быть подана на рабочую площадку не позднее чем за час до выпуска предыдущей плавки.

Г Л А В А XI X

ЗАГРУЗКА ШИХТЫ В ПЕЧЬ

Сталь в основных дуговых электропечах выплавляют преиму­ щественно следующими тремя методами:

а) на свежей шихте с окислением примесей железной рудой или газообразным кислородом;

б) переплавом легированных отходов без окисления; в) переплавом легированных отходов с окислением газообразным

кислородом.

Иногда практикуется выплавка стали методом смешения жидких металлов и ферросплавов в ковше.

При выплавке стали с окислением в печь присаживают железную руду или ванну продувают кислородом с целью окисления кремния, марганца, фосфора и избыточного углерода. Интенсивное кипение металла в окислительный период, вызванное выделяющимися из металла пузырями окиси углерода, обеспечивает снижение содержа­

240