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

6. ПРОВЕДЕНИЕ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО ПЕРИОДА

Окисление примесей ванны осуществляется твердым окислителем (железной рудой и т. д.) или газообразным кислородом. Окисление железной рудой производится при достаточно нагретом металле. После взятия первой пробы металла для анализа на содержание ос­ новных примесей и готовности металла по степени нагрева в печь задают около 1% (от массы садки) прокаленной железной руды и при­ мерно на три четверти скачивают шлак. Затем добавляют в печь 1 —1,5% свежеобожженной извести и при необходимости 0,15—0,25% плавикового шпата, шамота или боксита, подогревают металл и после проверки его нагрева начинают присаживать в печь порциями железную руду. Присадка железной руды в относительно холодную ванну приводит к переокислению металла и переохлаждению ванны. Однако после нагрева металла углерод начинает интенсивно окис­ ляться, ванна вспенивается иногда так бурно, что металл и шлак переливаются через порог рабочего окна и заливают рабочую пло­ щадку.

Для окисления 0,01% С необходимо на 1 т металла присаживать 1,2—1,5 кг железной руды. В окислительный период необходимо окислить углерода не менее 0,2—0,3% при выплавке высокоуглеро­ дистой стали и не менее 0,3—0,4% при выплавке низкоуглеродистой стали. Общий расход железной руды составляет 3—6,5% от массы металла. Однако присадка такого большого количества руды сразу может привести к значительному охлаждению ванны. Поэтому еди­ новременные порции железной руды составляют 0,5—1%. В окисли­ тельный период шлак должен быть основным, жидкоподвижным, пенистым и непрерывно самотеком сходить через порог рабочего окна.

В случае использования для окисления примесей газообразного кислорода его вводят при давлении 0,5—1,3 МН/м2 (5—12 ат). Лучше применять кислород высокого давления, так как струя кислорода при этом глубоко проникает в металл, разбивается на большое число мелких пузырьков, что улучшает взаимодействие кислорода с примесями металла. Когда расчетное содержание фосфора в шихте превышает верхний предел содержания фосфора в стали данной марки, в период плавления присаживается до 2% железной руды и 1,5—2% извести и плавикового шпата. Это мероприятие обеспе­ чивает совмещение процесса дефосфорации металла с периодом плав­ ления. В остальном шихтовку, завалку и плавление проводят так же, как и с окислением железной рудой. После полного расплавления отбирают пробу металла и затем на три четверти скачивают шлак. Вслед за этим в печь дают порцию извести и плавикового шпата в ко­ личестве 1 —1,5% от массы металла и начинают продувку ванны ки­ слородом. При этом трубки, по которым поступает кислород, должны

Выдержка ванны. При достижении требуемого содержания угле­ рода в металле и содержания фосфора в нем не более 0,010—0,015%

260

ванну «ставят на выдержку» в течение 10—20 мин, что вызвано необ­ ходимостью ожидания химического анализа. Никакие присадки шла­ кообразующих и окислителей, а также продувку газообразным кисло­ родом в этот момент не производят.

В случае значительного переокисления металла, когда содержание углерода в нем оказывается ниже 0,08%, рекомендуется произво­ дить раскисление металла присадками углеродистого низкофосфо­ ристого ферромарганца или чугуна (2—6 кг/т). Присадка чугуна со­ провождается энергичным вскипанием ванны, так как углерод на­ чинает взаимодействовать с кислородом, растворенным в металле. Металл частично раскисляется.

Обычно содержание углерода в металле в конце окислительного периода допускается меньше нижнего марочного содержания на

Удаление окислительного шлака. После окончания выдержки,

когда содержание углерода в металле понижается до требуемого значения, а содержание фосфора будет менее 0,01—0,015%, присту­ пают к скачиванию окислительного шлака. Необходимо иметь в виду, что в дальнейшем в восстановительный период практически весь фосфор из шлака перейдет в металл. Поэтому окислительный шлак скачивают как можно полнее. После скачивания шлака заканчи­ вается окислительный период.

Общая длительность окислительного периода зависит от выплав­ ляемой стали и емкости электропечи. Например, на Челябинском металлургическом заводе в 80—100-т электропечах длительность

В 5—10-т электропечах этого же завода длительность рассматрива­ емого периода предусмотрена для всех групп стали равной 40—70 мин при окислении рудой и не менее 30 мин — при окислении газооб­ разным кислородом.

Состав окислительного шлака. В окислительный период при вы­ плавке конструкционных сталей состав шлака колеблется в относи­ тельно широких пределах: 35—50% СаО; 10—25% S i0 2; 7—15% MgO;

и отчасти от типа применяемого окислителя (железной руды или газо­ образного кислорода).

В табл. 43 приведен состав шлака конца окислительного периода при выплавке высокоуглеродистой и конструкционной стали. В ка­ честве окислителя применяли железную руду. Обращает на себя

жания углерода повышается окислительность металла. Согласно закону распределения, (FeO)/[О] = const, поэтому с повышением

261

концентрации [О] одновременно возрастает содержание окислов железа в шлаке.

На содержание окислов железа в шлаке оказывает влияние также способ введения в ванну газообразного кислорода. При подаче ки­ слорода с помощью трубок их заглубляют в металл. Непосредственно в месте подвода кислорода металл хорошо перемешивается и образо­ вавшиеся в первый момент окислы железа быстро реагируют с при­ месями металла. Поэтому лишь небольшое количество окислов железа выносится в шлак. Содержание окислов железа в шлаке ки­ слородных плавок оказывается ниже, чем бескислородных. Напри­ мер, при выплавке низкоуглеродистой стали (0,10% С) с окислением рудой в 40-т электропечи содержание FeO в шлаке колебалось в пре­ делах 18—22%, а при продувке ванны кислородом с помощью тру­ бок эта цифра меньше и составляет 12—18%. Расход кислорода

5,5 м3/т.

При продувке ванны через водоохлаждаемую сводовую фурму ее не погружают в металл. Струя кислорода проникает в жидкий металл лишь поверхностно и перемешивание его незначительно. По­ этому образующиеся окислы железа мало реагируют с примесями металла, а большей частью выносятся в шлак. Содержание окислов железа в шлаке заметно возрастает.

Шлаки окислительного периода имеют обычно черный цвет, из­ лом плотный, «камневидный» и не рассыпаются на воздухе в порошок. Из печи легче скачать шлак средней вязкости. В случае жидкого шлака его приходится загущать известью, что затягивает операцию спуска, с другой стороны, скачивание густого шлака также связано с большими трудностями.

Науглероживание металла. После скачивания окислительного шлака в некоторых случаях приходится металл науглероживать электродным боем или коксом, задаваемым на обнаженный металл. При науглероживании обычно количество вносимого углерода не должно превышать 0,1%. На усвоение углерода из науглероживателя оказывают влияние ряд факторов: содержание углерода в ме­ талле и его температура, степень перемешивания ванны, плотность

262

и количество науглероживателя. При науглероживании малоугле­ родистого металла усвоение заметно выше, чем высокоуглероди­ стого; чем выше нагрет металл, тем лучше протекает усвоение угле­ рода. Перемешивание, как и повышение плотности науглерожива­ теля, ускоряет процесс науглероживания. Усвоение углерода умень­ шается с увеличением расхода науглероживателя. В среднем усвое­ ние углерода составляет около 70%. Науглероживание продол­ жается 10—15 мин, а иногда и до 30 мин.

Понижение температуры ванны, окисление металла за счет кис­

Поэтому к нему следует прибегать лишь в случае крайней необхо­ димости.

Контроль металла и шлака по пробам. Первую пробу металла от­ бирают за 15—20 мин до полного расплавления, вторую — по рас­ плавлении. Перед отбором пробы ванну тщательно перемешивают. Пробу металла отбирают сухой хорошо ошлакованной ложкой из глубины ванны, как можно дальше от порога, но не под электродами. При содержании не более 0,35% С металл из ложки сливают в пробницу, составленную из прямоугольных уголков, изготовленных из чугуна или стали. Уголки устанавливают на металлическую плиту или на подогретый до 70—100° С шамотный кирпич с чистой поверх­ ностью. Перед сливом металла из ложки тщательно удаляют шлак с поверхности и затем металл раскисляют мелким алюминиевым порошком или стружкой из расчета 3—5 г на ложку. Из пробницы пробу извлекают после полного затвердевания и через 5—10 с осты­ вания на воздухе пробу целесообразно проковать под молотом (или при помощи кувалды) с двух боковых граней и сверху. После ковки пробу охлаждают в теплой воде кратковременным погружением до тех пор, пока испарение воды на пробе будет происходить замед­ ленно (3—5 с).

Иногда пробу металла отбирают в металлическую пробницу — стаканчик со следующими внутренними диаметрами, мм: вверху 26, внизу 17, высота 70.

Пробы в виде скрапины отбирают при выплавке конструкционных сталей при содержании в металле более 0,3% С. При выплавке вы­ сокохромистых безникелевых сталей достаточно хрупкая скрапина получается и при более низком содержании углерода. Скрапину отбирают на чистую металлическую лопату. Металл в ложке также раскисляется. Быстрым движением лопаты под струей металла, вы­ ливаемого из ложки, обеспечивают получение скрапины толщиной не более 1 мм. Лопату со скрапиной тотчас погружают в холодную воду и после охлаждения сушат. Во время сушки надо обращать внимание на то, чтобы не поджечь пробу. Подожженные пробы с пят­ нами буро-фиолетового цвета побежалости бракуются.

длительности подготовки пробы, доставки ее в экспресс-лаборато­ рию, самого анализа и передачи результатов. Для ускорения пере­

263