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

7.

ПРОВЕДЕНИЯ ВОССТАНОВИТЕЛЬНОГО ПЕРИОДА

Восстановительный период начинается после скачивания окисли­ тельного и наводки известкового шлака из извести и плавикового шпата или из извести, плавикового шпата и шамотного боя в коли­ честве 2—4% от массы металла. Спустя 10—15 мин шлаковая смесь расплавляется. После образования жидкоподвижного шлака отби­ рают пробу металла для определения химического состава и приса­ живают раскислительную смесь из извести, тонкомолотого кокса и плавикового шпата. Иногда присаживают один кокс. Перед подачей кокса производят уплотнение зазоров между охлаждающими коль­ цами и электродами, а также плотно закрывают рабочее окно. В слу­ чае необходимости в дальнейшем карбидный шлак поддерживается дополнительными присадками кокса. Продолжительность раскисле­ ния шлака коксом составляет не менее 15—20 мин для белого и не менее 25—30 мин для карбидного шлака. При выплавке стали под белым шлаком после указанной выдержки отбирают пробу металла, замеряют температуру ванны термопарой погружения и приступают к раскислению шлака 45 или 75%-ным ферросилицием. Ферросили­ ций присаживают порциями через 10—12 мин. Последнюю порцию раскислителей дают за 5—10 мин до выпуска.

При выплавке стали под карбидным шлаком после 25—40 мин выдержки ванну перемешивают и отбирают первую пробу шлака, содержание СаС2 в которой должно быть не менее 2%, FeO не более 0,6% и СаО не менее 55%. После этого начинается перевод карбид­ ного шлака в белый, шлак при этом раскисляется порошкообразным ферросилицием, который присаживают порциями с интервалом 8— 10 мин. Перед присадкой каждой следующей порции ферросилиция производится перемешивание металла и шлака. Последняя порция ферросилиция должна быть дана за 10—15 мин до выпуска плавки. Металл должен быть хорошо раскислен и давать в стаканчике хо­ рошую усадку.

За 3—5 мин до выпуска отбирают пробу шлака. В шлаке должно содержаться не менее 55% СаО и не более 0,5% FeO при выплавке стали под карбидным шлаком и не более 0,8% FeO при выплавке под белым шлаком. За 2—5 мин до выпуска осуществляется оконча­ тельное раскисление металла алюминием в кусках массой 2—3 кг в количестве 0,5—1,5 кг/т в зависимости от марки и назначения стали. После раскисления алюминием количество глинозема в неметалли­ ческих включениях повышается до 70%. Однако к концу восстанови­ тельного периода содержание растворенного в металле кислорода невелико, поэтому и содержание включений глинозема будет также невелико. Куски алюминия просверливают и нанизывают на штангу,

печи.

280

8. ДОВОДКА МЕТАЛЛА ПО СОСТАВУ

Для обеспечения непрерывной работы передельных цехов и удов­ летворения заказов потребителей на каждую печь планируют вы­ плавку сталей определенных марок. Поэтому, начиная с момента шихтовки и подготовки печи к плавке, необходимо принимать все меры к выпуску плавки строго по заказу, т. е. состав металла, а также его температура на выпуске должны соответствовать заданным.

Наиболее высокие технико-экономические показатели производ­ ства стали наблюдаются при специализации электропечей на выплав­ ку одной марки стали или близкой группы марок стали. Поэтому по возможности электропечи специализируются, например, только, на выплавку шарикоподшипниковой стали или на выплавку нержа­ веющей стали.

В случае частого изменения марок стали выполнение заказа по составу может быть затруднительным. После высоконикелевой марки нельзя назначать безникелевую, а после высокохромистой и высоко­ вольфрамовой стали — сталь не содержащую хром и вольфрам. Перед выплавкой сплава нихром с 80% Ni необходимо провести однудве плавки хромоникелевой конструкционной стали, затем нихром с содержанием никеля 60%, допускающий 25% Fe, и лишь после этого нихром с 80% Ni, в котором содержится не более 1,5% Fe. Необходимость проведения промежуточных промывных плавок дик­ туется тем обстоятельством, что подина и откосы пропитываются эле­ ментом, содержание которого высоко в выплавляемом металле.

Технология плавки в электропечи разрабатывается таким обра­ зом, чтобы к моменту окончательного раскисления в металле содер­ жалось минимальное количество серы и фосфора. При выплавке сталей с содержанием фосфора не выше 0,025—0,03% содержание фос­ фора в металле в конце окислительного периода не должно быть выше 0,010—0,015%. Содержание серы в последней пробе металла должно быть не более 0,015%.

На протяжении всей плавки контролируют содержание углерода в металле. К началу восстановительного периода содержание угле­ рода в металле должно быть таким, чтобы науглероживание от элек­ тродов, восстановительного шлака и легирующих не привело к уве­ личению содержания углерода выше заданного. Поэтому лучше вести процесс так, чтобы за 15—20 мин до выпуска содержание углерода было бы ниже заданного на 0,02—0,05%. Корректировку металла по углероду при выплавке хромистой стали рациональнее производить присадкой феррохрома. В цехе всегда имеется ферро­ хром нескольких марок (от низкоуглеродистого 0,10% С до высоко углеродистого 4—6% С). Для этих же целей иногда применяют чугун марки ПВК или специально выплавленный синтетический чугун. Недостатком корректировки металла чугуном является то, что увеличивается вес плавки, а излишний металл может увеличить количество недоливков.

При небольшой добавке углерода и если необходимость коррек­ тировки обнаружилась поздно перед самым выпуском, то корректи-

281

ровка по углероду может быть проведена присадками электродного боя на струю металла при выпуске его из печи. Усвоение углерода из карбюризатора в этом случае составляет около 70%. Доведение состава металла по другим компонентам осуществляется присадками соответствующих легирующих элементов и раскислителей. Если мар­ ганец выполняет в стали только роль элемента-раскислителя, то ферромарганец присаживается до заданного анализа по марганцу в начале рафинировки до раскисления ванны другими раскислителями. Доводка металла до содержания 0,17—0,37% Si в основном осу­ ществляется при диффузионном раскислении порошкообразным ФС75. Корректировка по кремнию в случае необходимости прово­ дится кускоЕЫМ ферросилицием за 10—20 мин до выпуска. Алюми­ ний для окончательного раскисления вводится в ванну на штанге за 2—3 мин до выпуска. Порядок присадки легирующих элементов освещается в дальнейшем.

Вбольшегрузных электропечах перемешивание металла особенно

ввосстановительный период ухудшается. Применение электромаг­ нитного перемешивания, способствуя равномерному распределению примесей и температуры по объему ванны, ускоряет протекание фи­ зико-химических процессов, и, в конечном счете, улучшает качество

готового металла.

При включении установки электромагнитного перемешивания, например при выплавке трансформаторной стали в 100-т электропечи Ново—Липецкого металлургического завода, в восстановительный период на 10—15-й мин после присадки ферросилиция и на 5— 10-й мин перед замером температуры металла продолжительность вы­ равнивания состава ванны по содержанию кремния сокращалась в два и более раза.

Включение электромагнитного перемешивания в восстановитель­ ный период ускоряет десульфурацию металла, а также способствует более интенсивному снижению содержания кислорода в металле при той же длительности рафинировки.

В плавках, в которых металл подвергается электромагнитному перемешиванию, среднее содержание кислорода оказывается в 1,5— 2,5 раза ниже, чем в металле обычных плавок.

Для получения устойчивых результатов установку электромаг­ нитного перемешивания необходимо включать по ходу восстанови­ тельного периода не менее чем на 35—40 мин. При этом установку обязательно надо включать после присадки ферросплавов и раскис­ лителей, а также перед отбором проб и замером температуры.

При тщательном уходе за футеровкой подины и откосов печи, а также при включении установки магнитного перемешивания с пе­ рерывами стойкость рабочего слоя ванны практически не изменяется.

Раскисленность металла часто проверяют по пробе, раскованной под молотом в лепешку. Если на боковой поверхности лепешки отсутствуют изъяны в виде мелких пузырей, и края не имеют рванин, то это означает, что металл хорошо раскислен.

Качество готовой стали в значительной степени зависит от раз­ мера первичного аустенитного или природного зерна, которое обра­

2 8 2

зуется в момент кристаллизации. В дальнейшем, при охлаждении затвердевшего слитка происходят вторичные процессы перекристал­ лизации, приводящие к появлению вторичной кристаллизационной структуры. Самым распространенным в настоящее время методом выявления величины первичного зерна является метод пробной це­ ментации. При этом методе образцы выдерживают в течение 8 ч при температуре 930° С, а затем медленно охлаждают. При охлаждении заэвтектоидный цементит выделяется по границам зерен, что позво­ ляет установить размеры зерен аустенита на полированном и протрав­ ленном шлифе. Оценку величины зерна производят сравнением микроструктуры изучаемой стали при 100-кратном увеличении с изображением зерен стандартной шкалы. Величину зерна оцени­ вают в баллах, причем зерно до балла 4 включительно считается круп­ ным, а зерно балла 5 и выше — мелким.

Величина зерна аустенита оказывает большое влияние на меха­ нические свойства термически обработанных изделий. Мелкозерни­ стая сталь имеет те же характеристики прочности, что и крупнозер­ нистая сталь, но обладает большей пластичностью, особенно при низких температурах, и менее склонна к перегреву. Кроме того, мелкозернистая сталь менее склонна к образованию закалочных и шлифовочных трещин, имеет не глубокую прокаливаемость и в от­ личие от крупнозернистой почти не стареет. Не удивительно, что объем производства стали с малым размером зерна в настоящее время исключительно велик.

Применение сильных раскислителей (алюминия, титана, цирко­ ния и др.) способствует получению мелкозернистой стали. Размер зерна углеродистых сталей обычно регулируется изменением коли­ чества присаживаемого алюминия для окончательного раскисления стали. При выплавке конструкционной стали для обеспечения мелкого зерна необходимо присаживать 0,8—1,0 кг/т алюминия, а при вы­ плавке высокоуглеродистой инструментальной стали достаточно

0,4—0,5 кг/т.

Алюминий для окончательного раскисления необходимо приса­ живать за 2—3 мин до выпуска. В случае задержки с выпуском алюминий частично окисляется и металл получается со смешанным зерном.

9.ТЕМПЕРАТУРНЫЙ РЕЖИМ И ВЫПУСК МЕТАЛЛА

Ввосстановительный период, особенно вначале, присаживается

взависимости от марки выплавляемой стали то или иное количество ферросплавов и шлакообразующих. Поэтому подводимая мощ­

ность может быть повышена в начале восстановительного периода с последующим снижением (пунктир на рис. 72). При относительно небольших холодных присадках этот период может быть проведен при постоянно подводимой мощности (сплошная линия на рис. 72).

Температура металла в восстановительный период замеряется обычно термопарой погружения не менее двух раз: после наводки основного шлака и перед выпуском после тщательного перемешива­ ния металла и шлака при включенной печи.

2 8 3