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

ках. Качество металла оставалось на уровне требований технических условий.

При выплавке конструкционных сталей сокращения продолжи­ тельности восстановительного периода можно достигнуть путем глу­ бинного раскисления металла алюминием. В некоторых случаях вообще отказываются от восстановительного периода, проводя плавку одношлаковым процессом.

Г Л А В А X X I I I

ВЫПЛАВКА СТАЛИ В ОСНОВНЫХ ДУГОВЫХ ЭЛЕКТРОПЕЧАХ

Способ выплавки стали с окислением на свежей шихте характе­ рен наличием всех периодов плавки в дуговой печи — от загрузки до выпуска с четким разграничением каждого из них. Описание физико-химических процессов отдельных периодов и технологии их проведения даны в предыдущих главах. При назначении марки стали для выплавки следует учитывать состояние печи и не назна­ чать выплавку стали с повышенной тепловой нагрузкой как по тем­ пературному режиму, так и по продолжительности сразу после ремонта печи. Легированные стали особо ответственных марок це­ лесообразно начинать плавить через 3—5 плавок после полного ремонта стен электропечи.

Выплавка стали на свежей шихте с окислением — наиболее рас­ пространенный способ. В то же время продолжительность плавки при этом методе максимальная. Поэтому интенсификация процесса необходима для увеличения производства электростали в целом.1

1.ВЫПЛАВКА СТАЛИ МЕТОДОМ ПЕРЕПЛАВА

Вокислительный период в металлической ванне окисляются такие элементы, как кремний, марганец, хром, ванадий и др. Обра­ зующиеся окислы переходят в шлак и удаляются из печи. С целью максимального использования легирующих элементов шихты плавку можно вести без окислительного периода методом переплава.

Отсутствие окислительного периода при методе переплава обус­ ловливает невозможность удаления углерода и фосфора, содержа­ щихся в шихте. Поэтому содержание этих элементов в шихте должно быть ниже, чем в готовой стали. Шихту составляют из 60—80% леги­ рованных отходов и 20—40% мягкого железа, а также из ферро­ сплавов. Мягкое железо (МЖ) используется в виде специально вы­ плавленных заготовок. Экономически целесообразно заменять мяг­ кое железо отходами низкоуглеродистой и низкофосфористой стали.

Впроцессе плавки металл частично науглероживается от электро­ дов, раскислителей и легирующих добавок. Поэтому содержание углерода в шихте должно быть примерно на 0,03—0,06% ниже, чем в готовой стали. Содержание фосфора в шихте должно быть не выше 0,015—0,020%. Содержание легирующих элементов в шихте должно

быть близко к нижнему пределу, требуемому техническими условиями на данную марку.

При загрузке шихты тугоплавкие составляющие (мягкое железо, ферровольфрам) следует загружать на середину ванны под электро­ ды, а феррохром, способный науглероживаться от электродов, ближе к откосам.

В процессе плавления некоторые элементы шихты окисляются в той или иной степени кислородом воздуха и окислами, содержа­ щимися в шихтовых материалах. Для ориентировочных расчетов можно принимать следующие величины угара элементов, %;

Для ©шлакования образующихся окислов в период плавления вводят известь в количестве 1,5—2% от массы металла.

Состав шлака в конце плавления колеблется примерно в следую­

расплавлении отсутствуют окислы ценных легкоокисляющихся эле­ ментов, шлак скачивают и наводят белый, карбидный или другой шлак (согласно технологическим инструкциям выплавки данной марки стали). Если в составе шлака имеются окислы ценных леги­ рующих элементов (вольфрама, хрома, ванадия), шлак обрабатывают молотым ферросилицием или коксом. Это позволяет большую часть окислов указанных элементов восстановить. Затем скачивают шлак

иначинают восстановительный период по той же технологии, что и

вплавках с окислением.

При ведении плавок без окисления на шихте, состоящей из высо­ колегированных отходов, вследствие отсутствия кипения ванны со­ держание водорода и азота в стали может повыситься, а качество стали ухудшиться. Для обеспечения дегазации металла переплав легированных отходов ведут с частичным окислением углерода газообразным кислородом.

Шихту составляют таким образом, чтобы содержание углерода в металле по расплавлении было на 0,10—0,25% выше конечного содержания углерода в стали, а содержание фосфора ниже допускае­ мого в стали. Расчетное содержание кремния в шихте при выплавке стали с содержанием хрома до 6% должно быть в пределах 0,40— 0,60%, а при выплавке высокохромистой стали (>6% Сг) — в пре­ делах 0,90—1,40%. Наличие кремния в шихте ускоряет ее расплав­ ление при продувке кислородом. При загрузке лома, легированного алюминием, расчетное содержание кремния соответственно сни­ жается.

Продувать ванну кислородом начинают после полного расплавле­ ния при выключенной печи и заканчивают при достижении содержа­ ния углерода, обеспечивающего нормальное проведение рафинировки и получения заданного химического состава. По окончании продувки металл обычно раскисляют силикомарганцем и дают на-

290

гретый феррохром. Иногда для охлаждения ванны подсаживают кусковую шихту того же состава (или близкой по составу) в коли­ честве до 5% от массы шихты. Печь включают и продувочный шлак, содержащий большое количество окислов хрома, раскисляют дроб­ ленным силикохромом (10—30 кг), порошкообразным ферросилицием (5—7 кг/т) и алюминием (1—2 кг/т) в смеси со свежеобоженной из­ вестью (20—25 кг/т).

После восстановления хрома из шлака последний скачивают и наводят основной шлак, который обрабатывают порошкообразным ферросилицием, силикокальцием или коксом до получения белого рассыпающегося шлака. Возможность проведения дегазации металла позволяет рекомендовать этот метод выплавки при производстве ста­ лей с повышенным содержанием хрома и прежде всего нержавеющих и им подобным сталей.

2. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТ ПРИ ВЫПЛАВКЕ С ОКИСЛЕНИЕМ И ПЕРЕПЛАВОМ

При выплавке стали методом переплава исключается окислитель­ ный период, что, без сомнения, приводит к сокращению общей дли­ тельности плавки. В то же время длительность расплавления шихты в этом случае, как правило, возрастает, что объясняется наличием в шихте относительно тугоплавкого мягкого железа. В целом по данным работы электропечей разной емкости длительность плавок переплавом на 8—35% меньше, чем плавок с окислением (табл. 46), и соответственно увеличивается производительность печи. На плав­ ках без окисления одновременно на 10—20% уменьшается удель­ ный расход электроэнергии и на такую же величину снижается удель-

ный расход электродов. Стойкость футеровки стен возрастает на 10—20 плавок, что приводит к снижению удельного расхода огнеу­ поров. Особенно важным преимуществом этого метода является высокая степень использования легирующих элементов, содержа­ щих в отходах, что снижает расход ферросплавов и значительно уменьшает себестоимость стали.

В то же время при переплаве нельзя удалить фосфор из металла. Однако отходы легированной стали, особенно электростали, обычно содержат мало фосфора (не более 0,015—0,020%). Такие отходы можно без особого труда применять в плавках без окисления.

не уступает качеству стали, выплавленной с окислением. В других случаях, например при плавке стали 12Х2Н4ВА, пластические свой­ ства стали, выплавленной без окисления, несколько ниже, чем при выплавке стали с окислением. Можно полагать, что метод выплавки стали не оказывает столь решающего влияния на ее качество, как качество исходной шихты, технология проведения восстановитель­ ного периода, разливка и т. д. В целом качество стали, выплавлен­ ной по обоим сравниваемым способам, отвечает требованиям, предъяв­ ляемым к ней техническими условиями.

Количество легированных отходов, поступающих в электроста­ леплавильные цехи из кузнечных, прокатных и других цехов и от машиностроительных заводов, достигает 50—60% от производства стали. Учитывая определенные технико-экономические преиму­ щества выплавки стали методом переплава, этот способ находит ши­ рокое применение на отечественных заводах.

Показатели для плавок, проводимых на легированных отходах с окислением газообразным кислородом, среднее между показателями для переплавных плавок и плавок с окислением на свежей шихте.

3. СОРТАМЕНТ УГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ

По степени раскисленности, т'. е. содержанию растворенного в металле кислорода, углеродистая сталь может быть кипящей, полуспокойной и спокойной.

Кипящей сталью называется неполностью раскисленная сталь, при застывании которой в изложнице продолжает протекать реак­ ция окисления углерода. Выделяющиеся пузыри окиси углерода при кристаллизации слитка создают своеобразное кипение стали в изложнице. Часть газовых пузырей остается в слитке и они ком­ пенсируют уменьшение объема металла при затвердевании. При прокатке газовые пузыри завариваются. Поэтому слиток кипящей стали не имеет сосредоточенной усадочной раковины. Это обстоя­ тельство позволяет уменьшить обрезь головной части слитка, а сле­ довательно, уменьшить расходные коэффициенты при прокатке на тонну годного металла и снизить его себестоимость.

292