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

в 100 раз с пятибалльной шкалой. Чем выше балл, тем грязнее сталь по'неметаллическим включениям. Согласно ГОСТ 801—61, загряз­ ненность шарикоподшипниковой стали, поставляемой в горячека­ таном состоянии (круг 130 мм), не должна превышать: по оксидам 3 балла, по сульфидам 2,5 балла и по глобулям 3 балла.

Всоответствии с характером основных требований, предъявляе­ мых к шарикоподшипниковой стали, необходимо проводить плавку так, чтобы обеспечить получение чистой стали. Шарикоподшипни­ ковая сталь ШХ15 выплавляется с окислением на свежей шихте и методом переплава отходов. В цехах, оборудованных электропечами для выплавки синтетического шлака, шарикоподшипниковая сталь обрабатывается в ковше этим шлаком.

Шарикоподшипниковую сталь можно выплавлять только на элек­ тропечах с хорошим состоянием футеровки, без ям на подине или сор­ ванных откосов. Электропечь также должна быть хорошо гермети­ зирована. Шихта составляется из 80—90% крупного и среднего угле­ родистого лома, 10—20% мелких углеродистых отходов. Часть лома (до 30%) иногда заменяется передельным чугуном. В шихту не должны попадать хромистые и кремнистые отходы, а также ржавые отходы и стружка. Избыток углерода в шихте Составляет 0,4—0,6%, т. е. в шихте должно содержаться 1,35—1,55% С.

Взавалку также дают известь в количестве около 1—2% от массы шихты. Порядок загрузки аналогичен описанному ранее. После появления в центре печи расплавленного металла в печь приса­

живают 0,8—1,0% извести, 0,1—0,2% плавикового шпата и 0,1 — 0,2% шамотного боя. Во время плавления в печь периодически загружают железную руду: первую порцию в количестве 0,4—0,6% за 30—40 мин, вторую в количестве 0,8—1,0% за 20—30 мин и, на­ конец, третью порцию в количестве 0,4—0,6% за 15—20 мин до окон­ чания расплавления. Подобные операции обеспечивают получение в период плавления достаточно жидкоподвижного пенистого шлака, который большей частью самотеком сходит из печи.

После расплавления ванну тщательно перемешивают и отбирают пробу металла на полный анализ (С, Mn, Р, S, Сг, № и Си). В первой пробе должно быть углерода не менее 1,05%, хрома не более 0,4%, меди не более 0,25%, никеля не более 0,25%. При низком содержании углерода или при содержании хрома, никеля и меди выше указан­ ных пределов плавку переводят на другую марку стали.

Окислительный период начинается при достаточно нагретом ме­ талле и проводится интенсивно со сходом шлака самотеком через порог. Окисление ванны проводится железной рудой и газообраз­ ным кислородом. Количество выгоревшего в окислительный период углерода должно быть не менее 0,20% при средней скорости окисле­ ния, считая от начала окислительного периода до скачивания шлака, не менее 0,3%/ч.

В этот период каждые 10—12 мин отбирают пробы металла для определения содержания углерода, марганца и фосфора. При содер­ жании углерода не менее 0,75% и фосфора не более 0,015% спустя 10 мин после дачи последней порции железной руды или прекраще­

3 0 2

О составе шлака по ходу плавки необходимо знать следующее: а) после наведения белого шлака содержание FeO не должно превы­ шать 0,50%; б) перед присадкой феррохрома содержание FeO не должно превышать 0,40%, а содержание СаС2 должно быть в пределах 0,5—1,5%; в) после окончания раскисления ванны молотым ферро­ силицием содержание FeO и СаС2 порознь должно быть менее 0,30%, а СаО — не ниже 55%; г) перед выпуском плавки после раскисления металла кусковым алюминием и перемешивания ванны содержание FeO и СаС2 по отдельности должно быть не более 0,50%. Оптимальная температура металла при выплавке стали в 30—50-т электропечах с последующей разливкой сифонным способом на слитки развесом 2—4,5 т должна составлять: перед полным скачиванием окислитель­ ного шлака 1580—1610° С, после наведения белого шлака 1560— 1580° С, перед выпуском из печи 1560—1580° С, в ковше 1530—1550° С.

При проведении плавки методом переплава шихту составляют из отходов шарикоподшипниковой стали. Часть отходов этой стали можно заменять отходами других хромистых сталей, а также отхо­ дами углеродистой стали в количестве не более 20%.

Во время плавления после появления в центре печи расплавлен­ ного металла присаживают известь в количестве (5—8 кг/т). За 20— 35 мин до полного расплавления ванну перемешивают и отбирают пробу металла на полный анализ. При достижении температуры ме­ талла в пределах 1550—1570° С из печи скачивают шлак.

Кначалу периода рафинирования содержание углерода, марганца

ифосфора в металле должно быть не более 0,92, 0,33 и 0,020% соот­

ветственно. Если содержание одного из указанных элементов выше, чем нужно для нормального проведения плавки, в печь присаживают железную руду или ванну продувают кислородом для частичного окисления. После того, как железная руда прореагирует, отбирают пробу металла и при получении удовлетворительного анализа ванну раскисляют чугуном и затем приступают к скачиванию шлака.

При проведении плавок методом переплава предварительное рас­ кисление металла чугуном, коксом, кусковым ферросилицием, фер­ ромарганцем и кусковым алюминием производят так же, как и на плавках с окислением. Недостающее количество хрома вносят в ванну феррохромом после раскисления шлака коксом. В остальном рафинировку металла проводят так же, как на плавках с окислением. Отличие состоит только в расходе молотого ферросилиция: 1,8— 2,0 кг/т вместо 2,0—2,5 кг/т в плавках с окислением.

Вслучае обработки стали в ковше синтетическим шлаком плавку

вэлектропечах проводят как с полным окислением, так и методом переплава. Расплавление и окислительный период проводятся по обычной технологии.

Диффузионное раскисление металла в печи шлаком не проводится. Поэтому содержание окислов железа в шлаке вплоть до выпуска остается высоким. Окончательное раскисление металла ферросили­ цием и алюминием проводят во время выпуска в ковше.

Выплавка конструкционной хромоникелевой стали. Хромонике­ левые стали (20 ХН — 50 ХН, 12ХНЗ, 12Х2Н4А и др.) выплавляют

304

в основной электропечи как с окислением на свежей шихте, так и методом переплава. Шихту составляют из углеродистых отходов (50—60%), отходов сталей хромоникелевых марок (40—50%), ме таллического никеля и науглероживателя (кокса или электродного боя). По расплавлении содержание углерода в металле должно быть не менее 0,30% при выплавке низкоуглеродистой стали (20ХН, 12ХНЗА, 12Х2Н4А и т. д.), не менее 0,50% при выплавке средне­ углеродистой стали марок типа 40ХН, 45ХН и не менее 0,60% при выплавке стали 50ХН. В завалку вместе с металлической частью шихты дают около 2% извести.

После расплавления примерно 2/3 шихты и появления в центре печи жидкого металла в печь загружают железную руду. Для уско­ рения расплавления куски шихты подрезают кислородом. Расход железной руды составляет 12—15 кг/т. Необходимо добиваться, чтобы шлак сходил самотеком через порог. После окончания присадок железной руды металл и шлак перемешивают и отбирают пробу ме­ талла для определения его состава.

В процессе плавления должно сойти 70—80% шлака. За 10— 15 мин до полного расплавления в печь присаживают 10—15 кг/т извести, 5—6 кг/т железной руды. К моменту расплавления этих присадок обычно заканчивается и расплавление шихты. По расплав­ лении отбирают пробу металла на полный анализ и затем начинают окислительный период. Ванну окисляют железной рудой или газо­ образным кислородом. Средняя скорость окисления углерода, счи­ тая с момента расплавления до начала скачивания окислительного шлака, должна быть не менее 0,3%/ч, а количество выгоревшего углерода за этот период должно составлять ^0,20% .

Через каждые 10—15 мин в окислительный период отбирают пробы металла на содержание углерода, марганца и фосфора. При достижении в металле содержания углерода на 0,07—0,10% ниже среднезаданного в готовой стали и содержания фосфора не выше 0,015% после ввода последней порции железной руды или после окончания продувки ванны кислородом дают 10-мин выдержку; затем отбирают пробы и скачивают полностью окислительный шлак. Продолжительность окислительного периода, включая и скачивание шлака, не превышает 1,5 ч.

После скачивания окислительного шлака, если требуется, наугле­ роживают металл электродным боем или коксом, затем осуществляют осадочное раскисление металла кусковым силикомарганцем из рас­ чета ввода марганца на нижний предел. Раскисление вместо силикомарганца можно проводить кусковым ферромарганцем и ферроси­ лицием.

Предварительно раскисленная ванна покрывается шлаковой смесью, составленной из извести, плавикового шпата, шамотного боя и иногда дополнительно кварцита (20—25, 3—5, 3—5 и 3—5 кг/т соответственно). После расплавления шлаковой смеси отбирают пробу металла, замеряют температуру термопарой погружения и присажи­ вают феррохром на нижний предел заданного состава с учетом оста­ точного содержания хрома в металле,

После присадки феррохрома шлак раскисляют смесью, состоящей из коксика (0,6—1,2 кг/т) и порошкообразного ФС75 (1,8—2,0 кг/т). В дальнейшем раскисление шлака ведут только порошком ФС75, общий расход которого составляет примерно 3,5—5,0 кг/т. Должен быть получен белый рассыпающийся в порошок шлак с содержанием не более 0,6—0,8% FeO. Для корректировки состава шлака исполь­ зуют коксик.

Через 15—20 мин после присадки феррохрома производят тща­ тельное перемешивание металла, и с интервалом в 5 мин отбирают три пробы металла. По получении данных экспресс-анализа проводят корректировку содержания примесей на среднее их содержание в данной стали. Содержание кремния в металле к моменту выпуска доводят до 0,25—0,28% присадкой порошкообразного ферросили­ ция. За 5—6 мин до выпуска после замера температуры металла термо­ парой погружения и определения его раскисленности по поведению в стаканчике отбирают пробу шлака на содержание FeO, которое не должно превышать 0,5—0,7%.

За 2—5 мин до выпуска металл раскисляют кусковым алюминием, прикрепляемым к штангам. Расход алюминия зависит от марки выплавляемой стали и требуемой величины зерна. Например, при выплавке стали марок 20ХН—50ХН расход алюминия составляет

0,4—0,5 кг/т, а при выплавке 12XFI2A—ЗОХНЗА — уже 0,8—1,0 кг/'т

ит. д. Перед выпуском металл и шлак тщательно перемешивают.

Вслучае микролегирования стали титаном (до 0,10%) и бором (0,002—0,005%) во время выпуска в ковш забрасывают ферротитан

иферробор или ферроборал в кусках размером до 70 мм.

Впоследнее время на ряде отечественных заводов некоторые легированные стали выплавляют одношлаковым процессом без ска­ чивания окислительного шлака и с добавкой металла под этот или слабовосстановительный шлак при окончательном раскислении ме­ талла в ковше. Длительность плавки сокращается на 10—15%, расход электроэнергии — на 5—10%.

Выплавка быстрорежущей стали. Высокая твердость инструмен­ тальной стали достигается увеличением в ней содержания углерода

исоответствующей термообработкой. Поэтому все инструментальные стали, в том числе и быстрорежущие, являются высокоуглеродистыми. Содержание более 0,03% серы и фосфора повышает хрупкость стали. Марганец и никель увеличивают количество остаточного аустенита

изатрудняют термообработку стали. Поэтому содержание этих эле­ ментов в быстрорежущей стали допускается только до 0,4% каждого. Особо неприятным является неравномерное распределение в стали карбидов, так как это вызывает неравномерную твердость. Самое

надежное мероприятие по уменьшению карбидной неоднород­ ности — разливка стали в слитки малого развеса. Поэтому быстро­ режущую сталь разливают в слитки относительно небольшой массы (200—750 кг). По этой же причине ее преимущественно выплавляют в 5—10-т дуговых электропечах.

Плавку ведут либо переплавом легированных отходов с продув­ кой кислородом, либо переплавом без окисления. Необходимо иметь

306