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

в виду, что молибден и вольфрам в быстрорежущей стали до неко­ торой степени взаимозаменяемы на основании следующего соотноше­ ния: 1% Мо заменяет 2% W. Содержание молибдена в стали марки Р18М предусматривается до 1%, в стали марки РЭМ— 0,6%.

При переплаве легированных отходов с продувкой кислородом шихту составляют из отходов выплавляемой стали или других от­ ходов, подходящих по химическому составу (не более 80%), расчет­ ного количества ферровольфрама и мягкого железа. В шихту можно вводить отходы хромалюминиевых сталей Х13Ю и др. При выплавке молибденсодержащей быстрорежущей стали в заралку можно да­ вать отходы конструкционной молибденсодержащей стали, например 38ХМЮА.

Мягкое железо и ферровольфрам подбирают с "минимальным со­ держанием фосфора. При отсутствии легированных отходов шихту составляют из чистых по фосфору углеродистых отходов, ферроволь­ фрама и феррохрома. Ферровольфрам при загрузке дают поверх остальной шихты в центр, что обеспечивает его более быстрое рас­ плавление, феррохром загружают ближе к стенкам.

Перед завалкой металлической шихты на подину загружают шла­ ковую смесь в количестве 1—1,5% из извести, шамота и плавикового шпата. Плавление ведут при максимальной мощности трансформатора. По расплавлении основной массы шихты начинают продувку кисло­ родом. Для обеспечения более быстрого плавления тугоплавкой вольфрамсодержащей шихты перед продувкой желательно иметь

вванне около 0,6% Si. Продувка газообразным кислородом ведется до полного расплавления всей шихты и окисления излишнего угле­ рода. После продувки ванну тщательно перемешивают, отбирают пробу металла на химический анализ и приступают к раскислению. С целью максимального использования легирующих элементов шихты окислительный шлак не спускают.

Началом периода рафинирования ванны можно считать момент присадки первой порции раскислительной смеси из кокса и молотого ферросилиция. В начале рафинирования для получения шлака нор­ мальной консистенции присаживают соответствующее количество извести. После получения анализа на содержание углерода в первой пробе по расплавлении присаживают расчетное количество ферро­ хрома.

Рафинирование проводят без скачивания шлака, чтобы уменьшить потери легирующих элементов. Скачивание шлака возможно только

вслучае неудовлетворительной основности, получении магнезиаль­ ного шлака или при необходимости науглероживания металла. Рафинировку проводят под белым или карбидным шлаком, но пе­ ред выпуском карбидный шлак обязательно переводят в белый.

Легирование металла ванадием и корректировка по содержанию вольфрама проводится не позднее, чем за 15—20 мин до выпуска. За 2—3 мин до выпуска металл раскисляют кусковым алюминием в количестве 0,3 кг/т. Выпуск металла производится совместно со шлаком. Продолжительность рафинировки составляет 1 ч 30 мин —2 ч. Температура металла в ковше при разливке сифоном

так же, как и при выплавке с окислением кислородом с той только разницей, что хромалюминиевые отходы вообще не используют. Ванну не продувают кислородом. В связи с этим в конце расплавле­ ния необходимо энергично перемешивать металл для более быстрого расплавления ферровольфрама. После полного расплавления шихты начинают раскисление шлака. В остальном процесс ведут, как и в слу­ чае выплавки, на легированных отходах с окислением кислородом.

Поскольку продолжительность расплавления тугоплавких воль­ фрамсодержащих отходов и ферровольфрама без пордувки ванны кислородом заметно возрастает, плавки без окисления в настоящее время проводят только в случае отсутствия или недостатка кислорода.

Выплавка нержавеющей стали. Процесс химического или электро­ химического разрушения металлов вследствие взаимодействия их с внешней средой, как известно, называется коррозией. Введение в сталь 12% Сг и более делает ее коррозионностойкой в атмосфере воздуха и многих других промышленных средах. Наличие хрома в стали создает очень тонкую, но достаточно прочную и непроницае­ мую пленку окислов. При этом хром должен быть равномерно рас­ творен в железе. Образование карбидов обедняет твердый раствор хромом и понижает сопротивление коррозии. Разнообразие предъяв­ ляемых к подобной стали требований обусловливает необходимость производить несколько типов нержавеющей стали, которые в основ­ ном разделяются на аустенитные (хромоникелевые) и ферритные (хромистые).

Высокими антикоррозионными свойствами обладают хромонике­ левые стали, содержащие 17—19% Сг и 8—11% Ni; у этих сталей образуется однофазная аустенитная структура после закалки при 1150° С в воде. Содержание углерода должно быть ниже предела его растворимости в аустените при комнатной температуре, т. е. не более 0,05—0,06%. При более высоком содержании углерода он выделяется из раствора и образует карбиды хрома. Располагаясь по границам зерен аустенита, карбиды обедняют его хромом и в стали появляется склонность к межкристаллитной коррозии, которая на­ рушает связь между зернами. Для уменьшения развития межкристал­ литной коррозии в хромоникелевую сталь вводят сильные карбидо­

ряются в аустените при закалке. Поэтому такие стали, как Х18Н10Т, Х18Н9Т и им подобные находят широкое применение.

Однако необходимо иметь в виду, что в местах, обедненных угле­ родом, появляется феррит или a -фаза, содержание которой выше некоторого предела затрудняет горячую механическую обработку. Содержание a -фазы увеличивают такие элементы, как кремний, алю­ миний, хром и титан, а уменьшают никель и марганец. Поэтому со­ держание хрома в готовой стали должно быть ближе к нижнему пре­ делу, а содержание никеля и марганца — ближе к верхнему пределу.

308

Для улучшения обрабатываемости нержавеющей стали в нее иногда добавляют около 0,50% Se, что обеспечивает хорошее отде­ ление стружки.

Стали с содержанием хрома выше 13% и низким содержанием углерода (менее 0,15% и тем ниже, чем ниже содержание хрома) относятся к ферритному классу (марки 0X13, 0X28 и др.). Они не испытывают превращений при нагревании и, следовательно, при термообработке не измельчается зерно, так как отсутствует у~*~7 а- превращение. Такие стали характеризуются крупнозернистостью. Самой дешевой нержавеющей сталью является сталь с содержанием

11 —14% Сг и до 0,25% С (1X13 и др.).

Потребление нержавеющей стали непрерывно возрастает. Это обстоятельство позволяет в большинстве случаев наладить производ­ ство нержавеющей стали на специализированных печах. Если по размерам заказов подобную специализацию нельзя осуществить, то выплавку нержавеющей стали нужно проводить кампаниями. После холодного ремонта печи выплавка нержавеющей стали возможна только, начиная с пятой плавки, после выпуска низкоуглеродистой стали.

Следует иметь в виду, что при выплавке нержавеющих сталей марок Х17Н13М2Т и X17H13M3T никель, ферротитан и ферромо­ либден необходимо контролировать на содержание таких вредных примесей, как свинец, олово, сурьма, мышьяк и висмут. Из имею­ щихся партий ферросплавов необходимо подбирать партии с мини­ мальным содержанием указанных примесей.

Выплавка нержавеющей стали осуществляется переплавом леги­ рованных отходов с окислением кислородом и на свежей шихте с окислением. При выплавке нержавеющей стали на легированных отходах с окислением кислородом шихту составляют из 70% отхо­ дов выплавляемой или другой аналогичной стали, в том числе стружки не более 30%, феррохрома и никеля по расчету и мягкого железа с минимальным содержанием фосфора. Расчетное содержа­ ние хрома в шихте зависит от конечного содержания углерода в ме­ талле.

С увеличением содержания углерода в данной стали возрастает расчетное содержание хрома в шихте. Такая закономерность вызвана тем обстоятельством, что присутствие большого количества хрома в ванне затрудняет окисление углерода до низких пределов. Рас­ четное содержание углерода в шихте должно быть не менее 0,3%, а кремния — в пределах 0,8—1,2%, так как наличие кремния облег­ чает плавление хромистых отходов. Перед завалкой на подину сле­ дует присаживать известь в количестве не менее 1,5%.

Плавление шихты ведут при максимальной мощности трансфор­ матора; за 10—15 мин до полного расплавления (до начала интен­ сивного кипения) ванну начинают продувать кислородом. Полным расплавлением шихты следует считать начало интенсивного оки­ сления углерода. По расплавлении отбирают пробу металла на пол­ ный химический анализ и продолжают продувку ванны кислородом. Продувку ванны начинают при включенной печи, а в момент заки-

309

пан'ия ванны печь отключают. Во время продувки отбирают i —2 промежуточные пробы металла на содержание углерода, хрома и никеля. Момент окончания продувки определяется по уменьшению кипения ванны и уменьшению выбивания пламени, а также сопоста­ вления анализа промежуточной пробы с продолжительностью про­ дувки после ее отбора.

По окончании продувки отбирают пробу металла и, не включая печь, раскисляют ванну силикомарганцем, и при наличии доста­ точно жидкоподвижного шлака в ванну присаживают расчетное количество подогретого феррохрома. Шлак раскисляют дробленым силикохромом или ферросилицием в кусках размером до 30 мм. Расход ферросилиция составляет около 3 кг/т. При раскислении шлака снижается его основность, и ухудшаются условия восстано­ вления из шлака окислов и марганца. Поэтому целесообразно при­ садку раскпслителей производить с добавкой извести в количестве

15—20 кг/т.

Для обеспечения попадания в суженные пределы по содержанию хрома, марганца и кремния целесообразно проводить дальнейшее раскисление при энергичном перемешивании шлака и металла. После окончания перемешивания на шлак задают вторую порцию молотого ферросилиция в количестве 3 кг/т, производят вторичное энергич­ ное перемешивание ванны, и отбирают две пробы металла с интерва­ лом в 5 мин для определения содержания углерода, хрома, никеля, марганца, молибдена.

После расплавления феррохрома и раскисления шлака последний при достаточном нагреве металла скачивают и затем наводят новый в количестве 1,5% из плавикового шпата и извести в соотношении 1 :2 — 1: 5. Шлак раскисляют алюминиевым порошком (1—2 кг/т), ферросилицием или силикокальцием. После раскисления шлака замеряют температуру металла и присаживают подогретый ферро­ титан. До 50% необходимого количества ферротитана может быть заменено металлическим или губчатым титаном, присаживаемыми в ковш. Металл в этом случае перед выпуском раскисляют алюми­ нием в количестве 1 кг/т.

При выплавке нержавеющих сталей, в которых не предусматри­ вается содержание титана, его следует присаживать из расчета введения 0,40% без учета угара. После присадки ферротитана шлак целесообразно раскислить молотым силикокальцием в количестве до 1,5 кг/т, перемешать ванну и произвести выпуск металла в ошла­ кованный ковш вместе со шлаком. Общая продолжительность рафинировки составляет 45—90 мин.

При выплавке стали на свежей шихте с окислением шихту со­ ставляют из углеродистых отходов и никеля. Плавление и окисли­ тельный период проводят, как и при выплавке конструкционных сталей, на свежей шихте. По расплавлении содержание хрома в ме­ талле должно составлять не более 0,5%, а количество окисленного углерода в окислительный период — не менее 0,30%. После скачи­ вания окислительного шлака заводят шамотный шлак в количестве 1—1,5% от массы металла, присаживают силикомарганец или ферро­

310