Файл: Пирожников, В. Е. Автоматизация контроля и управления электросталеплавильными установками.pdf

15%). Значительно сокращается при этом расход и угар раскисли­ телей и легирующих элементов.

За рубежом в сталеплавильных цехах имеется 50 таких устано­ вок, из них около 50% в США, в Японии 5 установок работает и 3 строится. СССР закупил установку ДН для Магнитогорского металлургического комбината. На Горьковском металлургическом заводе введена в эксплуатацию установка для ковшей емкостью 15 т.

Сравнение состояния внепечного вакуумирования стали на пред­ приятиях МЧМ СССР с зарубежной практикой показывает, что развитие технического прогресса в этой области у нас отстает. Наи­ более эффективно внепечное вакуумирование использовать для кипя­ щей стали, особенно в сочетании с непрерывной разливкой. В послед­ ние годы этот метод проверен на установке Ново-Тульского метал­ лургического завода, оборудованной пароэжекторным насосом.

Внепечное вакуумирование кипящей стали без легирования или с последующим легированием позволяет увеличить производитель­ ность сталеплавильных печей (мартеновских, конвертерных дуго­ вых), поскольку для раскисления металла углеродом в вакууме необходимо выпускать металл из печи с содержанием углерода на 0,04—0,06% выше, чем обычно. Наибольшее увеличение производи­ тельности печей будет при выплавке низкоуглеродистых сталей.

Внепечное вакуумирование жидкой нераскисленной стали с по­ следующим легированием и раскислением под вакуумом, осуще­ ствляемое различными методами (в ковше, порционное, струйное), не только позволяет значительно повысить качество металла благо­ даря раскислению углеродом и значительному снижению содержа­ ния кислорода (до 0,001%) и неметаллических включений, а также водорода (что важно для флокеночувствительных марок стали), но и достигнуть следующих преимуществ по сравнению с другими

способами:

1) сокращается продолжительность плавки низкоуглеродистых кипящих сталей на 10—15 мин, а спокойных и полуспокойных сталей — на 15—25 мин, что обусловлено выпуском металла из печи с более высоким содержанием углерода (на 0,04—0,05%) и ликвидацией предварительного раскисления в печи;

2) отпадает необходимость присаживать для частичного раскис­ ления ферросилиций при выплавке полуспокойных марок стали, поскольку такое раскисление достигается углеродом. При этом экономия 45% ферросилиция составит 3,5 кг на 1 т стали. Компен­ сация прочностных характеристик при отсутствии в полуспокойных сталях кремния достигается изменением содержания углерода

впределах марочного состава;

3)уменьшается угар легирующих и раскислителей при присадке

их под вакуумом: марганца на 20%, кремния и алюминия на 25—35% ; 4) имеется возможность при производстве кипящей стали (по химическому составу) и спокойной или полуспокойной (по строению литого металла) разливать металл на УНРС с получением хороших слябов и годных листов нестареющего металла с высокими вьітяж-

рими свойствами для автолиста и других назначений,

69

Весьма перспективно применение барботажа газом при вакуумной обработке жидкого металла. Для раскисления стали в вакууме наи­ более часто применяют водород, метан и природный газ. Результаты термодинамического анализа возможности раскисления жидкого железа метаном при пониженном давлении показали [36], что при продувке метаном жидкого железа содержание кислорода в нем можно снизить до весьма малых величин.

Раскислительная способность углерода в вакууме резко возра­ стает. Теоретические А и экспериментальные Б величины произве­

численных величин А, поскольку для получения низких концен­ траций кислорода процесс раскисления должен идти в течение про­ должительного времени; при этом развиваются реакции между

модействием газовой и жидкой фаз, скорость ее протекания прямо пропорциональна площади взаимодействия этих фаз и зависит не только от скорости взаимодействия кислорода с водородом на гра­

сплавов водородом должно достигаться при невысоких темпера­ турах, минимальном содержании паров воды в водороде, относи­ тельно высоком его давлении (желательно атмосферное) и возможно большей поверхности взаимодействия водорода с расплавом.

Содержание водорода после обработки СС14 (3— 15 л/т) снизилось до 1,3—2,5 см3/ 100 г.

Таким образом, применение газов и газовых смесей является одним из наиболее перспективных методов интенсификации процес­ сов рафинирования металла при атмосферном и пониженном давле­ ниях.

Развитие методов внепечной обработки стали шлаками и газами позволит осуществлять принципиально новые процессы рафиниро­ вания металла и внедрить прогрессивные схемы производства каче­

70

ственных сталей в крупных дуговых печах с осуществлением ком­ плексной автоматизации всего технологического процесса, что в свою очередь даст возможность значительно повысить производительность труда и эффективность производства, Исходя из этого, представляется целесообразным рассмотреть некоторые варианты технологии вы­ плавки наиболее характерных марок стали в крупных дуговых печах.

3. Варианты технологии выплавки стали

вкрупных дуговых печах

Сучетом повышения мощности трансформаторов и перенесения операции рафи­ нирования металла вне сталеплавильного агрегата технология плавки в общем виде

будет состоять из следующих операций: заправка футеровки печи после выпуска плавки, завалка шихты, расплавление шихты с частичным окисіением примесей, обезуглероживание ванны кислородом, удаление окисленного шлака самотеком, доводка (частичное раскисление шлака, корректировка его состава и химического состава металла), выпуск, обработка стали электропечным или синтетическим шла­ ком, вакуумом и газами.

В зависимости от марки стали и состава шихты используются те или иные тех­ нологические приемы, обеспечивающие получение металла заданных свойств при минимальных затратах на производство. В качестве примера рассмотрим технологию выплавки в крупных печах подшипниковой, конструкционной и нержавеющей стали.

Выплавка подшипниковой стали с обработкой металла «белым» шлаком

1. Металл выплавляют в печах с хорошим состоянием механизмов и оборудо­ вания, а также футеровки стен, свода, подины и выпускного отверстия (между 5-й и 60-й плавками). Уровень металла и шлака после расплавления шихты должен быть ниже порога выпускного отверстия.

3.Известь должна быть свежеобожженной и содержать не менее 90% СаО. Содержание CaF2 в плавиковом шпате должно быть не менее 80%.

4.Шихту загружают в печь сверху без подвалки или с одной-двумя подвалками.

5.Расплавление осуществляют при максимальной мощности трансформатора.

6. Содержание углерода в металле после расплавления шихты должно быть в пределах 1,10—1,40%, а температура металла перед первой пробой должна состав­ лять 1530—1540° С.

7. Расплавление совмещают с окислением. Для этого перед первой подвалкой шихты в печь в корзину после загрузки 40—50% металлошихты присаживают железную руду (10—15 кг/т) и известь (15—20 кг/т); в конце расплавления шихты и во время подрезки ее кислородом шлак должен удаляться из печи самотеком; для дополнительной дефосфорации металла разрешается присадка в печь порции железной руды (агломерата) и извести.

8.При продувке металла кислородом для обезуглероживания применяют сво­ довую кислородную фурму при температуре металла 1540—1560° С. Для интенси­ фикации процесса обезуглероживания разрешается присадка в печь небольших порций железной руды (агломерата) и извести.

9.Температура металла во время обезуглероживания не должна превышать 1580° С.

10.За время окислительного периода из металла удаляется не менее 0,15% углерода. Содержание углерода в металле перед скачиванием окислительного шлака должно быть не менее 0,85%.

71

И. Температура металла перед скачиванием окислительного шлака должна быть в пределах 1580—1600° С.

12.Продолжительность окислительного периода не должна превышать 40 мин.

13.После окончания скачивания окислительного шлака в печь присаживаются

феррохром (по расчету на нижний предел), ферросилиций Си45 (3,5 кг/т), шамот (5 кг/т).

14. Печь включают на 4—5-ю ступени. Работа печи при указанной ступени мощности трансформатора продолжается до температуры металла 1560—1580° С.

15. После включения в печь под током присаживается 21,5 кг/т извести и 5 кг/т плавикового шпата (в 1—3 приема).

16. Перед присадкой корректирующих добавок (феррохрома и ферромарганца) в печь присаживают первую раскислительную смесь (в 1—3 приема) следующего

При этом температура металла должна быть в пределах 1560—1580° С.

18.За 8—10 мин до выпуска металла в печь присаживают плавиковый шпат (4,0 кг/т).

19.После присадки плавикового шпата печь включают на повышенную сту­ пень мощности трансформатора (10—12-я ступень) на 5—8 мин. Температура металла

и белым на вид. В шлаке должно быть не менее 50% СаО, не более 12% MgO, не более 1% FeO и не более 0,5% СаС2. Продолжительность восстановительного периода —• минимальная, не более 40 мин.

22. Металл раскисляют кусковым первичным алюминием (1,5 кг/т) в ковше при выпуске плавки. Алюминий размещают в ковше на штангах, подвешенных на борт ковша таким образом, чтобы происходило равномерное раскисление металла по мере его поступления в ковш. Слив плавки из печи в ковш должен быть интенсивным и обеспечивать полный выход шлака в первой половине выпуска. Продолжительность выпуска должна быть минимальной.

23.Для осуществления эффективной обработки металла жидким шлаком раз­ меры выпускного отверстия должны быть не менее 300X300 мм.

24.Перед разливкой металл в ковше продувают аргоном через пористые (2—3)

огнеупорные вставки (пробки) в кладке днища.

25. Разливку в слитки массой 4,18 т осуществляют через сифон с применением шлакообразующих экзотермических брикетов. После наполнения на Ѵ2 высоты прибыли засыпают люнкеритную смесь.

Выплавка подшипниковой стали с обработкой металла жидким синтетическим шлаком

1.Выплавку стали ШХ15 проводят на свежей шихте. Шихту при необходимости загружают в два приема.

2.Металлическая шихта состоит из тяжеловесных углеродистых отходов про­ катных цехов (не менее 40%), углеродистого электропечного лома А2-1 (до 35%),

передельного чугуна (до 25%). Расчетное содержание углерода в шихте составляет 1,20—1,40%.

3.В завалку вводится железная руда или агломерат (25—35 кг) и известь 30— 40 (кг/т) для совмещения периодов плавления и окисления. При необходимости металл продувают кислородом. Минимальное количество окислившегося углерода должно быть не менее 0,15%.

4.В конце окислительного периода в металле должно быть не менее 0,85% С, не более 0,015% Р. Температура металла перед скачиванием окислительного шлака должна составлять 1580—1600° С.

72