Технология восстановительного периода плавки в дуговой сталеплавильной печи. Окончательное раскисление стали
Украинская Ассоциация Сталеплавильщиков

Технология восстановительного периода плавки в дуговой сталеплавильной печи. Окончательное раскисление стали

В начале восстановительного периода содержание углерода должно быть на 0,03 - 0,10% меньше нижнего предела в готовой стали. При меньшем содержании углерода необходимо науглероживание металла. Для этого на поверхность металла после скачивания окислительного шлака присаживают кокс или электродный бой и металл перемешивают. При этом усваивается 60 - 70 % углерода кокса и 70 - 80 % углерода электродного боя. Однако, такая операция нежелательна по трем причинам:

  1. она удлиняет весь процесс плавки, снижает эффективность использования агрегата и, таким образом, удорожает конечный продукт;
  2. при науглероживании поверхность металлической ванны остается открытым и металл быстро теряет тепло;
  3. при науглероживании с работающими дугами усиливается поглощение металлом газов за счет взаимодействия с возбужденными в электрической дуге атомами и молекулами газа.

Если необходимость науглероживания отсутствует, то восстановительный период начинают наведением известкового шлака из смеси извести, плавикового шпата и шамота в соотношении (СаО:СаF2:(SiO2+Al2O3)) 5:1:1 в количестве 2,0 - 3,5% от массы металла. Для быстрого проплавления шлаковой смеси в течение первых 10—15 мин после включения тока рекомендуется работать на средней ступени напряжения трансформатора. Остальную часть времени рафинирование проводят на низшей ступени напряжения, за исключением случаев присадки большого количества ферросплавов. Подводимую мощность регулируют в соответствии с температурой металла.

Из недостатков диффузионного раскисления не следует, что выдержка под восстановительным шлаком бесполезна. Восстановительный шлак препятствует поступлению кислорода из атмосферы в металл, способствует удалению неметаллических включений - продуктов глубинного раскисления и десульфурации металла. Поскольку все эти задачи в восстановительный период целесообразно решать комплексно, то в настоящее время при выплавке металла ответственного назначения широко применяют технологию, сочетающую преимущества диффузионного и глубинного раскисления.

По этой технологии после скачивания окислительного шлака на зеркало металла присаживают раскислители (ферромарганец, ферросилиций, силикомарганец, силикохром, алюминий, сплав АМС и др.). Количество присадок должно быть таким, чтобы обеспечить нижний предел содержания марганца в заданной марке стали и ввести 0,15 - 0,20 % Si и 0,05 - 0,10 % Аl. Затем присаживают шлаковую смесь и после образования жидкого шлака его обрабатывают раскислительной смесью. Первые порции раскислительной смеси наряду с порошком кокса содержат молотый ферросиликокальций, в дальнейшем количество кокса в раскислительных смесях уменьшается.

В результате обработки такими смесями в печи образуется слабокарбидный или белый шлак, содержащий < 0,6 % FеО и 50 - 60 % СаО при основности 2,5 - 3,0 и характеризующийся высокой десульфурирующей способностью. Количество кислорода в металле благодаря глубинному раскислению резко уменьшается, что увеличивает скорость десульфурации. Увеличению скорости десульфурации способствует также повышение жидкотекучести шлака при сохранении высокой основности, что достигается присадками плавикового шпата. Кроме того, плавиковый шпат может непосредственно участвовать в процессе десульфурации, образуя с серой СаS и летучее соединение SF6. Коэффициент распределения серы между шлаком и металлом составляет 15 - 40, а в наиболее благоприятных условиях достигает 60.

Десульфурации металла во время выпуска плавки способствует глубокое раскисление металла и шлака, формирование к выпуску жидкоподвижного высокоосновного шлака и слив металла вместе со шлаком мощной компактной струёй. Перед выпуском шлак разжижают присадками плавикового шпата и раскисляют порошком алюминия, а за 3—5 мин до выпуска производят операцию окончательного раскисления стали. Для чего в металлическую ванну присаживают алюминий, который, являясь сильным раскислителем, глубоко раскисляет металл.

После раскисления в стали должно оставаться 0,02— 0,05 % Аl. Такое количество растворенного алюминия необходимо для связывания поступающего во время выпуска и разливки из атмосферы кислорода и регулирования размера зерна аустенита. Установлено, что присутствие в металле избыточного алюминия делает сталь мелкозернистой. Объясняется это, по-видимому, модифицирующим влиянием выделяющихся по границам зерна при кристаллизации дисперсных включений нитрида алюминия, тормозящих рост зерен. В зависимости от состава стали и необходимости получения зерна определенного размера для окончательного раскисления вводят от 0,4 до 1,2 кг/т алюминия. После раскисления алюминием 70—90 % всех включений в стали представлены глиноземом, который при прокатке образует строчки включений, ухудшающие свойства стали, особенно в поперечном направлении, поэтому иногда для окончательного раскисления применяют и другие раскислители: ферротитан, силикокальций и др. При раскислении силикокальцием преобладающими становятся глобулярные включения, благодаря чему улучшаются механические свойства образцов, вырезанных в поперечном направлении. Окончательное раскисление алюминием и силикокальцием можно проводить также в ковше, присаживая их на дно ковша перед сливом или под струю металла.