Современные сталелитейные цехи для производства крупных кузнечных слитков

Особенности технологии плавки стали в ДСП для производства крупных слитков

Одной из особенностей работы сталеплавильных цехов является широкий сортамент марок стали для кузнечных слитков, который можно условно разбить на следующие группы:

• углеродистые (Сталь 10-60);
• низколегированные (хромистые, хромоникелевые, хромоникельмолибденванадийсодержащие конструкционные);
• высококачественные (32ХМ1А, 34ХН3МФА и пр.);
• низколегированные с требуемым уровнем углеродного эквивалента и с узкими пределами состава;
• нержавеющие ферритные и аустенитные марки стали.

По результатам работы одного из машиностроительных заводов Украины установлено, что в течение года в сталелитейном цехе выплавили около 150 марок стали. Доля различных марок в общем объеме выплавленной стали составила:

• углеродистые - 22%;
• низко- и среднелегированные - 77%;
• высоколегированные - около 1%.

При этом, учитывая широкую географию поставки металлопродукции, качество стали по требованию заказчика должно соответствовать одной из принятых в мире системе стандартов (табл.1.4). Кроме того, по требованию заказчика, металлопродукция может быть подвергнута одному или нескольким специальным методам контроля качества металла: ультразвуковому контролю, контролю состава и распределения неметаллических включений, цветной дефектоскопии и т.п.

Таблица 1.4 - Ориентировочный сортамент марок стали сталелитейного цеха

Металлошихта и применение легированных отходов. Сортировка оборотного стального лома по химическому составу не представляет трудностей, так как данный лом (литники, обрезь и стружка), как правило, является металлоотходами собственного производства. Отходы легированных и высоколегированных марок стали, содержащие дорогостоящие элементы (молибден, никель, ванадий, хром и др.) тщательно сортируют и хранят в отдельных коробах с соответствующей маркировкой.

При плавке методом переплава отходов шихту составляют с таким расчетом, чтобы наиболее полно использовать легирующие элементы. При плавлении стремятся ограничить окислительные процессы в рабочем пространстве печи. Вместе с тем, отсутствие развития окислительных процессов обусловливает невозможность удаления углерода, фосфора, водорода и азота, содержащихся в шихте. Поэтому шихтовка плавки имеет ряд особенностей:

• среднее содержание углерода в шихте должно быть на 0,03-0,06% ниже, чем в готовой стали;
• содержание фосфора, как правило, не выше 0,015-0,020%;
• среднее содержание каждого из легирующих элементов в шихте не должно превышать нижний марочный предел.

Угар отдельных элементов при плавлении обычно определяют опытным путем. Для ориентировочных расчетов рекомендуется пользоваться величинами угара, приведенными в табл. 1.5.

Таблица 1.5 - Ориентировочные величины угара элементов металлошихты при выплавке в ДСП

При переплаве отходов с высоким содержанием хрома, вольфрама, ванадия, ниобия или марганца печной шлак скачивают только после предварительного диффузионного раскисления его порошком ферросилиция, алюминия или силикокальция.

Масса плавки и развес слитков. Организация работы разливочной канавы не вызывает затруднений при разливке стали в слитки, масса каждого из которых существенно меньше массы плавки. В сталеплавильном цехе всегда имеется возможность выбрать и сгруппировать из портфеля заказов несколько типоразмеров слитков одной марки стали, с массой равной массе плавки.

В случае же отливки слитков, масса которых превышает массу плавки, наряду со сложностью организации внепечной обработки и наполнения изложницы возникает ряд проблем, которые связаны с технологией выплавки стали.

Во-первых, необходимо обеспечить четкий график выплавки металла. Это обстоятельство обеспечивается, как правило, соответствующим подбором металлошихты и энергетическими возможностями плавильного агрегата.

Во-вторых, для уменьшения химической неоднородности, имеющей большое развитие в таких слитках, химический состав металла последующих плавок корректируют относительно первой. Так, например, считается, что сталь первой плавки должна содержать углерода на 0,03—0,05% выше маркировочного анализа, а второй (третьей)— меньше на 0,02—0,03%. При этом концентрация вредных наиболее ликвирующих элементов - серы и фосфора должна быть минимальна.

Таким образом, эксплуатация современной высокопроизводительной дуговой печи в условиях производства крупного стального слитка в сравнении с выплавкой стали массового сортамента имеет ряд особенностей, которые несколько снижают ее технико-экономические показатели:

• широкий марочный сортамент стали несколько ограничивает возможность применения плавки с «болотом»;
• ограниченные возможности широкого применения технического кислорода и работы с длиной дугой под пенистым печным шлаком при переплаве легированных отходов.
• необходимость увеличения продолжительности обработки жидкого металла для раскисления шлака и ввода прокаленных ферросплавов в ванну печи;

Однако затраты, связанные с сокращением компании футеровки ванны печи и повышением расхода электроэнергии, не являются существенными при производстве металлопродукции с высокой добавленной стоимостью.