Выплавка стали методом переплава легированных отходов без окисления
При расчете шихты на плавку стремятся использовать максимальное количество отходов данной марки стали или наиболее близких по составу марок. Если же таких отходов мало, то нехватка легирующих компенсируется либо ферросплавами, либо отходами других марок.
При переплаве углерод и фосфор почти не окисляются, поэтому содержание фосфора в шихте не должно превышать допустимых пределов в готовой стали, а содержание углерода вследствие возможного науглероживания от электродов и из шлака должно быть на 0,05 - 0,10 % ниже, чем в готовой стали (но не менее 0,08 - 0,1 %). В связи с этим в состав шихты, кроме собственных отходов или отходов близкой по составу стали, вводят мягкое железо или низкоуглеродистые отходы с низким содержанием фосфора. При необходимости использования феррохрома и ферровольфрама их вводят во время завалки, причем ферровольфрам дают под электроды, а феррохром на откосы.
С целью раннего образования шлака для защиты металла от окисляющего действия атмосферы и науглероживания электродами шлакообразующие вводят вместе с шихтой во время завалки, а после начала образования колодцев их забрасывают под электроды.
Отсутствие кипения металла делает невозможным удаление газа из металла, поэтому при выплавке стали методом переплава особое внимание уделяют состоянию шихтовых материалов: они должны быть сухими, лом не проржавленным, шлакообразующие и легирующие добавки прокалены. Но даже при соблюдении этих мер предосторожности на плавках методом переплава содержание азота в металле увеличивается. Предотвратить насыщение металла азотом и даже уменьшить его содержание по сравнению с исходным можно введением с шихтой известняка вместо извести в количестве 1,0—1,5 % от массы шихты. Образующийся при его диссоциации диоксид углерода СО2 выделяется в виде пузырей и дегазирует металл. Для этой же цели до 2 % известняка вводят в процессе плавления шихты.
Даже при отсутствии окислительного периода часть легирующих элементов окисляется в период плавления, поэтому при выплавке стали с высоким содержанием хрома, вольфрама или ванадия шлак не скачивают. Скачивание шлака периода плавления при выплавке этих марок стали можно производить лишь после раскисления при необходимости науглероживания, при получении магнезиального шлака или повышенном содержании марганца. В остальном, технологический процесс производится как обычно. Для расчета можно принимать общий угар металла равным 3 - 4%. При выплавке стали методом переплава усвоение легирующих элементов из шихты ориентировочно составляет, %:
Аl О, Тi 0 - 10; Si 50 - 70; V 70 - 80; Мn 70 - 80; Сr 85 - 90; W 90 - 95.
Благодаря этому значительно сокращается расход ферросплавов, уменьшается количество вводимых добавок и длительность восстановительного периода. С учетом отсутствия окислительного периода производительность печи возрастает на 15 - 20 %. Кроме того, уменьшается расход электроэнергии, электродов, огнеупоров, раскислителей, шлакообразующих, снижется себестоимость стали.
Легирующие добавки загружают в печь вместе со всей шихтой, кроме легко окисляющихся сплавов ванадия и титана, которые вводят в конце восстановительного периода. На подину дают известняк, плавиковый шпат или шамот. При загрузке шихтовых материалов в печь тугоплавкий ферровольфрам следует загружать в центр печи, а феррохром, легко поглощающий углерод, следует давать ближе к откосам. Наличие окиси кальция в шлаке в период плавления шихты позволяет связать до 30% Р, имеющегося в металле. Окислы железа, необходимые для дефосфорации, вносятся шихтой в виде окалины и образуются при окислении железа воздухом. Если состав металла по расплавлении близок к расчетному, то, не скачивая шлак, приступают к обработке (раскислению) его молотым коксом, древесным углем, ферросилицием и алюминием— в зависимости от содержания в стали углерода и кремния. Легирующие элементы при этом восстанавливаются из окислов шлака и переходят в металл. Восстановительный процесс проводят под белым или карбидным шлаком. Металл легко раскислить, так как ванна содержит мало кислорода. Продолжительность восстановительного периода может быть сокращена на 20—30 мин, так как приходится присаживать меньше легирующих добавок и меньше времени требуется для раскисления и десульфурации металла.
По сравнению с плавками с окислением продолжительность плавки без окисления сокращается на 1 ч за счет окислительного периода и на 30 мин за счет восстановительного периода, что увеличивает производительность электропечей на 19—20% и сокращает расход электроэнергии на 12—15%.