Комбинированные способы выплавки нержавеющей стали

Интенсивное окисление хрома при низком содержании углерода вызывает необходимость большого расхода рафинированного феррохрома и затрудняет получение нержавеющей стали с 0,03 % С. Глубокое обезуглероживание высокохромистого расплава при незначительном угаре хрома может быть достигнуто (см. рис. 120) с применением методов понижения парциального давления СО, образующегося при окислении углерода. Такие методы основываются на использовании аргона или вакуумировании.

В 1968 г. в США разработан процесс аргоно-кислородного обезуглероживания AOD-process, широко применяющийся при производстве нержавеющих и жаропрочных сталей. При использовании этого процесса в дуговой печи металл расплавляют и затем заливают в конвертер. Конвертер (рис. 151) футерован основными огнеупорными материалами. С одной стороны нижней боковой части конвертера установлены 3—5 фурм для продувки аргоном. Стойкость футеровки конвертера составляет 50—100 плавок, поэтому в электросталеплавильных цехах обычно на одну электродуговую печь устанавливают три конвертера. Один из них находится в работе, второй — на охлаждении, третий — на ремонте футеровки.

Рис. 151. Футеровка 80-т конвертера AOD: а - обожженный смолодоломитовый кирпич; б - смолодоломитовый кирпич повышенного качества; в - обожженный доломитовый кирпич; г - смолодоломитовая набивная масса.

Процесс АОD ведут следующим образом. Конвертер наклоняют и заливают в него металл, расплавленный в дуговой печи (с 1,0—3,0 % С), присаживают известь для образования основного шлака и десульфурации, приводят конвертер в вертикальное положение и начинают одновременно продувку кислородом и аргоном.

Период обезуглероживания ведут в три стадии, последовательно изменяя по мере снижения содержания углерода в металле отношение количеств кислорода и аргона от 3: 1 в начале продувки до 1 : 1 в середине и 1 :2 в конце. Это вызвано необходимостью увеличения доли аргона для понижения парциального давления СО при низкой концентрации углерода, а также позволяет не допускать излишнего перегрева металла. При необходимости в конвертер для охлаждения металла присаживают металлический лом или железную руду.

Период обезуглероживания заканчивают по достижении заданного содержания углерода в металле (0,03 %, а при необходимости 0,01 %). Продолжительность периода обезуглероживания составляет 50—60 мин.

После завершения обезуглероживания подачу кислорода прекращают и продувку ведут только аргоном. Для восстановления хрома в ванну присаживают ферросилиций. Усвоение хрома составляет 98 %. В шлаке остается < 1 % Сr. При необходимости получения низкого содержания серы (0,003—0,005 %) шлак скачивают и наводят новый, продувая одновременно ванну аргоном. Общая продолжительность процесса в конвертере АОD составляет 70—90 мин.

Для получения очень низкого содержания углерода в нержавеющей стали применяют и вакуумирование в ковше. При этом в дуговой печи расплавляют металл с необходимым содержанием хрома (верхний предел), никеля и 0,4—0,5 % С, затем сливают его в ковш с шиберным затвором. Ковш устанавливают в вакуум-камере и при разрежении производят продувку металла аргоном [0,03—0,04 м³/ /(т-мин)] снизу и кислородом сверху.

Концентрация углерода в конце окислительного периода составляет 0,01— 0,02%.

После завершения продувки кислородом металл вакуумируют, продолжая продувку аргоном. Затем металл раскисляют кремнием и алюминием.

При использовании окислительного вакуумирования в ковше усвоение хрома составляет 97—98 %, т. е. оно такое же, как при процессе АОD. Однако после вакуумирования в металле ниже содержание кислорода (0,0025—0,0050 %), что обеспечивает более низкое содержание оксидных включений и более высокое качество стали.

Для выплавки нержавеющей стали применяют также способ АSEA - SKF.