Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Закономерности рафинирования металла и разработка технологии сокращенного восстановительного периода и одношлакового процесса плавки легированных сталей в дуговых печах Гудим Юрий Александрович

Закономерности рафинирования металла и разработка технологии сокращенного восстановительного периода и одношлакового процесса плавки легированных сталей в дуговых печах
<
Закономерности рафинирования металла и разработка технологии сокращенного восстановительного периода и одношлакового процесса плавки легированных сталей в дуговых печах Закономерности рафинирования металла и разработка технологии сокращенного восстановительного периода и одношлакового процесса плавки легированных сталей в дуговых печах Закономерности рафинирования металла и разработка технологии сокращенного восстановительного периода и одношлакового процесса плавки легированных сталей в дуговых печах Закономерности рафинирования металла и разработка технологии сокращенного восстановительного периода и одношлакового процесса плавки легированных сталей в дуговых печах Закономерности рафинирования металла и разработка технологии сокращенного восстановительного периода и одношлакового процесса плавки легированных сталей в дуговых печах Закономерности рафинирования металла и разработка технологии сокращенного восстановительного периода и одношлакового процесса плавки легированных сталей в дуговых печах Закономерности рафинирования металла и разработка технологии сокращенного восстановительного периода и одношлакового процесса плавки легированных сталей в дуговых печах
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Гудим Юрий Александрович. Закономерности рафинирования металла и разработка технологии сокращенного восстановительного периода и одношлакового процесса плавки легированных сталей в дуговых печах : ил РГБ ОД 71:85-5/99

Содержание к диссертации

Введение

I. Состояние вопроса (аналитический обзор). 6

II. Методика исследования 16

III. Исследование особенностей и интенсификация Рафинирования металла в восстановительный Период плавки конструкционных и подшипниковых Сталей 21

IV. Исследование особенностей и разработка тех Нологии одошлакового процесса плавки кон Струкционных и подшипниковых сталей 102

V. Исследование особенностей и интенсификация Плавки нержавеющих сталей

Заклкмение 322

Литература 326

Приложения 353

Введение к работе

Быстрое развитие кислородно-конвертерного процесса и вытеснение им мартеновского процесса привели к увеличению количества свободного лома. Дуговая электропечь с основной футеровкой оказалась наилучшим агрегатом для передела лома на сталь в современных условиях, а также для переработки металлизованного сырья. Все это вызвало рост мирового производства электростали как в абсолютном выражении, так и относительно других способов выплавки стали I...3J. Решения последних съездов КПСС поставили перед отечественной металлургией задачу быстрого увеличения производства электростали и повышения ее качества[4,5 . Увеличение производства отечественной электростали будет достигнуто как за счет строительства новых, так и за счет увеличения производительности существующих цехов и агрегатов.

Рост выплавки электростали, совершенствование конструкции и увеличение емкости дуговых печей, повышение мощности печных трансформаторов вызывают необходимость обоснования основных принципов интенсификации технологии плавки стали в дуговой печи с основной футеровкой - главном производителе электростали.

Применение печных трансформаторов повышенной и высокой мощности, совершенствование электрического режима плавки, использование дополнительных источников тепла для подогрева и плавления шихты (внепечной подогрев шихты, топливо-кислородные горелки) привели к практически предельной интенсификации периода плавления. Поэтому основным резервом в деле совершенствования технологии и интенсификации процесса плавки стали в дуговых электропечах является совершенствование технологии и интенсификация окислительного и восстановительного периодов плавки.

Учитывая последние изменения сортамента сталей, выплавляемых в дуговых электропечах, можно выделить три основные группы сталей, производимых в электропечах: конструкционные, подшипниковые, нержавеющие и высоколегированные. Несмотря на различия в химическом составе названных групп сталей, рациональная технология плавки их в электропечи должна строиться на ряде общих основных положений с учетом особенностей той или иной группы лишь при разработке отдельных частных моментов конкретной технологии. Б то же время, в многочисленных исследованиях, посвященных изучению и совершенствованию технологии плавки в электропечи, изучены преимущественно отдельные моменты технологии плавки конкретных групп сталей в электропечах определенной конкретной емкости.

Задачи настоящего исследования - разработать научные основы интенсификации плавки конструкционной и подшипниковой стали в дуговых печах за счет сокращения восстановительного периода или перехода на одношлаковый процесс, исследовать особенности процесса обезуглероживания хромсодержащего расплава в ванне дуговой печи, изучить возможность интенсификации этого процесса и уменьшения потерь хрома для обеспечения перехода на одношлаковый процесс плавки и улучшения показателей производства нержавеющих сталей.

В настоящей работе изучены закономерности протекания процессов рафинирования металла в восстановительный период плавки конструкционных и подшипниковых сталей, влияние ряда факторов на степень рафинирования стали, особенности выплавки конструкционной, подшипниковой и нержавеющей стали под одним шлаком, особенности процесса окисления углерода и хрома в легированном расплаве и факторы, определяющие величину потерь легирующих при выплавке нержавеющих сталей. На основании теоретического анализа полученных данных показана возможность и целесообразность интенсификации процесса выплавки стали в дуговых печах и применения одношлакового процесса без ущерба для качества металла. По результатам исследования разработана и внедрена в производство усовершенствованная тех-

нология плавки ряда марок стали в дуговых электропечах Челябинского металлургического завода, позволившая увеличить производительность печей и уменьшить расход шихтовых материалов 

Методика исследования

Быстрое удаление из металла продуктов осаждающего раскисления сильными раскислителями, отмеченное многими исследователями, служит предпосылкой для интенсификации восстановительного периода или перехода на одношлаковый процесс плавки стали в дуговой электропечи.

При использовании классического двухшлакового процесса главная роль в десульфурации металла отводится восстановительному периоду в связи с известными данными о положительном влиянии рас кисления металла и шлака на процесс десульфурации стали 7,15, 19,72-81 J . Сообщается, что перемешивание металла и шлака приводит к некоторому возрастанию скорости десульфурации стали в восстановительный период плавки [72,82] . Отмечено резкое ухудшение процесса десульфурации и уменьшение коэффициента распределения серы в восстановительный период плавки стали в 100 т печи в связи с существенным уменьшением удельной поверхности контакта шлак-металл по сравнению с печами малой и средней емкости 9,83,84] . Данные о значительном понижении содержания серы в стали в процессе выпуска из печи металла вместе со шлаком [21,22, 24,82,85-87] свидетельствуют о большом значении обработки металла шлаком во время выпуска.

Большинство авторов отмечают положительное влияние обработки металла шлаком на качество готовой стали и рекомендуют такую обработку [іб,17,32,105,106J . Показано отрицательное влияние повышенного содержания оксидов железа и магния на рафинирование металла шлаком [29,86,87] и положительное влияние на этот процесс небольших добавок фторида кальция [88,89] . По вопросу о роли печного шлака как источника загрязнения стали экзогенными включениями существуют различные мнения. Ряд авторов на основании экспериментальных данных утверждает, что печной шлак, особенно с повышенным содержанием карбида кальция, загрязняет металл крупными шлаковыми включениями [32,49,90-99J . Установлено [l00_], что даже и глобулярные включения в подшипниковой стали, обработанной синтетическим известково-глиноземистым шлаком, представляют собой не успев ш;ие удалиться капельки синтетического шлака. "Шлаковое" происхождение крупных глобулярных включений в подшипниковых сталях подтверждается в работах [96-99,101J . Имеются и противоположные мнения I 102,104] . Поэтому вопрос о целесообраз ности обработки металла раскисленным шлаком во время выпуска должен решаться применительно к конкретным группам марок сталей. По-видимому, в ряде случаев целесообразно отказаться от такого приема. Тогда отпадает и необходимость проведения восстановительного периода.длительное нахождение жидкого металла в контакте с огнеупорной футеровкой ванны должно иметь следствием взаимодействие (химическое, механическое и др.) составляющих металла и поверхностного слоя футеровки ванны. В связи с трудностью отбора проб футеровки ванны по ходу плавки вопрос этот мало изучен. Отмечается, что футеровка ванны может быть источником загрязнения стали неметаллическими включениями l04] . Это подтверждается наличием оксида магния в крупных глобулярных включениях из готового металла [96-99]. Имеются сведения о связи между содержанием кислорода в металле и окисленноетью рабочего слоя футеровки ванны [iOJ , высказываются предположения о возможности прямого восстановления оксидов из футеровки ванны составляющими металла [lO,I07 и дрЛ .

В литературе практически не содержится каких-либо сведений и рекомендаций о путях борьбы с вредными процессами, протекающими на границе металл. футеровка. На наш взгляд одним из возможных направлений может быть бсорьба за сокращение длительности контакта раскисленного металла и футеровки ванны (сокращение длительности восстановительного периода или переноса процессов раскисления в ковш и переход на одношлаковый процесс плавки).

Растущий интерес к однопшаковому процессу плавки стали в дуговых печах вызывается прежде всего возможностью сокращения длительности плавки, повышения производительности печей, снижения расхода электроэнергии, электродов и некоторых других материалов, исключения трудоемкой и продолжительной операции скачивания шлака. .

Одношлаковый процесс с доводкой под окисленным шлаком довольно широко применяется за рубежом для производства сталей рядового качества [I08-II2, 117 и др.] . Имеющиеся публикации по вопросам применения одношлакового процесса довольно однобоки: большое внимание в них уделяется вопросам улучшения технико-экономических показателей процесса электроплавки, значительно менее подробно и неполно освещены вопросы рафинирования и легирования металла, качества выплавляемой стали.

Б нашей стране одношлаковый процесс плавки стали с доводкой под окислительным шлаком к моменту начала настоящей работы (1968 г.) практически не получил распространения. Позднее по результатам настоящей работы выплавка низколегированных конструкционных сталей в 100 т печах однопшаковым процессом освоена Челябинским металлургическим заводом [іІ4-Пб] . Имеются сообщения о применении одношлакового процесса для выплавки углеродистых конструкционных сталей Eia Череповецком металлургическом заводе [l0] и Уралмашзаводе [lI7].

Имеются сведения о выплавке за рубежом конструкционных сталей повышенного качества одношлаковый процессом с доводкой под окислительным шлаком и последующей внепечной обработкой металла (вакуумом, инертными газами, синтетическими шлаками) j_II8-I2I и др.] . Отечественная металлургия не имеет опыта использования технологии одношлакового процесса плавки стали в сочетании с вне-печной обработкой.

Одношлаковый процесс с доводкой под восстановленным шлаком окислительного периода применяют главным образом для выплавки стали в электропечах небольшой емкости, что объясняется сравнительной легкостью раскисления металла и шлака в небольшой печи [ 113, 122-128]. Восстановление окисленного шлака в электропечах большой

емкости затруднено, поэтому одношлаковый процесс с восстановлением окисленного шлака менее перспективен для таких печей.

Особое место занимает технология выплавки под одним ишаком высоколегированных сталей, в частности,нержавеющих, производимых методом переплава легированных отходов. Этот процесс рассмотрен ниже, на примере выплавки нержавеющих сталей.

Таким образом, имеющиеся сведения свидетельствуют об экономической целесообразности применения одношлакового процесса плавки стали в дуговых электропечах. В то же время научные и технологические аспекты процесса, особенно для случая производства качественных легированных сталей освещены явно недостаточно, вследствие неполного их изучения.

Исследование особенностей и интенсификация Рафинирования металла в восстановительный Период плавки конструкционных и подшипниковых Сталей

На рис.1,2 показано изменение среднего содержания кислорода, кремния, алюминия и выделенных электролитическим растворением оксидных неметаллических включений в металле по ходу опытных плавок, проведенных в электропечах разной емкости (подробнее см.приложения І...І4). Результаты анализов проб металла для отдельных периодов плавки каждой из марок сталей отличались незначительно.

Приведенные данные показывают, что содержание кислорода в металле в конце окислительного периода плавки отличалось для разных марок стали и определялось содержанием углерода в металле. Во время восстановительного периода происходило понижение окисленности металла при практически постоянном содержании углерода в стали.

На плавках высокоуглеродистой подшипниковой стали (рис.1) уменьшение содержания кислорода в металле практически прекращалось через 35...55 мин от начала восстановительного периода (ввода в ванну кусковых раскислителей для осаждающего раскисления) . Дальнейшая выдержка металла под белым рафинировочным шлаком, раскисляемым порошком ферросилиция, не оказывает заметного влияния на содержание кислорода в стали. Наибольшая скорость удаления кислорода из металла наблюдалась в начале периода после присадки в ванну алкминия и кремния для осаждавдего раскисления. Окончательное раскисление алюминием и последующий выпуск из печи металла вместе со шлаком не приводили к заметному уменьшению содержания кислорода в стали, выплавленной в 10 и 40 т электропечах. В 100 т печи за это же время содержание кислорода в стали несколько снижалось, что можно объяснить большей окисленностьго металла перед окончательным раскислением.

Более высокий уровень окисленности металла по ходу плавки подшипниковой стали в 100 т печи определяется необходимостью интенсивной подачи кислорода в ванну и повышения содержания окислов железа в шлаках окислительного периода, вызванной малой величиной удельной поверхности ванны большой печи, трудностью полного скачивания окислительного шлака, а также более сильным окисляющим воздействием футеровки ванны печи и, по-видимому, недостаточным в таких условиях количеством раскислителей, вводимых в ванну в начале восстановительного периода. Хотя кусковый ферросилиций вводили в печь только в начале восстановительного периода, содержание кремния в металле увеличивалось в течение всего периода во всех печах, видимо, вследствие попадания в металл частиц ферросилиция через шлак (кажущаяся плотность 65% ферросилиция - 3,1...3,6 г/см3 [225] , плотность шлака 2,8...3,2 г/см ) или диффузии кремния через шлак. Заметное увеличение содержания кремния в подшипниковой стали в конце восстановительного периода не сопровождалось уменьшением содержания кислорода, так как после осаждающего раскисления алюминием в начале периода содержание кислорода в металле опустилось ниже уровня, равновесного с 0,3$ кремния (по данным [226] при І600С в равновесии с 0,3$ кремния - 0,010$ кислорода, по данным [287] при 1550С - 0,007$ кислорода).

Содержание алюминия в стали стабилизировалось в начале восстановительного периода и оставалось примерно на одном уровне до момента присадки алюминия для окончательного раскисления в конце периода, что свидетельствует о достаточно высокой рас-кисленности металла (приложение 9). Меньшее содержание алюминия в металле в 100 т печи вызвано более высокой окисленностью металла, шлака и футеровки ванны печи.

Общее содержание выделенных электролитическим растворением оксидных неметаллических включений в металле резко уменьшалось в первой половине восстановительного периода. За время последующей выдержки под белым шлаком снижение общего содержания оксидных включений в металле было незначительным, что вполне согласуется с характером изменения содержания кислорода в стали. После окончательного раскисления алюминием и выпуска плавки в ковш общее количество оксидных включений в металле несколько возрастало, что было вызвано как взаимодействием металла с дополнительно введенным алюминием, так и взаимодействием металла со шлаком в процессе выпуска. Доля глинозема в выделенных включениях была примерно одинаковой.

При выплавке конструкционных сталей не применяли алюминий для осаждающего раскисления металла в начале восстановительного периода. В это время металл раскисляли небольшими количествами марганца (на 0,3$ марганца) и кремния (на 0,10...0,15$ кремния без учета угара), а в течение восстановительного периода проводили диффузионное раскисление металла белым шлаком.

На плавках низкоуглеродистой стали I8X2H4BA наибольшее количество кислорода из стали также удалялось в первые 35...50 минут восстановительного периода. В последующие 35...40 минут несмотря на интенсивное раскисление шлака порошком ферросилиция, уменьшение содержания кислорода в металле было незначительным (рис.2, приложения 4,5). Одновременно с понижением содержания кислорода в стали по ходу периода увеличилось содержание кремния за счет порошка ферросилиция, присаженного на шлак, что указывает на возможность протекания осаждающего раскисления металла кремнием параллельно с диффузионным раскислением. В 10 т печи, имеющей большую удельную поверхность ванны, чем 40 т печь (0,52 УГ/Т и 0,32 м /т), скорость раскисления металла была большей и в конце восстановительного периода достигался более низкий уровень окисленности металла, чем в 40 т печи, что согласуется с выводами работы [27].

Из-за сравнительно высокой окисленности металла и малых количеств вводимого алюминия, содержание остаточного алюминия в стали I8X2H4BA. по ходу восстановительного периода было небольшим (рис.2, приложение 9). В заметном количестве алюминий в стали появлялся лишь после присадки кускового алюминия для окончательного раскисления в конце периода.

Содержание выделенных электролитическим растворением оксидных включений в пробах стали I8X2H4BA уменьшалось в течение всего восстановительного периода, но быстрее в начале периода.

На плавках стали 35ХЗБМ в 40 т печи содержание кислорода в металле заметно понижалось в первой половине восстановительного периода (35...40 минут), дальнейшая выдержка металла под раскисленным белым шлаком не приводила к существенному снижению окисленности металла, которая уменьшалась лишь в результате окончательного осаждающего раскисления (рис.2, приложение 6). В течение периода постепенно увеличивалось содержание кремния в металле за счет присадок порошка ферросилиция на шлак.При выплавке средвеуглеродиетой стали 40Х и малоуглеродистой трансформаторной стали в 100 т печи решающую роль в раскис

Исследование особенностей и разработка тех Нологии одошлакового процесса плавки кон Струкционных и подшипниковых сталей

В предыдущей главе было показано, что процессы рафинирования металла по ходу восстановительного периода плавки в крупной электропечи протекают медленно и неполно. В связи с этим эффективность рафинирования металла низка, что является одной из причин ухудшения качества металла, выплавленного в крупных печах классическим двухшлаковым процессом. Причинами недостаточного рафинирования металла в крупной печи можно считать:1) малую величину удельной поверхности ванны, замедляющую скорость протекания процессов на границе раздела металл-шлак;2) трудность очистки и качественной заправки откосов и подины печи, и, как следствие, быстрое разрушение футеровки ванны в восстановительный период, поступление частиц разрушающейся футеровки в шлак и ухудшение свойств шлака;3) трудность достаточно полного скачивания окислительного шлака из печи, вследствие этого попадание части окислительного шлака в рафинировочный и ухудшение его свойств;4) низкую степень герметизации печи и высокую степень окис-левности печной атмосферы в восстановительный период, затрудняющие раскисление шлака.

Учитывая, что устранить или существенно ослабить влияние перечисленных факторов при использовании двухшлакового процесса плавки в крупной печи невозможно, в I970-I97I гг _ІІ4...ІІ6_и др. мы разработали технологию одношлакового процесса плавки конструкционных сталей применительно к условиям крупной печи. Был принят вариант одношлакового процесса с доводкой под окислительным шлаком. Основные положения разработанной технологии сводились к следующему. Окислительный период плавки не отличался от типового. После окончания окислительного периода проводили короткий период доводки, не скачивая окислительный шлак. Доводку начинали присадкой в печь кускового ферросилиция (I кг/т стали) для прекращения кипения ванны и стабилизации содержания углерода в металле, после чего легировали металл хромом и марганцем; присаживая в печь углеродистые феррохром и ферромарганец на средний предел содержания хрома и марганца в готовой стали. Во время доводки металл и шлак в печи не раскисляли. Доводку стали до нужного содержания углерода стремились провести за счет использования углеродистых ферросплавов. Небольшое науглероживание металла (на 0,02...0,05$) проводили в ковше во время выпуска, забрасывая на дно ковша перед выпуском порошок кокса. Длительность доводки колебалась в пределах 10...25 минут. Кусковый ферросилиций для раскисления и легирования металла, а также алюминий для раскисления помещали на дно ковша перед выпуском плавки. Первые порции металла сливали в ковш без шлака, шлак сходил в ковш вместе с металлом во второй половине выпуска. Исследование особенностей разработанной технологии проводили на плавках сталей 20Х, 40Х, 35ГС. Пример хода плавок стали 40Х одно и двухшлаковым процессом показан на рис.30 (среднее по 5 плавкам каждого варианта технологии).

Данные об изменении содержания кислорода в металле по ходу типичных плавок сталей 20...40Х и 35ГС приведены в табл.10 (приложение 46). В конце окислительного периода плавки окисленность металла определялась содержанием в нем углерода (рис.31); наблюдается заметная переокисленность металла по сравнению с равновесными содержаниями. Это согласуется с данными других исследователей. В течение доводки окисленность металла несколько пони жалась, вследствие раскислящего действия добавок, присаживаемых в печь во время доводки (чугуна, углеродистых ферросплавов). Перед выпуском плавки содержание кислорода в металле оставалось высоким.

Достоверная связь между содержанием кислорода и углерода в это время не установлена. В процессе выпуска плавки содержание кислорода в металле резко понижалось за счет раскисления сильными раскислителями.

Изменение состава печных шлаков по ходу плавок сталей 20... 40Х и 35ГС показано в табл.II,12 (прилож.47...52). Для шлаков конца окислительного периода плавки характерны довольно низкая основность при высокой и нестабильной окисленности. Причинами нестабильной окисленности шлаков конца окислительного периода плавки являются разнородный и нестабильный состав металлической шихты, а также различная степень использования твердых окислителей и газообразного кислорода на отдельных плавках. Сравнительно низкая основность печных шлаков обусловлена высоким содержанием кремния в шихте и довольно низким содержанием серы и фосфора в шихте.

Вследствие некачественной заправки ванны печи и пониженной основности печного шлака футеровка ванны крупной печи разрушалась уже во время окислительного периода плавки, что приводило к повышению содержания оксида магния в шлаках окислительного периода плавки.

За время доводки состав шлаков заметно менялся. Из-за раскисляющего действия металла и вводимых в него добавок окислен-ность шлаков заметно снижалась к концу доводки, оставаясь однако весьма нестабильной. Содержание оксида магния в шлаках увеличи

Исследование особенностей и интенсификация Плавки нержавеющих сталей

При металлографическом исследовании включений в деформированном металле обнаружены отдельные включения (окисные и нитриды титана) , а также строчки включений. Встречались как не изменившие своей первоначальной формы глобулярнве включения, так и частично разрушившиеся с поверхности и даже вытянутые в строчки включения. В целом характерно некоторое уменьшение размеров (измельчение) неметаллических включений в деформированном металле. Основную часть окисных включений составляли: магнезиальная шпинель в виде отдельных зерен и в составе крупных и сложных глобулярных включений; глобулярные включения, содержащие алюминаты кальция; корунд.

На микрошлифах из прокатанного металла данной плавки и других опытных плавок встречались аналогичные включения. Полученные результаты позволяют утверждать следующее.1. Большая часть крупных глобулярных включений (кристаллических и стекловидных) появляется в металле в процессе взаимодействия (механического и химического) раскисленного металла с раскисленным шлаком в ковше во время выпуска. Не всегда успевая удалиться из металла, такие включения попадают в тело слитка. На "шлаковое" происхождение этих включений указывают значительное количество магнезиальной шпинели в их составе, а также капельки металла внутри включений.2. Часть "шлаковых" включений взаимодействует с растворенным в металле алюминием, образуя сложные включения, содержащие алюминаты кальция и магнезиальную шпинель.3. В результате размывания сифонной проводки в тело слитка могут попадать частицы шамота.4. При деформации слитка часть крупных включений дробится и измельчается.

Следует отметить, что полученные результаты хорошо согла суются с выводами работ [97.. .IOlJ, в которых проводилось исследование природы включений в готовой подшипниковой стали.

Для уменьшения количества и размеров окисных неметаллических включений в подшипниковой стали можно рекомендовать следующие мероприятия.1. Получение перед выпуском плавки шлака с пониженным содержанием оксида магния и оксидов железа и оптимальными физическими свойствами, обеспечивающими меньшее запутывание шлака в металле. (Одним из путей реализации данной рекомендации является сокращение длительности восстановительного периода плавки, описанное выше).2. Дополнительное перемешивание металла в ковше после выпуска (.электромагнитное или продувкой инертным газом) для лучшего удаления "шлаковых" включений.3. Устранение взаимодействия раскисленного металла и раскисленного шлака во время выпуска, вызывающего появление крупных окисных включений в стали.

Простейший путь реализации этой рекомендации - слив металла в ковш без шлака, опробованный и описанный в работе LI03J. Однако организация слива металла из электропечи без шлака требует применения специальных устройств и приемов, до сих пор еще не разработанных и не освоенных.

На наш взгляд, более перспективным в данном случае является применение одношлакового процесса плавки с доводкой под окисленным шлаком, выпуском плавки с нераскисленным шлаком, раскислением металла в ковше и последующей продувкой металла аргоном.С целью уменьшения количества и размеров окисных включений в металле была разработана и опробована технология выплавки подшипниковой стали одношлаковым процессом с повышением окисленнос-ти печного шлака перед выпуском, обработкой металла окисленнымшлаком во время выпуска и последующей продувкой металла в ковше аргоном. Новизна разработки защищена авторским свидетельством СССР № 580228 [240j. При разработке этой технологии использовали результаты, полученные при использовании одношлакового процесса плавки конструкционных сталей.

Опытные плавки стали ШХІ5 проводили в 40 т дуговой печи на свежей шихте. В окислительный период уделяли внимание дефосфора-ции и десульфурации металла, в целом технология окислительного периода не отличалась от типовой. Легирование металла осуществляли в печи во время доводки под окислительным шлаком. Металл и шлак в печи не раскисляли. Перед выпуском часть шлака (30$) удаляли из печи, окисленность оставшегося шлака повышали присадкой на него железной руды или окатышей. Длительность доводки составляла 15...25 минут. Кусковые ферросилиций и алюминий для раскисления стали помещали на дно ковша перед выпуском. Первые порции металла сливали в ковш без шлака, затем выпускали металл вместе со шлаком. После окончания выпуска 3...4 минуты продували металл аргоном через пористую пробку в дне ковша. Расход аргона состав олял 0,2...0,4 м на тонну стали.

На опытных плавках отбирали пробы шлака и металла, из которых готовили образцы для металлографического, петрографического и микрорентгеноспектрального изучения и подсчета неметаллических включений, а также для определения содержания кислорода.

Для оценки возможностей разработанной технологии результаты 5 опытных плавок сравнили с результатами 5 плавок подшипниковой стали по усовершенствованной технологии ЦНИИЧМ - КМК с укороченным восстановительным периодом и 5 плавок по типовой технологии "Союзспецстали".

По сравнению с плавками по стандартной технологии шлак опытных плавок отличался большей окисленностью и меньшей основностью(табл.25). Вследствие этого при использовании опытной технологии содержание серы в металле за плавку уменьшалось лишь на 35... ...50$ от имевшегося в конце плавления и в готовом металле составляло 0,010...0,020$ (против 0,006...О,007$ на плавках по стандартной технологии).

Усвоение кремния металлом на опытных плавках было сравнительно невысоким (60...65$), но стабильным.

При оценке загрязненности готового металла неметаллическими включениями по методу максимального балла на 5 опытных плавках стали ШХІ5 балл глобулярных включений не превышал I (в основном 0), балл оксидных включений не превышал 2 (чаще I), при высоких (2 и более) баллах сульфидных включений. Металл, выплавленный по стандартной технологии,имел высокие баллы глобулярных (2 и более), оксидных включений (около 2) и низкие баллы сульфидных включений (менее 2).

Из табл.26 видно, что готовый металл опытных плавок имел меньший индекс загрязненности окисными включениями. Интересно, что во время выпуска и разливки индекс загрязненности опытного металла окисными включениями также был меньше. Меньшее количество окисных включений в пробах опытного металла из ковша по-видимому вызвано лучшим эмульгированием в металл окисленного шлака, вследствие этого его более высокой рафинирующей способностью и лучшим отделением шлаковых частиц от металла вследствие перемешивания металла аргоном.

Установлено микрорентгеноспектральным методом существенное различие в составе окисных включений из готового металла, выплавленного по разной технологии. Для оксидных включений в опытном металле (средние и крупные глобулярные включения отсутствовали) характерно наличие небольших зерен высокоглиноземистых включений в обширной оболочке из сульфида марганца, практически полное от

Похожие диссертации на Закономерности рафинирования металла и разработка технологии сокращенного восстановительного периода и одношлакового процесса плавки легированных сталей в дуговых печах