Metallurgy.zp.ua
Главная » Электрометаллургия » Доводка металла по составу

Доводка металла по составу

Для обеспечения непрерывной работы передельных цехов и удовлетворения заказов потребителей на каждую печь планируют выплавку сталей определенных марок. Поэтому, начиная с момента шихтовки и подготовки печи к плавке, необходимо применять все меры к выпуску плавки строго по заказу, т. е. состав металла, а также его температура на выпуске должны соответствовать заданным.

Наиболее высокие технико-экономические показатели производства стали наблюдаются при специализации электропечей для выплавки одной марки стали или близкой группы марок стали. Поэтому электропечи специализируются, например, на выплавку только шарикоподшипниковой или только нержавеющей стали.

В случае частого изменения марок стали выполнение заказа по составу может быть затруднительным. После высоконикелевой стали нельзя назначать безникелевую, а после высокохромистой и высоковольфрамовой — стали, не содержащие хром и вольфрам. Перед выплавкой сплава нихром с 80% Ni необходимо провести одну — две плавки хромоникелевой конструкционной стали,затем нихром с содержанием никеля 60%, допускающий 25% Fe, и лишь после этого нихром с 80% Ni, в котором содержится ≤1,5% Fe. Необходимость проведения промежуточных промывных плавок диктуется тем, что подина и откосы пропитываются элементом, содержание которого в выплавляемом металле высоко.

Технология плавки в электропечи разрабатывается таким образом, чтобы к моменту окончательного раскисления в металле содержалось минимальное количество серы и фосфора. При выплавке сталей с содержанием фосфора 0,025—0,03% содержание фосфора в металле в конце окислительного периода не должно быть выше 0,01—0,015%. Содержание серы в последней пробе металла должно быть не более 0,015%.

На протяжении всей плавки контролируют содержание углерода в металле. К началу восстановительного периода содержание углерода в металле должно быть таким, чтобы науглероживание от электродов, восстановительного шлака и легирующих не привело к увеличению содержания углерода выше заданного. Поэтому лучше вести процесс так, чтобы за 15—20 мин до выпуска содержание углерода было бы ниже заданного на 0,02—0,05%. Корректировку металла по углероду при выплавке хромистой стали рациональнее производить присадкой феррохрома. В цехе всегда имеется феррохром нескольких марок (от низкоуглеродистого 0,1% С до высокоуглеродистого 4—6% С). Для этого же иногда применяют чугун марки ПВК или специально выплавленный синтетический чугун. Недостатком корректировки металла чугуном является то, что увеличивается масса плавки, а излишний металл может увеличить число недоливок.

При небольшой добавке углерода и, если необходимость корректировки обнаружилась поздно перед самым выпуском, то корректировка по углероду может быть проведена присадками электродного боя на струю металла при выпуске его из печи. Усвоение углерода из карбюризатора в этом случае составляет около 70%. Доведение состава металла по другим компонентам осуществляется присадками соответствующих легирующих элементов и раскислителей. Если марганец выполняет в стали только роль элемента-раскислителя, то ферромарганец присаживают для получения заданного содержания марганца в начале рафинирования до раскисления ванны другими раскислителями. Доводка металла до содержания 0,17—0,37% Si в основном осуществляется при диффузионном раскислении порошкообразным ФС75. Корректировка по кремнию в случае необходимости проводится кусковым ферросилицием за 10—20 мин до выпуска. Алюминий для окончательного раскисления вводится в ванну на штанге за 2—3 мин до выпуска. Порядок присадки легирующих элементов описан дальше.

В электропечах большой емкости перемешивание металла, особенно в восстановительный период, ухудшается. Применение электромагнитного перемешивания, способствуя равномерному распределению примесей и температуры по объему ванны, ускоряет протекание физикохимических процессов и, в конечном счете, улучшает качество готового металла.

При включении установки электромагнитного перемешивания, например при выплавке трансформаторной стали в 100-т электропечи Новолипецкого металлургического завода, в восстановительный период на 10—15 мин после присадки ферросилиция и на 5—10 мин перед замером температуры металла, продолжительность выравнивания состава ванны по содержанию кремния сокращалась в два раза.

Включение электромагнитного перемешивания в восстановительный период ускоряет десульфурацию металла, а также способствует более интенсивному снижению содержания кислорода в металле при той же длительности рафинирования. В плавках, в которых металл подвергается электромагнитному перемешиванию, среднее содержание кислорода оказывается в 1,5—2,5 раза ниже, чем в металле обычных плавок.

Для получения устойчивых результатов установку электромагнитного перемешивания необходимо включать по ходу восстановительного периода не менее чем на 35—40 мин. При этом установку обязательно надо включать после присадки ферросплавов и раскислителей, а также перед отбором проб и замером температуры. При тщательном уходе за футеровкой подины и откосов печи, а также при включении установки магнитного перемешивания с перерывами стойкость рабочего слоя ванны не изменяется.

Раскисленность металла часто проверяют по пробе, раскованной под молотом в лепешку. Если на боковой поверхности лепешки отсутствуют изъяны в виде мелких пузырей и края не имеют рванин, то это означает, что металл хорошо раскислен.

С уменьшением размера первичного аустенитного зерна повышается пластичность стали и снижается ее склонность к перегреву. Размер зерна в углеродистых сталях обычно регулируется количеством присаживаемого алюминия. При выплавке конструкционной стали для обеспечения мелкого зерна необходимо присаживать 0,8—1 кг/т алюминия, а при выплавке высокоуглеродистой инструментальной стали 0,4—0,5 кг/т. Для окончательного раскисления алюминий присаживают за 2—3 мин до выпуска. В случае задержки выпуска алюминий частично окисляется и металл получается со смешанным зерном.