yandex.metrica
Электрометаллургия

Обработка стали шлаком и порошкообразными смесями

Обработка стали синтетическим шлаком

Метод обра­ботки стали синтетическим шлаком был предложен в 1925 г. А. С. Точинским. В 30-х годах синтетические шла­ки для обработки стали нашли применение в практике зарубежных заводов, преимущественно во Франции. В СССР к широкому опробованию обработки стали синтетическим шлаком приступили в начале 50-х годов под руководством С. Г. Воинова.

По этому способу синтетический известково-глинозе­мистый шлак, приготовленный в специальной дуговой электропечи, в количестве 3—5% от массы металла за­ливают в сталевыпускной ковш, в который затем выпус­кают металл. В связи с большой высотой падения ме­талла он хорошо перемешивается со шлаком и в несколь­ко сот или даже тысяч раз возрастает удельная поверх­ность раздела металл — шлак. Это увеличивает скорость протекания процессов между металлом и шлаком.

В связи с использованием безжелезистого синтетиче­ского шлака кислород из металла переходит в шлак, т. е. обработка стали безжелезистым синтетическим шла­ком является разновидностью диффузионного раскисле­ния металла. Одновременно с этим получает развитие процесс десульфурации металла. Поскольку процесс де­сульфурации и раскисления металла частично перено­сится в ковш, восстановительный период может быть со­кращен и производительность электропечи в связи с этим возрастает на 10—15%.

В настоящее время синтетическим шлаком обрабаты­вают сталь, выплавляемую в электродуговых и марте­новских печах, а также в кислородных конверторах на отечественных заводах. Химический состав синтетическо­го шлака колеблется в следующих пределах: 50—55% CaO; 38—40% Al2O3; 1—5% MgO; 1,5—3,5% SiO2; 0,3— 0,5% TiO2 и 0,4—1% FeO. Температура шлака на выпус­ке из шлакоплавильной печи 1670—1730° С.

Во время обработки синтетическим шлаком из ме­талла удаляется 70—85% серы и конечное ее содержа­ние составляет 0,003—0,006%, что в два-три раза ниже, чем при выплавке стали по обычной технологии. Одно­временно снижается загрязненность стали неметалличе­скими включениями: средний балл по сульфидным включениям в стали, обработанной синтетическим шла­ком, в два-четыре раза ниже; заметно снижается сред­ний балл и по оксидным включениям.

Таким образом, обработка стали синтетическим шла­ком является радикальным способом повышения качест­ва стали и увеличения производительности электропечи.

Однако в связи с необходимостью подготовки синтети­ческого шлака задалживается дополнительный плавиль­ный агрегат, увеличивается стоимость передела. Сниже­ние стоимости обработки стали синтетическим шлаком возможно в первую очередь в результате уменьшения себестоимости шлака. Так, на ЧМЗ себестоимость син­тетического известково-глиноземистого шлака была снижена на 37% в результате замены в шихте техниче­ского глинозема высокоглиноземистым полупродуктом, а также благодаря повышению стойкости футеровки шлакоплавильной печи. Стоимость обработки стали син­тетическим шлаком может также уменьшаться при ис­пользовании отработанного известково-глиноземистого шлака в цементной промышленности.

Несмотря на возможность снижения стоимости об­работки стали синтетическим шлаком, стоимость стали возрастает, и поэтому в каждом случае о целесообраз­ности обработки стали синтетическим шлаком необходи­мо делать заключение после всестороннего технико-экономического анализа.

Обработка стали собственным шлаком

В связи с ма­лой поверхностью контакта металла со шлаком в вос­становительный период в электропечи неполностью ис­пользуется рафинирующая способность шлака. Поэтому определенный интерес в ряде случаев может представ­лять обработка стали собственным шлаком.

Подобная технология находит в настоящее время ши­рокое распространение на отечественных заводах. В этом случае шлак из печи выпускают в начале, а затем металл сливают на шлак. Создаются условия тесного переме­шивания металла со шлаком, как и при обработке ме­талла синтетическим шлаком. Так, по данным завода «Электросталь», при обработке стали собственным печ­ным шлаком, содержащим <0,5% FeO; 63—65% CaO; 31—34% (SiO2+Al2O3), продолжительность восстанови­тельного периода в 50-т электропечи была сокращена, с 2 ч — 2 ч 40 мин до 1 ч 15 мин — 1 ч 30 мин. Содер­жание серы в металле во время слива металла и шлака в ковш снижалось в 2,5—2,9 раза.

Удовлетворительные результаты при выпуске высоко­кремнистого металла из 100-т электропечи совместно со шлаком были получены на Новолипецком металлургиче­ском заводе. В процессе выпуска трансформаторной ста­ли содержание серы в среднем снижалось с 0,0135 до 0, 0052%.

В целом обработка стали собственным шлаком явля­ется дополнительным резервом как улучшения качества металла, так и повышения производительности печи.

Обработка стали порошкообразными материалами

Для ускорения протекания реакции между металлом и шлаком в восстановительный период, а также для более полного и быстрого усвоения вводимых элементов пред­ставляет интерес вдувание порошкообразных материалов непосредственно в ванну. Для десульфурации металла в качестве газа-носителя целесообразно использовать аргон или азот, хотя иногда успешно используется кислород и воз­дух, когда одновременно проводят десульфурацию и дефосфорацию металла.

По данным одного из заводов Франции, при продувке ванны 20-т электропечи кислородом (2—3,5 м3/т) сов­местно с порошкообразной известью (14—31 кг/т) и пла­виковым шпатом (до 7 кг/т) в течение 6—15 мин содер­жание фосфора и серы в металле снижалось соответ­ственно с 0,031—0,078 до 0,005—0,018% и с 0,017 — 0,011 до 0,016—0,008%; одновременно на 2—3 см3/100 г уменьшалось содержание водорода и на 0,002—0,005% содержание азота.

Удовлетворительные результаты по десульфурации металла порошкообразной известью с использованием воздуха в качестве газа-носителя в 25-т электропечи при выплавке стали 40ХНМА получены на одном из отече­ственных заводов. Содержание серы в металле снижа­лось с 0,013—0,019 до 0,005—0,01%. Расход извести со­ставлял 15—25 кг/т, плавикового шпата 0—6 кг/т и алюминиевого порошка 0,8—2,5 кг/т. Продолжитель­ность продувки составляла 6,5—10 мин.