Внепечная обработка стали

Обработка стали синтетическими шлаками в ковше

В последние годы на наших заводах для повышения качества сталей, выплавляемых в электродуговых, мартеновских печах и конвертерах, применяется обработка жидкого металла синтети­ческими шлаками. Этот способ (предложенный в СССР А. С. Точинским, а во Франции Перреном) позволяет осуществить внепечное эффективное рафинирование жидкой стали дополнительной десульфурацией, раскислением и очищением металла от неметал­лических включений после выпуска его из плавильного агрегата.

Сущность способа заключается в следующем: в сталеплавиль­ный ковш сливают некоторое количество (3—8% от массы металла) предварительно приготовленного жидкого синтетического шлака. Затем в этот шлак с достаточно большой высоты (3—4 м) выпускают металл из сталеплавильного агрегата. При этом в процессе пере­мешивания и эмульгирования резко возрастает поверхность кон­такта жидких фаз (в 104—105 раз), что обусловливает высокие скорости взаимодействия между металлом и шлаком и, несмотря на небольшую продолжительность процесса (5—10 мин), обеспе­чивает достаточную эффективность рафинирования.

Возможность развития реакции десульфурации и раскисления при обработке жидкого металла в ковше достигается определенным составом и физическими свойствами синтетического шлака.

Высокой серопоглотительной способностью и раскисляющим воздействием обладают известково-глиноземистые шлаки, содержащие 40—45% Al2O3 и 50—55% СаО и минимально возможное количество FeO (не более 1%) и SiO2 (не более 3%) и других примесей. Температура плавления шлаков в зависимости от состава колеблется в пределах 1350—1500° С. Вязкость шлака при тем­пературах, до которых нагревают шлак перед сливом в ковш (1650—1750° С), составляет менее 0,2—0,3 н·сек/мг (2—3 пз).

Распределение серы в процессе обработки металла шлаком в гораздо большей мере приближается к равновесному, чем в процессе плавки в металлургическом агрегате. При обработке плавок высокоуглеродистой стали показатель распределения серы Ls = (S)/ [S] достигает 30—40 (реже 80—100), а при обработке низко­углеродистых сталей 25—30.

Степень удаления серы из металла в шлак составляет 55—70%. Так, например, в результате обработки синтетическим шлаком стали ШХ15, выплавленной в электродуговой печи, содержание серы понизилось с 0,030—0,015 до 0,007—0,005%.

Наряду с десульфурацией при обработке стали шлаком проис­ходит раскисление металла за счет перехода растворенного в ме­талле кислорода в шлак, в соответствии с его распределением между металлом и шлаком. Кроме того, в сильной мере разви­ваются процессы ассимиляции включений шлаком и удаление их из металла. Последнее, по-видимому, играет основную роль в снижении загрязненности стали неметаллическими оксидными включениями.

В результате обработки стали шлаком содержание включений снижается примерно в 2—3 раза. Так, например, сталь ШХ15, рафинированная шлаком, содержала всего лишь 0,006—0,003% включений, вместо 0,015—0,008% до обработки.

Таким образом, рафинирование стали в ковше синтетическими шлаками обеспечивает существенное улучшение качества металла, повышение его механических и эксплуатационных свойств. Кроме того, появляется возможность получения высококачественных, в том числе легированных сталей в мартеновских печах и конвер­терах, в которых стоимость передела значительно ниже, чем в электродуговых печах. Вследствие обработки в ковше мартеновской стали уменьшается необходимость десульфурации в печи, обеспе­чивается повышение производительности печей примерно на 5%. Еще большее повышение производительности (до 15%) достигается для электросталеплавильных печей, в которых благодаря внепечной обработке стали шлаками значительно сокращается восстано­вительный период, а следовательно, и общая продолжительность плавки.