yandex.metrica
Мартеновское производство

Раскисление и легирование стали

Сортамент мартеновской стали

Мартеновский про­цесс характеризуется большой гибкостью как по виду используемых исходных материалов, так и по сортамен­ту выплавляемых сталей. Относительно удобные условия налаживания контроля за состоянием ванны и составом металла и шлака, а также относительно большие воз­можности регулирования температуры ванны, особенно при использовании кислорода, позволяют выплавлять в мартеновских печах широкий сортамент углеродистых и легированных сталей.

Однако возможности высокого нагрева металла и получения в нем низкого содержания серы в мартенов­ской печи ограничены по сравнению с электропечами. Поэтому несколько и ограничен сортамент высоколегированных сталей, выплавляемых в мартеновских печах.

В мартеновских печах выплавляют все группы сталей по степени раскисленности: кипящие, спокойные и полуспокойные.

Раскисление стали

Основными элементами-раскислителями, используемыми при мартеновском процессе, являются марганец, кремний и алюминий. Первые два элемента преимущественно используются в виде сплавов с железом -ферромарганца и ферросилиция, а алюми­ний — в виде чистого металла.

Раскисление спокойной стали обычно осуществляют в два приема. Поэтому и раскисление разделяется на предварительное и окончательное. Предварительное рас­кисление металла осуществляют в печи низкопроцентным ферросилицием из расчета введения в металл 0,15— 0,25% и ферромарганцем. Иногда для предваритель­ного раскисления используют комплексный сплав — силикомарганец. Предварительное раскисление продолжает­ся 10—15 мин, после чего металл выпускают в ковш. Угар кремния при предварительном раскислении состав­ляет 60—80%.

Окончательно металл раскисляют путем присадки богатого ферросилиция (45—75% Si) и алюминия на струю металла в момент его выпуска в ковш. Расход ферросилиция должен обеспечить получение заданного содержания кремния в металле, а расход алюминия со­ставляет 300—600 г/т в зависимости от марки стали.

Характер изменения содержания кислорода в метал­ле и элементов-раскислителей при предварительном и окончательном раскислении малоуглеродистой стали представлен на рис. 140.

Изменение состава металла в процессе раскисления в мартеновской печи и выпуска в ковш

Для сокращения продолжительности раскисления в печи и снижения расхода ферросилиция предварительное раскисление осуществляют только ферромарганцем. Ме­талл в этом случае продолжает кипеть и его выпускают в ковш.

Окончательно металл раскисляют в ковше.

Для получения нормального слитка кипящей стали необходимо, чтобы металл в изложнице продолжал энергично кипеть в течение 10—15 мин после заполнения из­ложницы в результате окисления углерода. В этом слу­чае пузыри СО успевают всплывать быстрее, чем металл затвердевает. В слитке образуется плотная поверхност­ная корка металла толщиной 8—20 мм, которая обеспе­чивает нормальный нагрев и прокатку слитков без вскрытия внутренних пузырей. Подобное кипение обес­печивается при раскислении кипящей стали одним фер­ромарганцем, присаживаемым чаще всего в ковш. Полуспокойную сталь раскисляют марганцем и небольшим количеством кремния, который вносится в металл в про­цессе выпуска ферросилицием.

Легирование стали

Легирующие элементы, чаще все­го в виде сплавов, вводят в металл в различные момен­ты плавки в зависимости от их сродства к кислороду и расхода. Элементы, практически неокисляющиеся в мар­теновской ванне (никель, молибден), часто вводят в период завалки или после расплавления. Вместе с тем элементы, имеющие очень большое сродство к кислоро­ду, например титан, ванадий и др., вводят в ковш после добавок в металл богатого ферросилиция и алюминия.

Такие элементы, как хром, марганец (для легирова­ния), сродство которых к кислороду относительно неве­лико, а масса присаживаемых сплавов большая, вводят после предварительного раскисления в печь. Это обес­печивает хорошее расплавление ферросплавов и позво­ляет нагреть металл до необходимой температуры. Вы­держка металла после легирования этими элементами достигает 20—30 мин, что отрицательно влияет на стой­кость футеровки печи и технико-экономические показа­тели мартеновской плавки. Поэтому все шире находят применение экзотермические сплавы, которые в виде брикетов загружают на дно ковша до выпуска плавки. При термичности брикетов больше 1750 кДж/кг (420 ккал/кг) имеется возможность ввести в сталь мар­ганец или хром в количестве 1,5% без заметного влияния на тепловой баланс этого периода плавки. Одновремен­но возрастает усвояемость легирующего элемента, сокра­щается длительность плавки.