Обработка металла

Внепечная обработка чугуна и стали

Раздел:  Строительство. Ремонт

Влияние продувки металла инертным газом на уменьшение парциального давления монооксида углерода, образующегося при окислении углерода, использовано при разработке такого   процесса,   как   арного-кислородное   обезуглероживание  или

арного-кислородное рафинирование (АКР) . При продувке металла кислородом равновесие реакции [С] + 1/2 О2(г) = С0г определяется парциальным давлением кислорода и образующегося монооксида углерода. При продувке металла смесью кислорода с аргоном происходит "разбавление" пузырей СО аргоном и соответствующий сдвиг вправо равновесия реакции. Окислительный потенциал газовой фазы при этом достаточен для проведения реакций окисления примесей ванны. Метод аргоно-кислородной продувки широко используется при производстве коррозионностойких и других хромсодержаших сталей. Равновесие реакции (Сг2О3) + 3[С] = 2[Сг] + 3 С0г при уменьшении парциального давления монооксида углерода Рсо сдвигается вправо, в результате обеспечивается хорошее усвоение кислорода. В процессе продувки состав смеси изменяют, уменьшая расход кислорода и увеличивая расход аргона. Таким образом, обеспечивают получение сплавов с очень низким содержанием углерода и без заметных потерь хрома. Метод аргоно-кислородной продувки реже использую! для получения таких особо низких концентраций углерода, как при способе вакуум-кислородного обезуглероживания, степень использования хрома при аргоно-кислородной продувке несколько ниже. Однако способ арного-кислородкой продувки позволяет на более простых агрегатах получав более высокую производительность.

Соотношение расходов кислорода и аргона изменяют по ходу продувки, добиваясь максимального окисления углерода и минимального окисления хрома. Обычно соотношение расходов кислорода и аргона по ходу продувки изменяют от 3:1 до 1:3. Для снижения стоимости передела в начальной стадии продувки вместо аргона можно вдувать азот. На заключительной стадии ванну продувают чистым аргоном для возможно большего снижения концентрации кислорода и серы (в результате перемешивания металла под высокоосновным шлаком), а также лля возможно большего восстановления окисленного в процессе продувки кислородом хрома. Существует ряд разновидностей процесса, одна из последних, процесс KCB-S (Krupp Combined Blowing - Stainless), - разработана фирмой Krupp". В этом процессе продувка расплава в конвертере смесью кислорода и аргона производится сверху и одновременно через четыре фурмы, установленные в нижней части стедки. По достижении ~ 0,15 % [С] продувка сверху прекращается, продолжается только нижняя продувка. Высокие 1емпературы и понижение давлений рсо позволяют получать высокие значения [Сг]/[С] и очень низкие содержания угле-Р°да (3.11). Сравнительная простота организации ар-г°Но-кислородной   продувки,   высокая   производительность   агрегатов и возможность изменять в широких пределах окислительный потенциал газовой фазы (отношения Ог:Аг) приводят к непрерывному расширению сферы распространения этого метода. Этот метод используют для производства не только коррозионностойких, но также и электротехнических, конструкционных и других сталей.  Для производства  низкоуглерояисюй хромоникелевой коррозионностойкой стали, высоколегированных сплавов и обычной углеродистой стали в 1985 г. использовалось более 100 конвертеров аргоно-кислородного рафинирования вместимостью от 1 до 175 т [10]. К началу 1990 г. способом AOD производилось около 75 % мирового производства коррозионностойких сталей [10].

Продувка жидкого металла в заключительной стадии процесса чистым аргоном позволяет снизить газонасыщенность металла (контролировать содержание азота) и стабильно получать содержание серы на уровне 50 •№*% при выплавке низколегированных и углеродистых сталей. Метод AOD позволяет получать в конвертере высокохромистые стали непосредственно из чугуна с использованием в качестве шихтового материала хромистой руды. Жидкий чугун подвергают вне-доменной обработке (обескремнивание, дефосфорация), после чего заливают в конвертер. В процессе продувки в конвертере осуществляют обезуглероживание, десульфурацию и легирование хромом. Часть хрома вводя в металл с феррохромом, а часть - с хромистой рудой, оксиды которой восстанавливаются углеродом чугуна. С использованием AOD-процесса на одном из заводов Японии (компании Ратсо") организовали производство коррозионностойкой стали из расплава никелевых и хромистых руд. Никелевая РУда с высоким содержанием железа подвергается дроблению, обогащению и предварительному нагреву в смеси с углеродистым восстановителем и в нагретом (~ 1000 °С) состоянии загружается в рудовосстановительную печь, где получают Расплав с 13—15 % Ni. Хромистую руду также подвергают "редварительной   обработке   и   в   нагретом   (~ 500 °С)   состоянии загружают в рудовосстановшельную печь, где получают расплав с 40-43 % Сг. Расплавы смешивают в ковше и зали-Бают в AOD-конвертер, где подвергают аргоно-кислородной продувке для получения специальных высокохромистых ни-кельсодержащих коррозионностойких сталей. По сравнению с известным способом получения таких сталей из скрапа по схеме дуговая электропечь— конвертер аргоно-кислородной продувки затраты энергии в новом процессе ниже, содержание неметаллических включений и азота меньше, поскольку используется первородная шихта и отсутствует образование атомарного азота в зоне электрических дуг.

Возможности, которые появляются при использовании метода аргоно-кислородного рафинирования велики и в мировой практике создаются новые варианты процесса. В частности, разрабатываются варианты использования метода расплавления хромо- и никельсодержащего металлолома при вдувании в конвертер каменноугольной пыли с , последующей аргоно-кислородной продувкой расплава и получением коррозионностойкой стали.