Обработка металла

Внепечная обработка чугуна и стали

Раздел:  Строительство. Ремонт

Использование шлаковых смесей эффективно для некоторых частных случаев. Так, в работе [6] представлены результаты опытов, проведенных под эгидой американского Общества литейщиков и направленных на разработку экономически эффективного процесса внепечной обработки кислой стали, выплавленной в агрегатах небольшой вместимости (до 5 т). Кислый шлак отделяют в процессе перелива стали через стопорный ковш в ковш с обычной футеровкой, где металл взаимодействует с десульфурирующим синтетическим шлаком при перемешивании вдуваемым через днище аргоном. Содержание серы снижается с 0,030-0,035 до 0,010-0,014 %, причем металл характеризуется высокими показателями прочности и ударной вязкости. Предприняты попытки организовать обработку металла в ковше (синтетическими шлаками состава CaO-FeO-SiO2-Na2O) с целью дефосфорации [7]. Изыскиваются такие композиции шлаковых смесей, которые позволили бы обеспечивать снижение газонасыщенности стали. Так, исследования, проведенные в МИСиС, показали, что расплав из-вестково-глиноземистого шлака с добавкой 10 % TiO2, имеет практически одинаковую с традиционным составом известко-во-глиноземистого шлака вязкость и, вместе с тем, обладает значительно большей азотопоглотительной способностью при равных степенях окисленности и температуре .

Продолжаются исследования в направлении поиска путем повышения эффективности использования шлаковых смесей. Показано [8], что более интенсивное перемешивание позволяет получать более высокую степень десульфурации. Эксперименты проводили используя 6-т ковш с доломитовой фЯеровкой. После расплавления и нагрева до 1730-1770 С в 12-I электропечи металл выпускали в ковш, одновременно присаживая на струю шлакообразуюшую смесь, а печной шлак отсекали при помощи шиберного затвора. Использовали шлако-вые смеси, изготовленные из CaO, SiO2, CaF2 и гранул алюминия. После обработки аргоном в течение 4-6 мин металл вновь возвращали в печь для дополнительного нагрева. Опробовано семь способов перемешивания газом: через пористую пробку в днище ковша, через пористую пробку и крышку на ковше, при помощи пульсирующего потока газа, через фурму сверху и пористую пробку в днище, через сопла в боковой стенке, при помощи вращающейся фурмы. Установили, что при таком способе можно снизить содержание серы с 0,025—0,030 до 0,001 %, причем половина всего количества серы удаляется во время выпуска стали. Показано, что для получения наилучшего результата наиболее подходит шлак, формирующийся из смеси 72 % СаО, 18 % CaF2 и 10 % гранул алюминия, которую необходимо присаживать в ковш во время выпуска,    а   печной   шлак   при   этом   нужно    отсекать;    а

должна быть «0,001, доломитовая футеровка вполне допуск тима, а способ перемешивания должен обеспечивать воспроизводимые условия перемешивания при его высокой интенсивности (ни один из опробованных способов подачи газа не обнаружил своих преимуществ по сравнению с другими). Проводятся многочисленные, как правило, успешные, опыты использования отходов различных производств для рафинирования металла в ковше . Днепродзержинским индустриальным институтом и Азербайджанским трубопрокатным заводом установлена возможность использования отходов производства коричного алюминия при изготовлении шлакообразующих сме-сей для внепечной обработки металла. Эти отходы образуют-, ся на предприятиях Вторцветмета при переплаве алюминиево-Го лома. Так, отходы Сумгаитского алюминиевого завода Имеют следующий состав, %: А12О3 55-70; SiO2 5-10; СаО ^3-2,5; MgO 2-9; А1М 12-14,2; Feo6ai 4,2-5,7; (Na2O + * К2О) 0,6-0,9; S« 0,053; P2Os«0,01. Крупность отходов -06 мм.

Одновременно с отходами для внепечной обработки металла     применяли     свежеобожженную     известь     фракции 70-30 мм с недопалом в количестве 20-30 %.

На опытных плавках шлакообразующеи смесью обрабатыва-ли трубные стали 10, 25, 35, 45 и Д, выплавленные в 160-х мартеновских печах. Смесь в количестве 10 кг/т стали присаживали на струю при выпуске металла из печи, начиная с момента наполнения сталеразливочного ковша на 1/6 и заканчивая при наполнении на 3/4 по его высоте. Предварительно шлакообразующую смесь, составленную в определенной порции, и раскислители загружали в контейнер, имеющий два отсека, выходные течки которых расположены под различными углами, в результате чего в ковш при наклоне контейнера при помощи крана в первую очередь поступали раскислители, а затем через 30—40 с смесь. Благодаря этому обеспечивалась предварительная раскисленность металла, способствующая достижению положительного эффекта при рафинировании металла.

Вследствие того что шлакообразующая смесь содержит А1М (гранулы алюминия), металл в печи перед выпуском не перегревали. Затраты тепла на нагрев и плавление смеси полностью компенсировались теплом, выделяющимся при окислении алюминия. Шлак при плавлении шлакообразующеи смеси имел следующий химический состав, %: СаО 41,62; SiO; 9,85; А12О3 39,26; FeO 1,20; Fe2O3 0,51; MnO 2,19; MgO 5,10; S 0,53 (пробы отбирали из сталеразливочного ковша в конце выпуска перед отходом печного шлака). Коэффициент распределения серы между металлом и шлаком на опытных плавках составлял 18-25.

В результате внепечной обработки степень десульфураиии металла составила в среднем 30% (22-54%). Макроструктура опытных и обычных плавок находилась на одном уровне и была удовлетворительной. Результаты оценки микроструктур" показали, что в рафинированном металле преобладает природное зерно балла 8, а в металле текущего производства" балла 7. Это свидетельствует о более высокой раскисшей-ности опытного металла (0,022 % А10СТ) по сравнению с обычным (0,0018 % А^).

Установлено, что стали опытных плавок отличаются б°ле высокими пластическими свойствами: относительное удлИ" ние и  сужение  в  среднем  соответственно на  1,8 и 6,1 % выше, чем у стали, выплавленной по обычной технологии. Кро-ме того, при равных значениях временного сопротивления и „редела текучести ударная вязкость рафинированной стали В продольном и поперечном направлении в среднем на 10,4 и 8,4% выше, чем у стали без шлаковой обработки.

На опытных плавках вследствие уменьшения угара расход раскислителей (ферромарганца, ферросилиция и алюминия) уменьшился соответственно на 0,42; 0,44 и 0,04 кг/т стали. В результате использования отходов производства вторичного алюминия в составе шлакообразующих смесей улучшилось качество металла, уменьшился расход раскислителей и снизился на 18,7 % брак при прокатке.

При рассмотрении результатов работ в области использования для внепечной обработки различных смесей следует обращать особое внимание на качество используемых материалов, особенно извести. Специальное исследование [9] показало, что несмотря на то, что обожженная порошковая известь является традиционным реагентом для внепечной обработки расплава, нет однозначной оценки физико-химических свойств порошка различного фракционно-дисперсного состава, а ряд выводов по этому вопрому делается на основении предположений. В работе [9] изложены результаты исследований физико-химических свойств порошковой извести с различным диаметром частиц и даны рекомендации по ее оптимальному фракционному составу.

Исследуемый материал, порошковая известь, является продуктом обжига известняка, а также последующего его помола и рассева, которые производили при влажности атмосферного воздуха ~ 75 %. Качество извести оценивали по содержанию активного оксида кальция, химическому составу, влажности, температуре и продолжительности гашения. Активность оксида кальция, температуру и продолжительности гашения определяли по ГОСТ 22688—77. Влажность определи методом взвешивания с использованием прибора на важность 062М.

Результаты исследований в обработанном виде представ-ЛеНы на 4.3. Как следует из 4.3, уменьшение Размера частиц извести сопровождается повышением содержа-""я активного оксида кальция, снижением продолжительности аШения и увеличением температуры гашения извести. Следователъно, по этим показателям качества повышение степени дисперсности порошка приводит к увеличению активности извести как реагента для десульфурадии. Наиболее высокую активность имеет известь с диаметром частиц не выше 0,4 мм. В целом, по результатам исследований физико-химических свойств порошковой обожженной извес1и можно сделать следующие выводы:

1,При полном обжиге известняка и последующем помоле можно получать высокоактивную известь со следующей характеристикой: содержание активного оксида кальция не ниже 90%, влажность не выше 0,25%, содержание SiO2 не выше 0,6 %, потери при прокаливании не выше 4 %.

2. При производстве извести как реагента для внепечкои обработки металла необходимо, чтобы известь была полностью обожженной; помол ее производится в условиях, исключающих увлаждение материала, диаметр частиц порошковой извести не превышал 0,4 мм. При этом порошковая известь должна храниться и транспортироваться в герметичной емкости, а пневмотранспорт ее должен осуществляться в струе осушенного воздуха [9].