Шлаки восстановительного периода

На малых печах (5-25 т), как правило, работают с восстановительным периодом, т.е. с двумя шлаками. Если имеются жесткие требования по экологии, то система газоотсоса постоянно будет прокачивать воздух через рабочее пространство печи и повышать FeO в шлаке. В этой связи получать требуемые значения по классической технологии (FeO) – 0,5% невозможно, у нас всегда будет (FeO) ≥ 2-4%. В этих условиях эффективность диффузионного раскисления резко падает: увеличивается концентрация кислорода в металле и десульфурация в восстановительный период менее эффективна.

Шлак восстановительного периода содержит (%)

CaO	SiO2	MgO	FeO	Al2O3	CaS
50-55	15-20	10-15	~0,5 >3,0	13-15	~1,5

В настоящее время на крупных печах вместимостью 50 – 100 т, но с трансформаторами небольшой мощности 450 – 600 кВ*А/т практикуется одношлаковый процесс, но при этом часть задач ВПО ложится и на печь. Соблюдают следующий режим:

1. Удаляется 75 – 80% шлака после окисления углерода, чтобы избежать большой рефосфорации.

2. Фиксируют углерод присадкой чугуна (или FeMn углеродистого или FeSi + Al)

3. Добавкой CaO + CaF₂ + коксик наводят новый шлак, чтобы способствовать удалению серы.

4. При выпуске сначала сливают небольшую порцию металла без шлака, затем шлак, а потом мощной струей остаток металла. [S]_{конечное} = 0,015 – 0,020%.

5. Обязательно наблюдается рефосфорация (из остатка шлака фосфор переходит в металл)

Примерный состав шлака и металла.

	CaO	SiO2	MgO	MnO	FeO	P2O5	S	T, C
Конец окисления	28-46	16-22	11-23	5-9	12-18	0,20	0,05
Перед выпуском	25-41	12-17	13-23	5-11	9-14	0,15-0,17	0,06
В ковше	25-40	18-28	3-26	3-5	2-4	0,09-0,12	0,10

	[O]	[S]	[P]
Конец окисления	0,028	0,032	0,015
Перед выпуском	0,018	0,029	0,018
В ковше	0,008	0,025	0,020

Большой разброс по MgO вызван состоянием футеровки. При изношенной футеровке практически весь слой из торкрет массы переходит в шлак, повышая MgO. Часть фосфора поступает в металл из ферромарганца.

Металлическая фаза

При электроплавке и индукционной плавке металлозавалка состоит в основном из стального лома (скрап). Стальной лом не только загрязнен нежелательными примесями ПЦМ, но он также сохраняет все дефекты на атомном уровне, присущие металлу после первичного формообразования. Поэтому при выплавке специальных сталей или сплавов следует учитывать предысторию исходного материала, то есть металлошихты. В плавильных агрегатах перегрев металла как правило не превышает 200 ºС выше точки плавления. При таких температурных условиях металл сохраняет микродефекты, особенно в структуре, так как содержит свыше тысячи постоянных соседей представленных в виде сиботаксических группировок (кластеров).

Элемент	t°,C	Rнм	Nат
Fe		1,96 1,52
Ni		1,73 1,54

Поэтому в процессе выплавки и внепечной обработки необходимо применять технологические операции, чтобы избежать переноса дефектов со скрапа на готовый прокат и отливки.

1.) Уменьшают число повторных переплавов отходов металла. Для примера, при выплавке жаропрочных сплавов (ЖПС) в технологических инструкциях указывается число допустимых плавок с использованием отходов (3 – 5 раз). Однако выплавка стали из чистых материалах в 5 – 6 раз дороже, чем из отходов.

2.) На малых печах применяют термовременную обработку (ТВО), которая заключается в кратковременной высокотемпературной обработке металлического расплава. После такой обработки металл получается более плотным, имеет высокую вязкость, но в то же время хорошую жидкотекучесть.

Рис. 3.11. График ТВО.

Чем плотнее упакован металл, т.е. меньше постоянных соседей, тем он более вязок при конкретной температуре.

Рис. 3.12. Зависимость вязкости металла от числа атомов в группе.

Технология кратковременного перегрева (ТВО) применима на индукционных печах и малодуговых печах. Но при этом в дуговых печах происходит насыщение металла газами (водородом и азотом). Каждые 10 минут нагрева металла под дугами повышают азот на 0,003 – 0,005%.

Рис. 3.13. Зависимость содержания азота и водорода в стали от времени нахождения металла под дугами

Реально, когда мы имеем дело с десятками и сотнями тонн металла, необходимо выдерживать ковш с металлом после выпуска в течении 5 – 20 минут до начала разливки.

1. Выравнивается температура на границе футеровка – металл, в связи с этим прогревается разливочная плита (шибер).

2. Всплывают крупные НВ

3. Выравнивается температура на границе шлак – металл

Рис. 3.14. Зависимость времени обработки от массы обрабатываемого металла.

3). Иным технологическим решением является внепечная обработка жидких расплавов. Особенно при циркуляционном (RH) и порционном (DH) вакуумировании. (Мощные потоки при циркуляции металла в камере способствуют уменьшению размеров кластеров).

Дата добавления: 2014-01-11