Методы плавки

Для выплавки литейных сталей применяют 3 метода плавки: с полным окислением примесей, с частичным окислением примесей и без окисления. В дуговых печах применяют все перечисленные методы плавки, а в индукционных тигельных печах – только последний.

Плавку стали с полным окислением примесей осуществляют с промежуточным скачиванием шлака: после расплавления шихты, после окислительного периода и после восстановительного периода. В зависимости от загрязненности исходной шихты примесными элементами, а также регламентируемыми требованиями их содержания в готовой стали, число промежуточного скачивания шлака может быть сокращено. При плавке с полным окислением используются шихтовые материалы широкого сортамента, в том числе с повышенными содержаниями фосфора и серы. В качестве окислителя используют как железную руду, так и технический кислород. Применение основного шлака с высоким окислительным потенциалом позволяет эффективно рафинировать расплав от фосфора. В окислительный период за счет качественного проведения КИПа достигается высокая степень очистки стали от растворенных газов (водорода) и неметаллических включений. В восстановительный период при наличии основного шлака и перегретого расплава, а также благодаря высокой раскисленности шлако-металлической системы обеспечивается глубокая десульфурация жидкой стали и создаются благоприятные условия для её легирования с минимальным угаром вводимых добавок.

Однако, при проведении окислительного периода, наряду с рафинированием расплава от фосфора, водорода и неметаллических включений, происходит окисление кремния, марганца и легирующих элементов (Cr, V, Mo, W, Ti, Zr и др.), а также железа и углерода. Продукты окисления, кроме CO, который уходит в газовую фазу, в виде оксидов переходят в шлак и удаляются из печи при скачивании окислительного шлака. Вследствие этого легирующие элементы полностью или большей частью безвозвратно теряются вместе со шлаком. Таким образом, при плавке стали с окислением и скачиванием окислительного шлака ввиду высокого угара легирующих элементов нецелесообразно использовать в шихте легированные лом и отходы, в том числе и возврат собственного производства.

Плавку стали с частичным окислением применяют в дуговых печах с целью сохранения легирующих элементов, содержащихся в исходной шихте. Для этого плавку проводят без промежуточного скачивания шлака, т. е. шлак, который формируется после расплавления, не скачивают и после окислительного периода, а сохраняют до конца плавки. Поэтому данный метод плавки называют ещё одношлаковым. В этом случае при проведении восстановительного периода большинство легирующих элементов (за исключением титана, алюминия и т. п.), которые в окислительный период окислились и находились в шлаке в виде оксидов, восстанавливаются и переходят обратно в жидкий металл. Вследствие этого достигается высокая степень усвоения легирующих элементов. Однако, при этом методе плавки не реализуется процесс дефосфорации. Хотя фосфор и окисляется и переходит из металла в шлак в начальные периоды плавки, однако в восстановительный период он восстанавливается и возвращается обратно в жидкую сталь.

Плавку стали без окисления проводят при необходимостиминимизации потерь легирующих элементов на угар, а также при отсутствии возможностей проведения глубоких рафинирующих процессов (при индукционной плавке). При этом в зависимости от компонентного состава шихты различают метод сплавления и метод переплава. В первом случае шихту составляют из разнородных исходных материалов, имеющих различный химический состав и происхождение. Во втором случае шихта состоит преимущественно из отходов такой же стали или близкой к ней по химическому составу. Недостатком метода плавки стали без окисления является отсутствие рафинирующих процессов, невозможность удаления из расплава фосфора, серы, растворенных газов и неметаллических включений. При этом при многократном повторении метода переплава в выплавленной стали происходит накопление вредных примесей до критического уровня, что становится причиной массовой дефектности стального литья по все более широким параметрам их качества. Вследствие этого при плавке стали без окисления предъявляют повышенные требования к исходной шихте по содержанию вредных примесей, а также рекомендуют максимально освежать шихту свежими материалами.

Дата добавления: 2014-01-07