Главная
Новости
Ремонт
Каркасный дом
Несущие конструкции
Металлические конструкции
Прочность дорог
Дорожные материалы
Стальные конструкции
Воздухоопорные сооружения
Грунтовые основания




25.06.2019


24.06.2019


24.06.2019


24.06.2019


24.06.2019


23.06.2019


23.06.2019


23.06.2019


23.06.2019


23.06.2019





Яндекс.Метрика

Контакты | Карта сайта
         » » Особенности технологии плавки конструкционной и нержавеющей стали в кислой дуговой электропечи

Особенности технологии плавки конструкционной и нержавеющей стали в кислой дуговой электропечи

21.03.2019

Шихту для выплавки хромоникелевой конструкционной стали ответственного назначения можно составлять полностью из легированных отходов. После расплавления шихты подогретый металл начинает кипеть вследствие взаимодействия углерода с окислами железа, марганца, хрома. Кипение ванны поддерживают до получения требуемого содержания углерода добавками железной руды или продувкой ванны кислородом.

Газообразный кислород применяют как для ускорения плавления шихты, так и для обезуглероживания. Продувку начинают примерно через 30 мин с момента включения тока. Сначала подрезают шихту между электродами и у откосов, а когда шихта осядет, кислород начинают подавать в жидкий металл. Кислород вводят через железные трубки диаметром 1/2—3/4 дюйма, футерованные снаружи огнеупорной обмазкой или шамотными трубками. Применение кислорода позволяет сократить длительность окислительного периода до нескольких минут. Продувка обычно продолжается 2—3 мин. В течение этого времени содержание углерода в стали понижается примерно на 0,2%.

За счет применения кислорода расход электроэнергии на плавление снижается на 30—60 квт*ч/т, а удельный расход электродов — на 10%. При использовании газообразного кислорода температура ванны оказывается выше, поэтому в стали остается большее количество марганца. Благодаря этому расход ферромарганца уменьшается на 10—15%. Повышается и качество литья — меньше брак по пористости и меньше количество скрапа.

В процессе кипения ванны изменяется химический состав шлака: содержание кремнезема возрастает с 40 до 55%; содержание закиси железа снижается с 20—25% до 10—15%; содержание окислов хрома уменьшается с 17—12 до 5—8%. При горячем ходе процесса хром восстанавливается углеродом и кремнием:

При выплавке легированной стали после окончания окислительного периода из печи удаляют 60—80% шлака и наводят новый шлак из смеси кварцевого песка и шамотного боя (1—2% от массы металла) и известняка (0,5—1% от массы металла). После расплавления шлакообразующих и образования в печи маложелезистого жидкоподвижного шлака металл раскисляют ферросилицием или силикомарганцем, легируют хромом, кремнием и другими легкоокисляющимися элементами.

Иногда выплавку легированной стали для фасонного литья ведут с диффузионным раскислением шлака, используя смесь из песка, известняка и порошка ферросилиция, кокса или древесного угля. Через 10—15 мин после присадки восстановительной смеси шлак содержит 58—65% кремнезема, 20—25% окиси кальция, менее 4% закиси железа, 6—9% закиси марганца, примерно 1,5% окиси хрома и 3—5% глинозема. Периодическими добавками восстановительной смеси добиваются дальнейшего снижения содержания окислов железа в шлаке. Затем металл легируют хромом, кремнием и марганцем и после окончательного раскисления алюминием выпускают.

Алюминий является наиболее сильным раскислителем и предотвращает появление пористости в отливках. При кислом процессе, когда сера не удаляется из стали, конечное раскисление преследует дополнительную цель — парализовать, насколько возможно, вредное влияние серы на пластические свойства стали. Однако в некоторых случаях алюминий, вводимый для раскисления, понижает пластические свойства стального литья — ударную вязкость и относительное сужение.

Наиболее низкая пластичность стали получается при раскислении ее алюминием в количестве 0,02—0,06%. При большем и меньшем количестве алюминия, применяемого для раскисления, пластические свойства стали оказываются более высокими.

Для полного раскисления стали обычно необходимо ввести около 0,02% Al. Если алюминий ввели в количестве, не достаточном для полного раскисления металла, в стали образуются округлые сульфидные включения, беспорядочно распределенные в объеме отливки. Механические свойства такой стали высоки, но отливки могут оказаться пористыми.

При раскислении кислой стали алюминием в количестве 0,02—0,06% сульфиды образуют легкоплавкие тонкие прослойки между зернами металла, ослабляющие связь зерен друг с другом. Это ведет к резкому снижению пластических свойств отливки. При применении большого количества алюминия сульфидные включения выделяются в виде отдельных крупных частиц на стыках зерен. Ударная вязкость стали вновь оказывается высокой.

Пластические свойства стали возрастают при совместной обработке ее алюминием и кальцием благодаря тому, что оксисульфидные включения приобретают круглую или овальную форму. Наряду с силикокальцием и алюминием с целью повышения пластических свойств кислой стали используют присадки редкоземельных элементов в виде ферроцерия или мишметалла, содержащего смесь нескольких редкоземельных металлов.

В большинстве случаев при выплавке стали для фасонного литья для окончательного раскисления вводят в ковш около 0,1—0,15% Al. Иногда количество алюминия увеличивают до 0,2%. Столь большое количество алюминия применяется для предотвращения образования пузырей в отливках, а также для предотвращения ухудшения пластических свойств стали при повышенном угаре алюминия.

Заливка форм производится из мелких ковшей, наполняемых из большого ковша. При этом алюминий для раскисления добавляют либо в большой ковш при выпуске стали из печн, либо частично в большой ковш, частично в малые ковши. Лишь небольшая часть алюминия, присаженного в металл, остается в стали, большая часть его окисляется и удаляется в виде глинозема. Количество остаточного алюминия в стали может быть различным и зависит не только от величины присадки, но и от условий разливки стали, так как в зависимости от них может окисляться большее или меньшее количество алюминия. Задача сталевара здесь состоит в том, чтобы при выплавке стали одного и того же состава температура металла и состав шлака при окончательном раскислении изменялись от плавки к плавке как можно меньше, чтобы выпуск металла производился со шлаком с одной и той же скоростью.

В кислых электрических печах выплавляют также нержавеющую сталь для фасонного литья. В шихту вводят отходы и стружку нержавеющей стали. При выплавке нержавеющей стали типа Х18Н9 с кислородом шихту составляют из 85% легированных хромом и никелем отходов и 15% Ni и углеродистого скрапа. После расплавления и нагрева металла до 1600—1650° С начинают продувку ванны кислородом. При этом хром и углерод окисляются. Повышение температуры металла в результате окисления примесей способствует развитию реакции окисления углерода. Чем ниже конечное содержание углерода, тем выше должна быть температура и тем больше должно окислиться хрома.

Первоначальное содержание углерода практически не влияет на конечное его содержание, а также на угар хрома. Поэтому шихту иногда составляют таким образом, чтобы содержание углерода в ванне по расплавлении достигало 0,5—0,6%. В этом случае интенсивное окисление углерода начинается с самого начала продувки. Хром, содержание которого в металле по расплавлении достигает 15%, начинает окисляться только после понижения содержания углерода до 0,2—0,3%. В дальнейшем одновременно с окислением углерода окисляется и хром. В процессе продувки дым, выходящий из печи, светлеет, становясь из бурого белым.

Расход кислорода на продувку ванны, а также количество окисленного хрома зависят от конечного, а не от начального содержания углерода в стали. При выплавке особо низкоуглеродистых нержавеющих сталей (например, 0XI8H9) содержание углерода в ванне после продувки кислородом снижается до 0,03—0,04%, температура металла повышается до 1800°С. Высокая температура металла способствует быстрому расплавлению присаживаемого после продувки кислородом низкоуглеродистого феррохрома. Шлаки, образующиеся при продувке кислородом ванны при выплавке нержавеющей стали, содержат 25—35% окиси хрома, около 40% кремнезема и около 10% закиси железа. После добавки феррохрома на шлак присаживают для восстановления хрома порошок алюминия. Извлечение хрома из шлака составляет в среднем 85%. После добавок необходимых количеств ферросилиция, никеля и ферромарганца металл сливают из печи в ковш. Длительность выдержки металла в печи после присадки феррохрома не превышает 15—25 мин.

Горячий ход плавки, меньшая ее продолжительность (особенно, сокращение восстановительного периода), кислый кремнеземистый шлак обеспечивает меньшую газонасыщенность кислой нержавеющей электростали. Литейные свойства металла оказываются более высокими, а вследствие пониженного содержания азота возрастает также стойкость отливок из нержавеющей стали в крепких кислотах.