Все о металле, его обработке и переработке
Партнеры
  • .

5.11.3. Корректировка состава и температуры металла

В современных конвертерных цехах, производящих высококаче­ственные низко — и среднелегированные стали, в частности на заводе «Азовсталь» и HJIM3, действуют специальные установки (стенды), на которых усредняют состав и температуру металла по объему ков­ша; корректируют температуру (охлаждение до заданной темпера­туры с точностью ±2 0C) и состав стали с точностью ±0,01 % (по [С]), ±0,05 (по [Mn], [Si], [Cr]), ±0,005 % (по Al); рафинируют сталь порошкообразными материалами.

Состав и температуру металла усредняют по объему ковша пу­тем продувки аргоном на всех плавках независимо от марки выплав­ляемой стали. Для продувки используют фурму, состоящую из аргонопроводящей головки, полого металлического стержня с тол­щиной стенки 10 мм, футерованного высокоглиноземистыми стопор­ными трубками. К нижней части стержня прикрепляется однока — нальная, пористая или многоканальная высокоглиноземистая пробка.

Давление аргона в сети — более 1 МПа, перед фурмой — более 0,3 МПа. В начале продувки расход аргона составляет 30—40 м3/ч; по мере погружения фурмы на заданную глубину (0,3—0,4 м от дни­ща ковша) расход увеличивают и поддерживают в пределах 40—¦ 80 м3/ч. Выравнивание свойств жидкой стали по объему ковша обес­печивается перемешиванием ванны при использовании работы рас­ширения всплывающих пузырей аргона, которое сначала происхо­дит политропически, а после нагрева пузырей до температуры металла — изотермически. Общий расход аргона на обработку ме­талла составляет (при длительности продувки 15 мин) около 0,04 м3/т стали.

Неоднородность конвертерного металла в ковше (при продувке сверху) обусловлена специфичностью кислородно-конвертерного процесса (наличием концентрированной перегретой и обедненной примесями реакционной зоны). В этих условиях роль продувки ар­гоном примерно такая же, как чистого кипения мартеновской ван­ны, обеспечивающего при небольшом по интенсивности, но равно­мерном по объему выделении и всплывании пузырей быстрое вы­равнивание температуры и состава огромных по объему и массе ванн. Однако отличительным преимуществом продувки аргоном яв­ляется сочетание облагораживания металла с его защитой от кон­такта со шлаком и атмосферой, состав которых нежелателен для качества стали.

После первых 2—3 мин продувки (для предварительного усред­нения стали по температуре) замеряют температуру термопарой по­гружения ПР-30/63 и отбирают пробу стали для определения массы корректирующих добавок, которую рассчитывают по заданному

Содержанию С, Mn, Si, Cr и Al после получения результата анализа, используя номограммы, основанные на уравнении (5.13).

Принимается, что во время корректирующих присадок (в раскис­ленный металл при наличии на его поверхности изолирующей сме­си) угар Cr, Mn и Si равен нулю и масса усвоенного углерода со­ставляет 77 % от массы угля и 87 % от массы коксика.

Охлаждающие эффекты ферромарганца, феррохрома и метал­лической сечки примерно равны между собой и составляют около j 1,7 0C на 0,1 % присадки (при ^m= 1650 0C). Введенный углерод ox — J лаждает металл (0,5 0C на 0,01 % С). Ферросилиций нагревает.1 металл (3,5—50C на 0,1 % присадки).

После расчета суммарного охлаждающего эффекта корректи­рующих добавок ферросплавов определяют необходимое снижение температуры металла Д 4еобх за счет продувки аргоном, присадки металлической сечки или погружения сляба: ^

Где tnач, ^koh — температура металла после предварительного ее ] выравнивания и полной обработки металла; А ^фспл — снижение I температуры после присадки ферросплавов. |

Если A tBeo6x^10 °’С, то металл охлаждают, продувая его арго­ном. Приближенно считают, что 1 мин продувки снижает темпе­ратуру металла на 1,5 °С. При Akeoex^lO0C одновременно с про­дувкой в расплав вводят металлическую сечку или сляб.

После погружения в металл сляба (сечением 1,5X0,25 м) на глубину 2—2,5 м в первые 5—6 мин скорость падения температу­ры металла составляет вначале 5° С/мин и постепенно уменьша­ется до 2 °С/мин. Во время пребывания в жидком металле (около 10 мин) сляб не оплавляется (металл охлаждается только за счет прогрева сляба). Это очень удобный метод охлаждения, так как одним и тем же слябом можно пользоваться много раз.

При охлаждении сечкой без каких-либо затрат (кроме стоимо­сти сечки) может быть переплавлено значительное количество ме­талла (от 0,5 до 2 %).

Для корректировки химического состава металла используют необходимые ферросплавы (ферромарганец, ферросилиций, фер­рохром, ферросиликохром) с размерами кусков не более 50 мм; порошкообразный углеродсодержащий материал, получаемый при размоле антрацита или коксика (фракции 0—2 мм, содержание золы не более 20 %, серы не более 2 %); смесь порошков углерод — содержащих материалов, извести и плавикового шпата.

Ферросплавы вводят в ковш, одновременно продувая металл аргоном (расход 40—80 м3/ч). Для обеспечения равномерного рас­творения сплавов в объеме металла масса каждой порции не дол­жна превышать 500 кг. После окончания присадки ферросплавов металл продувают аргоном в течение 2—3 мин. Это очень важное условие полного выравнивания химического состава металла.

Углеродистые порошкообразные добавки вводят в металл в струе аргона с помощью специального высоконапорного аэрозоль­ного пылепитателя в любой из периодов продувки стали в ковше,

Кроме первых 3 мин, когда предварительно усредняется состав металла. При этом параллельно могут выполняться и другие опе­рации. После прекращения науглероживания металла продувку продолжают в течение 1 мин для выравнивания концентрации уг­лерода.

Содержание алюминия корректируют, подавая в металл алю­миниевую катанку, намотанную на барабан. Количество добавлен­ного алюминия контролируют по числу оборотов барабана или времени его вращения. Когда алюминий вводят в сталь, продувку плавки аргоном прекращают, так как при оголении металла в от­дельных местах происходит угар алюминия (окисление кислоро­дом воздуха).

Обработка металла аргоном является в настоящее время од­ним из наиболее массовых и перспективных методов облагоражи­вания металла.