Заключительной операцией процесса выплавки стали является ее раскисление и легирование.
Раскислением называют снижение содержания кислорода в металле или перевод его в менее вредное состояние. Эта операция является обязательной при выплавке всех марок сталей.
Легирование является не обязательной операцией и применяется при выплавке специальных (легированных) марок сталей с целью придания им определенных свойств.
Для раскисления и легирования применяют сплавы, состоящие из железа и элемента-раскислителя (ферросплавы), а также некоторые металлы в технически чистом виде и углеродсодержащие материалы. Химический состав раскислителей, наиболее широко применяемых в промышленности, приведен в таблице 13.
Целью раскисления является снижение содержания кислорода, растворенного в металле, до уровня, обеспечивающего определенную структуру слитка. По степени раскисленности различают спокойную, полуспокойную и кипящую сталь, причем судят о ней в производственных условиях по содержанию элементов-раскислителей в готовой стали, которое задается стандартами для каждой марки стали.
Таблица 13 – Химический состав раскислителей [5]
| Феppосплав | C, % | Mn, % | Si, % | Сr, % | Al, % | S, % | P, % | Ni, % | Cu, % | V, % |
| Кокс Коксик Лом меди Н3 Н4 ФН4 ФН3 ФН2 ФН1 ФСХ18 ФСХ30 ФСХ40 ВД1 ВД2 ВД3 ФВД75 ФВД50 ФВД35 А5 А6 АВ86 АВ88 АВ92 АВ97 ФХ650 ФХ800 ФХ100 ФХ200 ФХ010 ФХ015 ФХ025 СМн14 СМн17 СМн26 ФС25 ФС45 ФС65 ФС75 ФС90 МP1 МP2 МН7 МН6 МН5 ФМн0,5 ФМн1 ФМн1,5 ФМн75 ФМн75К ФМн78К | 87 96 0 0,1 0,15 0,15 0,16 0,17 0,18 4,5 0,9 0,2 0,75 0,75 1 0,1 0,3 0,75 0 0 0 0 0 0 6,5 8,0 1 2 0,10 0,15 0,25 2,5 1,7 1,0 0,8 0,2 0,10 0,05 0 0,08 0,18 7 7 7 0,5 1 1,5 7 7 7 | 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 2 2 2,7 5 2 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0 0 0 0 0 0 0 65 65 65 0,9 0,6 0,4 0,3 0,2 97 96 70 72,5 75,5 90 90 90 75 76 80 | 0 0 1 0 0 0 0 0 0 30 30 41 2 3 3,5 0,8 2 3 0,3 0,4 5 4 1 1 2 2 2 2 1,5 1,5 2,0 15,5 18,5 26,0 25,0 45,0 65,5 75,0 90,0 0,7 1,7 0,9 1,8 1,8 2 2 2,5 2 1 1 | 0 0 0 0 0 0 0 0 0 40 40 35 0 0 0 2 1 1 0,03 0,03 0 0 0 0 65 65 65 65 65 65 65 0 0 0 0,6 0,5 0,4 0,4 0,3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 | 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1,5 2 0 0 0 99,5 99,6 86 88 92 97 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 2,5 2,5 3,0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 | 0,5 0,4 0 0,03 0,04 0,03 0,03 0,03 0,03 0,02 0,02 0,02 0,1 0,1 0,15 0,1 0,1 0,1 0 0 0 0 0 0 0,06 0,06 0,04 0,04 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,02 0 0 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 | 0,02 0,02 0 0 0 0 0 0 0 0,03 0,03 0,03 0,1 0,2 0,25 0,1 0,1 0,1 0 0 0 0 0 0 0,04 0,04 0,04 0,04 0,03 0,03 0,03 0,2 0,1 0,1 0,06 0,05 0,05 0,05 0,03 0,05 0,05 0,35 0,35 0,35 0,3 0,3 0,3 0,45 0,45 0,35 | 0 0 1 98 98 6 15 20 25 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 | 0 0 90 0,6 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,02 0,01 4 4 3 0,1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 | 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 38 38 38 75 50 35 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 |
Раскисление кипящей стали проводится самым слабым раскислителем – марганцем, который обычно вводят в металл в виде ферромарганца в количестве, обеспечивающем получение требуемого содержания марганца в металле.
Раскисление полуспокойной стали проводят двумя элементами – марганцем и кремнием, причем оптимальная степень раскисленности металла, при которой слиток имеет наилучшую структуру, обеспечивается при содержании в металле 0,07-0,12% Si. Для раскисления в полуспокойную сталь при выпуске вводят ферромарганец и ферросилиций, а также силикомарганец.
Раскисление спокойной стали проводят наиболее полно, что достигается введением в металл трех элементов – марганца, кремния и алюминия. Расход марганца и кремния выбирается так, чтобы остаточное содержание этих элементов в металле после раскисления находилось в пределах, установленных для выплавляемой стали. Расход алюминия следует выбирать по данным таблицы 14.
Таблица 14 – Расход алюминия на раскисление стали
| Показатель | Содержание углерода перед раскислением, % | ||
| 0,05-0,10 | 0,11-0,20 | более 0,20 | |
| Расход алюминия, г/т | 350 | 300 | 250 |
Практикой выработался определенный режим введения раскислителей в ковш, обеспечивающий наиболее полное их усвоение. Требования к введению раскислителей в ковш сводятся к следующим основным положениям:
1. Наиболее полное растворение раскисляющих добавок в металл происходит в том случае, если они вводятся в металл равномерно или небольшими порциями в период, когда количество металла в ковше возрастает от 20 до 50%.
2. Сначала в металл вводится марганец, имеющий относительно невысокое сродство к кислороду, затем кремний и в последнюю очередь алюминий, являющийся наиболее сильным раскислителем.
3. При расчете расхода ферросплавов для раскисления и легирования необходимо учитывать остаточное содержание в металле после продувки тех элементов, которые вносятся ферросплавами, а также учитывать их угар.
Расход ферросплавов определяется по формуле
(48)
где GФ – расход ферросплава, кг;
[E]С – среднее содержание элемента (марганца или кремния) в заданной марке стали, %;
[E]М – остаточное содержание элемента в металле в конце продувки, %;
[E]Ф – содержание элемента в ферросплаве, %;
Ue – угар элемента при раскислении, % (выбирается из таблицы 15).
Угары элементов феросплававов при раскислении и легировании следует выбирать по данным таблицы 15.
Таблица 15 - Угар ведущего элемента при раскислении стали в ковше
| Ведущий элемент ферросплава | Угар элемента ферросплава при содержании углерода в металле в конце продувки, % | ||
| менее 0,10 | 0,10-0,25 | более 0,25 | |
| Марганец | 25-35 | 20-30 | 15-20 |
| Кремний | 30-40 | 25-35 | 20-25 |
| Хром* | 15-20 | 10-15 | 8-10 |
| Ванадий* | 20-25 | 15-20 | 10-15 |
| Фосфор, сера* | 20-35 | ||
| Углерод* | 30-50 | ||
| Никель, медь* | 0 | ||
| Алюминий* | 100 / 10-20** | ||
| * угар легирующего элемента после предварительного раскисления марганцем и кремнием; ** в числителе - при раскислении, в знаменателе – легировании. | |||
При введении раскислителей в металл масса жидкой стали увеличивается. Это увеличение необходимо учитывать при расчете расхода последующих раскислителей и легирующих добавок. После расчета расхода каждого из ферросплавов и легирующих добавок, определяется количество внесенных данным материалом элементов в металл и количество продуктов раскисления.
Результаты расчета массы и химического состава стали по ходу раскисления и легирования, а также массы продуктов раскисления, заносятся в таблицу 16.
Таблица 16 - Баланс элементов при раскислении стали
| Расчетные показатели | С | Si | Mn | Р | S | Fe | Все-го | |||
| оста-ется | окис-ляется до СО | оста-ется | окис-ляется до SiO2 | оста-ется | окис-ляется до MnО | |||||
| Содержится перед раскис-лением, кг*1 | - | - | - | |||||||
| Вносится с ферроспла- вом 1, кг*2 | ||||||||||
| ……. | ||||||||||
| Содержится после рас-кисления, кг*3 | - | - | - | |||||||
| Образуется оксида, кг*4 | - | - | - | - | - | Образуется после раскис-ления, кг | ||||
| Состав металла, % |
|
|
|
|
| газа | шлак | |||
| *1 – по данным таблицы 5. *2 – определяется исходя из расхода ферросплава, его состава и распределения элемента ферросплава между металлом и шлаком. В зависимости от заданной марки стали, количество и вид применяемых ферросплавов и легирующих принимается студентом самостоятельно. *3 – определяется по сумме усвоенных металлов элементов. *4 – определяется по уравнению 14. | ||||||||||
Расход алюминия на раскисление выбирают с учетом практических данных в зависимости от содержания углерода перед раскислением [C]М по данным таблицы 14. При этом поступлением кремния, марганца и других элементов в металл при введении алюминия можно пренебречь из-за незначительного содержания этих элементов.
После введения требуемых раскислителей и легирующих элементов проверяют полученный состав металла на соответствие заданному.
Дата: 2019-05-28, просмотров: 241.
