16. Легирование стальной ванны, порядок и условия ввода легирующих, степень усвоения.

Порядок введения легирующих добавок определяется необходимостью максимального их усвоения (минимальным испарением (угар), окислением, и др. условиями). Температурные условия особенно важны для тугоплавких (трудно усваиваемых – ферровольфрама, ферромолибдена, легко всплывающего ферротитана и т.п.). Поэтому ферросплавы чаще всего требуют фракционирования (цена на 20% выше) и предварительного подогрева.

• Кусковый ферросилиций в ванну металла вводят за 10-15 минут до выпуска при его почти 100% - ном усвоении.

• ФМн вводят либо в конце окисления, либо после скачивания окислительного шлака, в количестве от среднего до верхнего предела марки. Усвоение 80-95%

• ФХр вводят в хорошо раскисленный и прогретый металл на средний предел из расчёта усвоения 95%.

• Никель практически не окисляется. Загружают в виде электролитического никеля в конце окислительного периода и ведут корректировку до конца. Испарение не более 4%.

• Молибден (ферромолибден). Вводят в конце плавки или восстановительного периода. МоО₂ или молибденат Са вводят в завалку или в конце плавления, почти 100% усвоение.

• Феррованадий и ферровольфрам усваиваются на 90%. Ферровольфрам вводят в начале восстановительного периода (чтобы успел раствориться и распределиться), феррованадий – за 10-20 минут до окончания плавки.

• Лёгкий ферротитан усваивается не более чем на 60%, его дают за 10-15 мин. до выпуска или в ковш.

• Расчет количества добавок рассмотрим на примере легирования хромом конструкционной стали.

Исходные данные:

• Заданное содержание в марке, %…………………………….0,75

• Содержание хрома в ванне в начале восстановления, %…...0,10

• Содержание хрома в феррохроме, %………………………...60,0

• Расчетное количество металла в печи, т……………………..20,0

  1. Необходимо увеличить долю хрома в металле на 0,75 – 0,10=0,65%

  2. Для этого нужно хрома 20000*0,65/100=130 кг.

  3. С учётом 5% угара потребность в хроме составит: 130*1,05=136,5 кг.

  4. В пересчёте на 60%-й феррохром: 136,5*100/60=227,5 кг.

17. Внепечные способы обработки стали

Синтетическим шлаком в ковше

Для ускорения реакции окисления и дефосфорации и особенно раскисления с десульфурацией применяется обработка СШ. Этот процесс основан на том, что при разливке металла в ковш с СШ происходит интенсивное перемешивание (коктейль), увеличивается в сотни раз поверхность контакта (шлак-металл). Высо- ко глинозёмистый шлак (97% Al₂O₃; 0,3-0,7% SiО₂; 0,5-0,9% FeO) выплавляют отдельно в спец. печах.

Обрабатывают таким шлаком:

• шарикоподшипниковые

• конструкционные

• нержавеющие стали.

После обработки СШ содержание S уменьшается до 0,001-0,006% (на 50-80%), L_S=(100-120); неметаллические загрязнения уменьшаются в 2-4 раза, а время плавки на 30-50 мин.

Применение порошкообразных материалов

Является средством интенсификации плавки в дуговых печах, (продувка порошкообразными материалами в потоке с газом). Повышается:

• обезуглероживание

• дефосфорация

• _{раскисление}

_{Для дефосфорации вдувается смесь известь – Fe (руда) – CaF2 (7:2:1) с размером около 1 мм. Это позволяет не скачивать плавильный шлак. Если вдувать в восстановительный период то можно удалять S (СаО + немного СаF2). Газ - носитель Ar.}

_{Обработка ЩЗМ}

_{При продувке SiCa или Mg+Fe (порошок). Содержание [O] снижается на 20 –55% (до 0,0015-0,0025%). Содержание серы снижается на 20-80% (до 0,002 - 0,0011%). В Германии существует метод ТN: вдувание соединений Са+Мg в смеси с СаО и СаF2. ЩЗМ способствуют образованию глобулярной формы окислов (лучше удаляются из металла, S удаляется на 90%).}

_{Обработка металла аргоном}

_{Продувка Ar – осуществляется в ковше, через спец. отверстие в днище.}

_{Преимущество:}

1. _{выравнивается химический состав металла, усредняется Т;}

2. _{степень удаления Н2 повышается на 15–40%,[H2] с 6*10}^-4_{% до 5,3*10}^-4_{%; [N] c 0,006 до 0,005%; [O] с 0,004 до 0,0017%;}

3. _{температура разливки стали снижается на 30–70 без ухудшения разливки;}

4. _{повышается плотность металла;}

5. _{повышаются механические свойства.}

_{Продолжается продувка 5 – 15 мин.}

_{Вакуумирование}

Может применяться параллельно с продувкой аргоном в:

1. _{ковше, это позволяет ускорить дегазацию стали (=10 –17 мин.);}

2. _{дегазация стали в струе;}

3. _{порционная дегазация стали Р=0,002– 0,003, =15 – 25 мин. +Аr;}

4. _{циркуляционное вакуумирование +Ar; Н2 снижается с 6-8 до 2-3 мл/100г. , а О2 снижается с 0,01 до 0,002 – 0,004%.}