- •1. Понятие о пластической деформации
- •Глава 2 Сырые материалы и их подготовка
- •Глава 3 Подготовка железных руд к доменной плавке
- •Глава 4 Подготовка железорудного сырья и топлива
- •Глава 5 Конструкция доменной печи
- •Глава 6 Доменный процесс
- •Глава 7 Восстановление кремния и выплавка кремнистого чугуна
- •Глава 8 Науглероживание железа. Образование шлака, его свойства
- •Глава 9 Организация работы доменного цеха
- •Глава 10 Технология плавки и управление работой печи
- •Глава 11 Способы внедоменного получения железа
- •Глава 12 История сталеплавильного производства и классификация стали
- •Глава 13 Шихтовые материалы сталеплавильного производства
- •Глава 14 Конверторные процессы с донным воздушным дутьем
- •Глава 15 Кислородно-конверторный процесс
- •Глава 16 Технология плавки при кислородно-конвертерном процессе.
- •Глава 17 Поведение элементов при кислородно-конвертерной продувке
- •Глава 18 Устройство мартеновской печи
- •Глава 19 Общая характеристика мартеновского процесса
- •Глава 20 Основной мартеновский процесс
- •Глава 21 Ход плавки при мартеновском процессе
- •Глава 22 Кислый мартеновский процесс
- •Глава 23 Устройство дуговых электропечей
- •Глава 24 Выплавка стали в основных дуговых электропечах
- •Глава 25 Выплавка стали методом переплава и с рафинированием металла в ковше шлаком
- •Глава 26 Плавка с использованием металлизированных окатышей и в кислых электропечах
- •Глава 27 Выплавка стали в индукционных печах
- •Глава 28 Технология индукционной плавки и плавка в вакуумных печах
- •Глава 29 Внепечное рафинирование
- •Глава 30 Переплавные процессы
- •Глава 31 Внепечная обработка стали
Глава 22 Кислый мартеновский процесс
Кислым мартеновским процессом называют процесс выплавки стали в кислой мартеновской печи, подина которой изготовлена их кислых материалов (95% SiO2).
Для выплавки стали в кислой печи, к шихте и топливу предъявляют особые требования, т.к. для удаления из металла в шлак фосфора и серы необходим основный шлак. Топливо не должно быть сернистым и в процессе используют высококачественные древесно-угольные или коксовые чугуны, содержащие не более 0,025% фосфора и серы. Привозной стальной лом и скрап в кислом процессе практически не используют, т.к. их состав неизвестен.
Под печи наваривают чистым высококремнистым песком, кварцитом с примесью шлака, т.к. под принимает активное участие в протекающих в ванне процессах, а качество кислой стали определяется реакциями взаимодействия материала кислого пода с металлической ванной.
Соотношение между загружаемым в печь чугуном и скрапом зависит от заданного содержания углерода в металле и обеспечивающими проведение периода кипения. Обычно превышение углерода 0,5-0,6%.
В кислом процессе источника для образования шлака меньше, т.к. известь не заваливают, и слой шлака может быть незначительным, в результате чего металл может окисляться и насыщаться газами. Поэтому на подину печи до завалки загружают конечный кислый шлак от предыдущих плавок, шамотный бой и кварцевый песок, 2-4% от массы металла.
Образующиеся во время плавления основные окислы железа и марганца вступают во взаимодействие с кремнезёмом, образовавшимся в результате окисления кремния, содержащегося в шихте по реакции:
2(FeO)+(SiO2)=(FeO)2∙SiO2; 2(MnO)+(SiO2)=(MnO)2∙SiO2
В результате образуются легкоплавкие силикаты железа и марганца. Однако, их количество не хватает для ошлаковывания FeO и MnO. Недостающее количество кремнезёма переходит в шлак из футеровки пода:
2(FeO)+SiO2ПОДА=(FeO)2∙SiO2; 2(MnO)+SiO2ПОДА=(MnO)2∙SiO2
Водимые шамот и песок уменьшают расход футеровки.
Кислая ванна создает благоприятные условия для восстановления кремнезёма из шлака и пода. При высоких температурах кремний восстанавливается углеродом, марганцем и железом:
2[Mn]+(SiO2)=2(MnO)+[Si]
2[C]+(SiO2)=2COГАЗ+[Si]
2FeЖ+(SiO2)=2(FeO)+[Si]
В ванну непрерывно поступает кислород. На границе шлак – металл происходит окисление примесей, в том числе и кремния, при этом протекают два противоположных процесса:
окисление кремния закисью железа;
восстановление кремния из шлака и пода.
Повышение в шлаке окислов железа и марганца приводит к увеличению активности шлака и скорость окисления кремния возрастает. Интенсифицировать скорость процесса печи можно введением в нее железной и марганцевой руд, извести, известняка и продувка воздухом или кислородом.
Существуют два варианта проведения плавки в кислых печах:
с ограничением восстановления кремния (активный процесс);
без ограничения его восстановимости (пассивный процесс).
При активном процессе после расплавления при достаточно высокой температуре в печь присаживают железную или марганцевую руду или продувают кислородом. При замедлении кипения, кремний может восстанавливаться, тогда в печь вводят небольшое количество извести.
Кремневосстановительный процесс начинается с подсадки руды и кипения ванны. После нагрева металла, шлак обогащается кремнеземом, и кипение металла практически прекращается. Металл оказывается раскисленным. В этот период «мертвого» стояния ванны происходит восстановление кремния до пределов, установленных для стали данной марки. При этом введение раскислителей не требуется.
Кислая сталь содержит меньше газов, чем в основных мартеновских печах. Этому способствуют следующие факторы:
чистота шихты;
небольшое количество шлакообразующих;
вязкие шлаки, насыщенные кремнеземом с малой газопроницаемостью;
более низкое содержание кислорода по ходу плавки;
меньший расход раскисляющих и легирующих добавок.
Кислая сталь чиста и по неметаллическим включениям. В результате, отличительной чертой кислой стали является меньшая, чем у основной стали анизотропия механических свойств, более стабильными механическими свойствами, более высокой пластичностью при одинаковых прочностных свойствах.
Кислая мартеновская сталь идет на изготовление коленчатых валов различных двигателей, роторов крупных турбин, шариковых и роликовых подшипников и др.