2.3Рафинирование под основным шлаком

Положительные результаты процесса в УПК в большой мере зависят от технологии работы под шлаком. Необходимо соблюсти следующие условия:

• Металлургические параметры стали, а именно: химсостав стали, температура стали и плавильный процесс.

• Количество окисного шлака, выносимого из плавильной печи.

• Достаточное раскисление шлака во время восстановления.

• Ковш футерован основным огнеупором.

• Компоненты шлака должны легко расплавляться, поскольку только расплавленный шлак поддерживает металлургические реакции и осаждение неметаллических включений.

• Содержание FeO и MnO в ковшевом шлаке должно быть ниже 1%, до того, как он обретет белый цвет, и будут происходить реакции между сталью и шлаком (т.е., десульфурация, осаждение неметаллических включений).

Как правило, мы должны различать, для раскисления каких плавок использовался кремний, а для каких - алюминий. Вы должны придерживаться следующих параметров химсостава шлака:

Таб. 3 Компоненты шлака

Сталь	Раскисленная кремнием	Раскисленная алюминием
CaO (%)	45 - 55	55 - 65
MgO (%)	4 - 5	4 - 5
Al2O3 (%)	5 - 10	20 - 30
SiO2 (%)	25 - 35	5 - 10
FeO + MnO (%)	< 1	< 0,5

2.4Неокисляющая атмосфера инертного газа

Атмосфера инертного газа над шлаком необходима для рафинирования. Если свод печи-ковша плотно прилегает к его краю, и разрежение под сводом соответственно регулируется, то основной объем отходящих газов (75 - 80 %) будет состоять из инертного газа, использованного для перемешивания стали в ковше. Также в состав отходящих газов входят незначительные объемы CO, воздуха, CO2, ограниченный объем кислорода и пыль.

3Процесс рафинирования

Ковшевое рафинирование без дегазации в вакууме приобретает все большее значение не только для производства специальных марок, но и для выплавки углеродистой стали обычного качества. Большая часть рафинирования переносится из плавильного агрегата в печь-ковш. Так как металл во время ковшевого рафинирования можно нагревать, то температуру металла при выпуске в плавильном агрегате можно снизить, а за счет этого увеличить общую производительность. Ковшевое рафинирование отличается воспроизводимостью и простым режимом работы.

3.1Металлургические параметры

Металлургические параметры процесса рафинирования зависят в основном от содержания свободного кислорода в системе, а также от:

1. Химсостава стали

2. Температуры стали

3. Процесса плавки и системы выпуска.

Химсостав и температуру стали можно проверить до выпуска стали в ковш. На основе этих значений с определенной степенью точности вычисляются металлургические параметры и корректируются соответствующие этапы во время процесса ковшевого рафинирования.

Кислород в стали: Содержание кислорода в стали определяется, в основном, сталеплавильным процессом (т.е. выплавка в конвертере/ДСП) и температурой стали. Как показывают опыты, проведенные Вейчером и Гамильтоном, существует тесная связь между углеродом и кислородом:

Ниже приведены константы равновесия реакции C~O для разных температур, а также показано содержание свободного кислорода на основании содержания углерода в стали. Совершенно очевидно, что константы равновесия достигаются редко. Они могут поддерживаться посредством работы под пенистым шлаком и вдувания угольного порошка при работе с ровной ванной металла.

Таб. 4 Значение C-O по Вейчеру и Гамильтону в зависимости от температуры

°C	aO * aC
1550	0.023
1600	0.024
1650	0.025
1700	0.026

Рис. 13 Диаграмма Вейчера и Гамильтона

Таким образом, по последнему анализу углерода в жидкой стали перед выпуском можно заранее рассчитать минимальное содержание кислорода. Другие источники кислорода - привнесенные печные шлаки, остатки шлака в ковше и кислород из атмосферы, который при выпуске взаимодействует с жидкой сталью. Если оксидные шлаки нельзя удержать в печи, то это необходимо учесть в шлаковой технологии в ковше, принимая во внимание функцию содержания углерода в стали.

Таб. 5 Содержание кислорода в печном шлаке в зависимости от содержания углерода в стали (типовые значения)

Переходящий шлак	[% C] сталь	.04	.06	.08	.10	.15	.20
100 кг	кг кислорода	8.0	6.8	6.1	5.6	4.7	4.2
300 кг	кг кислорода	24.1	20.5	18.3	16.7	14.2	12.7

При ламинарном потоке выпускаемой стали менее вероятен подхват кислорода. Необходимо учитывать все факторы, касающиеся правильного раскисления в ходе выпуска.