книги из ГПНТБ / Шнееров, Я. А. Полуспокойная сталь

Химический состав металла при разных вариантах раскисления приведен в табл. 29.

Слиток, раскисленный ферросилицием, имел лучше изолированную и более рассредоточенную усадочную раковину, чем слиток, раскисленный только алюминием. Сталь, раскисленная одним алюминием, имела более высокие значения ударной вязкости при всех температу­

Большая трудность получения устойчивых результа­ тов от плавки к плавке при раскислении полуспокойной стали одним алюминием явились основанием к тому, что дальнейшие исследования и на этом заводе проводили для сравнения принятого варианта раскисления (ферро­ силицием и алюминием) с более простым — одним фер­ росилицием. В результате перешли на более простой способ раскисления одним ферросилицием.

Сопоставление производственных результатов (за полтора года) раскисления 45%-ным ферросилицием и алюминием (в количестве соответственно ~2,2 и ~0,25 кг/т) с опытом работы после перехода на рас­ кисление одним 45%-ным ферросилицием (в количестве в среднем 3,7 кг/т) показало преимущество последнего способа (табл.30).

Полученные результаты можно объяснить более ста­ бильной раскисленностью полуспокойной стали при при­ менении одного ферросилиция.

Таким образом, исследования, проведенные на двух заводах, показали, что применение алюминия для рас­ кисления полуспокойной стали в ковше нецелесообраз­ но: чем в большей степени алюминий заменяется ферро-

103

Т а б л и ц а 30. Сравнение качества стали при разных вариантах

раскисления

силицием, тем надежнее обеспечивается оптимальная степень раскисленное™ металла.

Очевидно, это вызвано высокой раскислительной спо­ собностью алюминия, усугубляющей ошибки при расче­ те и взвешивании необходимых присадок, а также ма­ лой плотностью и значительным пироэффектом при кон­ такте с металлом и шлаком, вызывающими его неста­ бильное усвоение. Не установлено преимущества алюми­ ния как раскислителя и при исследовании механических свойств проката из полуспокойной стали.

С учетом результатов этих работ, а также положи­ тельного опыта Магнитогорского металлургического комбината и заводов Коммунарского, «Азовсталь» и им. Петровского (мартеновский цех), на совещании по по­ луспокойным и закупоренным сталям (г. Днепропет­ ровск, 1967 г.) было рекомендовано раскислять полуспо­ койные стали в ковше кремнием, алюминий применять только для корректировки раскисленности металла во время разливки. Это положение утверждено в Типовой технологической инструкции по производству стали.

Дальнейшие исследования показали, что наилучшие результаты по стабильности раскисленности углеродис­

ского цеха Коммунарского металлургического завода за восемь месяцев показал, что при раскислении стали Ст.Зпс только силикомарганцем в ковше (вместо рас­ кисления ферромарганцем в печи и 45%-ным ферроси­ лицием в ковше) увеличилось (с 62,5 до 83%) количе­ ство плавок с оптимальным содержанием кремния, вследствие уменьшения колебаний его угара. При этом

104

снизилось количество брака на первом переделе (с 0,42 до 0,28%) и слябов с грубыми дефектами.

Таким образом, раскисление полуспокойной стали кремнием в ковше целесообразно проводить, используя силикомарганец или 45%-ный ферросилиций. Примене­ ние 65—75%-ного ферросилиция менее приемлемо вви­

кислении полуспокойной стали Ст.Зпс кремнийсодержащими раскислителями в печи на ММК угар кремния со­ ставлял 40—70%, а в ковше—25—35%- Вследствие менее стабильной (от плавки к плавке) степени раскис­ ленности расходный коэффициент металла на обжимных станах при раскислении в печи был заметно выше, чем на плавках с раскислением в ковше [10, 11, 23].

Раскисление полуспокойной стали ферромарганцем в ковше целесообразно в основном для экономии марган­ ца, так как колебания степени усвоения марганца при раскислении в печи оказывают на раскисленность метал­ ла значительно меньшее влияние, чем кремния.

лям полуспокойной стали, содержание кремния в приме­

вносимое только этим ферросплавом, может превышать требуемое для получения нормальной структуры слитка.

105

Присадкой доменного ферромарганца впечь может быть устранено отрицательное влияние неустойчивого содер­ жания в нем кремния, если ванну после раскисления до­ водить до вскипания.

Таким образом, целесообразный способ раскисления полуспокойной стали ферромарганцем в ковше, позволя­ ющий обеспечить большую стабильность раскисленнос-

ти стали (не говоря об экономии ферромарганца), ста­ новится нерациональным без решения вопросов обес­ печения металлургических заводов ферромарганцем со стабильным содержанием кремния. Кроме того, полный отказ от предварительного раскисления в печи, позволя­ ющего фиксировать содержание углерода в металле пе­ ред выпуском, возможен при использовании способов быстрого контроля его содержания в ванне перед вы­ пуском.

Типовой технологической инструкцией по выплавке мартеновской стали для раскисления и легирования по­ луспокойной стали разрешено применять только стан­ дартный доменный ферромарганец (с содержанием кремния не более 2%). При этом кремний, вносимый да­ же таким ферромарганцем, надлежит обязательно учи­ тывать при расчете количества 45%-ного ферросилиция или силикомарганца для раскисления полуспокойной стали.

106

взвешенного 50%-лого ферросилиция с одинаковой крупностью кусков позволило получить необходимое содержание кремния в полуспокойной стали с колебани­ ями в пределах 0,02%, что способствовало стабилизации процесса ее раскисления и в связи с этим — увеличению (примерно на 1,5%) выхода годного проката.

Как показала практика, раскисление полуспокойной стали должно производиться хорошо просушенными и раздробленными (на куски размером до 50 мм в по­ перечнике) ферросплавами. Применение более крупных фракций может вызвать неравномерное распределение раскислителей (особенно марганца) в металле. Исполь­ зование пылевидных ферросплавов также нецелесооб­ разно, поскольку приводит к нестабильным потерям раскислителя, в результате выноса из ковша восходящими газовыми потоками и запутывания в шлаке.

Присадку раскислителей под струю металла следует начинать при наполнении ковша металлом на Vs и за­ канчивать при достижении У2 его высоты. Присадка ферросилиция и, особенно, ферромарганца, на дно ков­ ша недопустима, так как это неизбежно приводит к не­ равномерному распределению раскислителей в объеме металла.

Для подачи ферросплавов в ковш в настоящее время применяют в основном специальные стационарные или подвесные бункера с механическими затворами. На не­ которых заводах присадку раскислителей осуществляют лотками, подвешиваемыми на разливочных кранах.

Использование указанных устройств не может обес­ печить равномерной подачи ферросплавов в ковш по хо­ ду его наполнения металлом. Рекомендуется использо­ вать автоматические дозаторы, разработанные заводом «Запорожсталь». Эти устройства имеют электровибра­ ционные питатели, позволяющие регулировать скорость подачи ферросплавов в ковш, и весоизмерительные си­ стемы, при помощи которых можно обеспечить необхо­

107

стую применяют науглероживание металла путем при­ садки в ковш коксика или термоантрацита. Существую­ щими типовыми технологическими инструкциями до­ пускается производить науглероживание стали в ковше на 0,03—0,05%, однако в практике предприятий оно до­ стигает 0,10—0,13%. Вследствие науглероживания и не­ стабильного усвоения указанных углеродсодержащих добавок содержание кислорода в стали колеблется в бо­ лее широких пределах. Введение еще одного переменно­ го фактора усложняет определение необходимого коли­ чества раскислителей и увеличивает колебания степени раскисленности стали от плавки к плавке.

Исследования, проведенные на заводе «Азовсталь» [203], показали, что при работе с науглероживанием по­ луспокойной стали в ковше возрастает пораженность раскатов рванинами, вследствие чего повышаются голов­ ная обрезь и расходный коэффициент металла на блю­ минге. Ниже приведены результаты сравнения качества слитков, полученных без науглероживания (I) и с науг­ лероживанием ( I I ) .

без науглероживания подтверждено данными производ­ ственной статистики завода «Азовсталь», на котором после проведения экспериментов присадка коксика в ковш была запрещена (табл. 31).

Таким образом, отказ от предварительного раскисле­ ния в печи, применения алюминия для раскисления в ковше и использования нестандартного (по содержанию кремния) доменного ферромарганца позволяет повысить стабильность раскисления полуспокойной стали. Этому также способствует необходимая подготовка ферроспла­ вов и применение рациональных устройств для ввода их в ковш.

108

Закономерности раскисления полуспокойной стали с обычным содержанием марганца

Устранение влияния перечисленных факторов повы­ шает стабильность процесса раскисления, однако не ме­ нее важно получение стабильной окисленности стали и шлака перед раскислением. Окисленность металла опре­ деляется в основном содержанием углерода и к концу плавки может существенно колебаться даже при измене­ нии последнего в пределах норм, установленных для каждой марки ГОСТами и техническими условиями. Это особенно проявляется на низкоуглеродистых сталях, для которых колебания содержаний кислорода с изменени­ ем концентрации углерода наиболее значительны. В свя­ зи с этим технология раскисления полуспокойной стали, предусматривающая ввод постоянного для данной мар­ ки количества ферросилиция, требует выпуска металла в значительно более узких пределах по содержанию уг­ лерода, чем разрешается стандартами.

Регулирование количества ферросилиция, вводимого в ковш, в зависимости от содержания углерода в стали перед выпуском, требует установления зависимости меж­ ду содержанием углерода, кремния и марганца в нор­ мально раскисленной полуспокойной стали. Зная эту за­ висимость, можно определить количество вводимого в

ковш ферросилиция с учетом установленной в конкретных условиях цеха степени усвоения кремния, которая за­ висит в первую очередь от содержания углерода в стали перед раскислением в ковше и в какой-то мере от содер­ жания окислов железа в шлаке и длительности контакта металла со шлаком и воздухом.

109

ные конвертеры и мартеновские печи емкостью соответ­ ственно 26—32 н 85 т) [204], Коммунарском (300—600-т мартеновские печи) и Криворожском (кислородные кон­ вертеры и мартеновские печи емкостью соответственно 115 и 600 т) проведено специальное исследование. Опыт­ ные плавки полуспокойных сталей различных марок (с 0,07—0,075% С) проводили в кислородных конвертерах и мартеновских печах. Металл опытных плавок с содер­

* В числителе — средние значения, в знаменателе — предельные .

ПО

(ферросилицием). Раскислители присаживали в уста­ новленных действующей инструкцией количествах (по­

Данные о технологии разливки, содержаниях углеро­ да и марганца в пробах из изложницы для опытных пла­ вок разных заводов приведены в табл. 32.

По оси изложницы в конце ее наполнения металлом отбирали пробы (раскисленную алюминием в количестве ~0,5% и без него) специальными закрытыми металли­ ческими или кварцевыми пробницами с погружением на 250—300 мм ниже уровня зеркала металла, в которых химическим методом определяли содержание углерода, активного кислорода, кремния, марганца и азота. Вски­

111

Стружку на химический анализ отбирали в донной части проб, т.е. в месте, где в связи с интенсивным охлажде­ нием металла исключалась сегрегация глинозема. До­ полнительно на некоторых плавках отбирали пробы на анализ содержания водорода в стали методом вакуумнагрева. Параллельно с отбором проб измеряли темпе­ ратуру металла платииа-платинородиевой термопарой. Температура стали в месте отбора проб находилась в

Степень раскисленности стали оценивали по интенсив­ ности и продолжительности искрения металла в излож­ нице после закрытия стопора и результатам прокатки слитков (качеству поверхности и макроструктуры про­ межуточного и готового проката, величине головной обрези, наличию брака и второго сорта). Колебания сте­ пени раскисленности стали вызывались непостоянством массы плавки и несовершенством принятой на заводах технологии (металл определенной марки раскисляли по­ стоянно одним и тем же количеством раскислителей, не­ зависимо от изменения технологических факторов).

К нормально раскисленным (рис. 36) отнесены плав­ ки, для которых продолжительность искрения металла в изложнице составляла 10—40 с без прорывов корки. Раскаты слитков этих плавок имели чистую поверхность и удовлетворительную макроструктуру после удаления

112