книги из ГПНТБ / Производство шарикоподшипниковой стали М. И. Колосов, А. И. Строганов, И. Я. Айзеншток. 1960- 21 Мб

114Технология выплавки стали в основной электрической печи

Врезультате некоторого изменения технологии и повышения квалификации обслуживающего персонала средний балл по ок­

сидам несколько уменьшился. Златоустовский завод начал поставлять заготовку трубным заводам по нормам, преду­ смотренным для горячекатаной отожженной стали [54].

В1938 г. после обобщения опыта работы заводов «Электро­ сталь», «Днепроспецсталь» и Златоустовского металлургическо­ го завода была разработана типовая технологическая инструк­ ция по выплавке шарикоподшипниковой стали. Особое внимание уделялось более горячему проведению окислительного периода.

Сэтой целью, а также из соображений частичного освобожде­ ния металла от включений предусматривался период чистого кипения (выдержка) после дачи последней порции железной ру­

ды в течение 15—20 мин. Кроме того, ограничивался верхний предел по содержанию закиси железа в шлаке перед присадкой

феррохрома (не выше 1,5%)'и перед выпуском (не более 0,8%).

Было установлено, что на плавках, имевших магнезиальные шлаки (19—20% MgO), брак металла был повышенным из-за высокого балла по оксидам,.

По первым 38 валовым плавкам, проведенным по новой тех­ нологии на Златоустовском заводе, были получены следующие усредненные результаты.

Инструкция регламентировала раскисление металла карбид­ ным шлаком — не менее 1 час. 20 мин. с переводом карбидного шлака в белый перед выпуском плавки. Выпуск плавки под бе­

лым шлаком вызывался не только необходимостью предотвра­ тить науглероживание металла при сливе его в ковш, но также опасением загрязнить металл включениями карбидного шлака.

В практике завода «Электросталь» наблюдались случаи попада­ ния в слитки карбидного шлака. После охлаждения карбидный шлак рассыпался, образуя в слитке многочисленные пустоты.

Выплавка стали в 1 945— 1 9 47 г г. В послевоен­ ное время, когда требования к поставляемой стали повысились,

металлургические заводы приступили в широком масштабе к

проведению исследовательских работ. Важнейшей задачей являлось снижение величины оксидных включений, особенно в в стали крупных профилей. Большая .работа в этом направлении

была выполнена на Златоустовском металлургическом заводе в 1945—1946 гг.

116 Технология выплавки стали в основной электрической печи

Таблица 53

Состав неметаллических включений, %

На основании полученных результатов была разработана но­ вая технология, в основу которой было положено возможно пол­ ное раскисление металла карбидным шлаком

Раскисление карбидным шлаком проводили до получения спокойного металла, дающего в пробном стаканчике хорошую усадку. Окончательное раскисление металла осуществляли кус­

ковым 45%-ным ферросилицием за 10—-15 мин. до выпуска и алюминием в количестве 0,44 кг!т. Внедрение этой технологии

позволило резко уменьшить пораженность плавок шлаковыми

включениями при некотором увеличении строчечных оксидов обычного типа (средний балл увеличился от 2,20 до 2,25).

Аналогичное исследование, проведенное на Челябинском ме­ таллургическом заводе, подтвердило правильность выбранного направления по уменьшению содержания в стали крупных включений. Однако в отличие от практики Златоустовского за­ вода в дополнение к обработке металла активным карбидным шлаком на Челябинском заводе проводили диффузионное рас­ кисление ферросилицием, которое оказалось более эффектив­ ным, чем раскисление кусковым ферросилицием.

Выплавка стали в 1947—1 94 8 г г. Введенный в 1947 г. ГОСТ 801—47 ужесточил условия поставки шарикопод­ шипниковой стали, в связи с чем потребовалось пересмотреть основные положения существовавшей в то время технологии. Основное внимание в новой технологии было уделено диффузи­ онному раскислению -металла в печи карбидным шлаком с по­

следующей присадкой на шлак молотого 75%-ного FeSi и оконча­ тельному раскислению алюминием. Длительность периода рафи­ нировки при этом достигала 2,5 часа.

Ферросилиций вводили после присадки феррохрома порция­

ми через 5—7 мин. с тщательным перемешиванием ванны перед присадкой новой порции. Была также повышена температура металла. Металл, выплавленный по новой технологии, не имел грубых включений и меньше был загрязнен строчечными окси­

дами: средний балл по оксидам по валовым плавкам снизился с 2,55 до 2,39. По данным Челябинского завода количество пла­ вок, удовлетворявших требованиям ГОСТ на горячекатаную сталь с отжигом, повысилось с 45—52% (по старой технологии)

до 72—81%.

Дальнейшее совершенствование технологии выплавки чи­ стой по неметаллическим включениям стали пошло по пути применения комплексных раскислителей и прежде всего сили-

кокальция. Силикокальций нашел широкое распространение в

то время на заводах США для выплавки конструкционных ста­ лей, в том числе и шарикоподшипниковой.

Перед использованием силикокальция как раскислителя в ва­ ловом производстве были проведены соответствующие иссле­

дования.

Выплавка стали с применением силико­ кальция в 1948 г. Силикокальций обладает всеми преиму­ ществами комплексного раскислителя; кроме того, кальций име­ ет большое сродство к кислороду, а в тройных системах А12О3— СаО — SiO2 и МпО — СаО — SiO2 образуется большая гамма

низкотемпер атурных спл авов.

На одном из заводов опытные плавки проводили в 30-т элек­ тропечах. Сравнивали качество металла, раскисленного по одно­ му из трех вариантов:

а) раскисление карбидным шлаком и кусковым ферросили­ цием, вводимым в ванну за 15—20 мин. до выпуска;

б) раскисление в первой половине восстановительного пери­ ода карбидным шлаком с последующим диффузионным раски­

слением молотым ферросилием;

в) осадочное раскисление металла ферросилицием и алю­ минием после скачивания окислительного шлака, карбидным шлаком в период рафинировки и окончательное раскисление в ковше силикокальцием.

Загрязненность стали неметаллическими включениями оцени­

вали по шкале SKF и по шкале, разработанной Златоустовским заводом на основе американских эталонов. По последней шкале равноосные, недсформировавшиеся при пластической обработке

включения делились на две группы: «О» с размером, не превы­ шающим 30 ц, и «£)+» — достигающие 70 ц. По варианту с рас­

118 Технология выплавки стали в основной электрической печи

кислением стали силикокальцием было проведено 200 опытных

плавок, в том числе 59 плавок с окислением и 141 плавка ме­

тодом переплава. Впоследствии было выплавлено еще 269 ва­ ловых плавок.

90 мм), приведены на рис. 35—36 и в табл. 54 [74].

Рис. 36. Загрязненность стали сульфидными включениями в зависимости от способа рас­ кисления:

/ — раскисление кусковым ферросилицием; 2 — диф­ фузионное раскисление ферросилицием; 3 — раскис­ ление силикокальцием

Из приведенных данных со всей очевидностью следует, что сталь, раскисленная силикокальцием, загрязнена строчечными оксидными включениями в значительно меньшей степени, чем сталь, раскисленная по другим вариантам. Кроме того, резко

Таблица 54

Качество стали в зависимости от способа раскисления

Число

Вариант раскисления

плавок

Кусковым ферроси­

повышается качество поверхности слитков; макроструктура ста­

ли остается хорошей и не отличается от стали, выплавленной без раскисления силикокальцием.

При диффузионном раскислении стали ферросилицием со­ держание включений меньше, чем при глубинном раскислении с введением кускового ферросилиция в металл за 15—20 мин. до выпуска.

При использовании силикокальция в стали обнаруживают­ ся глобулярные включения алюмосиликатов. Этим обстоятель­ ством была вызвана необходимость оценки качества стали по двум шкалам, одна из которых позволяет оценить строчечные включения, а другая — глобулярные.

В практике США принято считать сталь отличной при вели­ чине глобулей меньше 30 ц и хорошей, когда они не превышали 70 ц. При таких условиях оценки сталь опытных плавок отно­ сились к группе хорошей.

На основании проведенных исследований были выбраны сле­ дующие оптимальные технологические положения выплавки шарикоподшипниковой стали с использованием силикокальция.

1. Содержание углерода по расплавлении не должно быть

ниже 1,20%.

2. Период кипения должен проходить активно, с окислением 0,35—0,40% С; показателем горячего хода служит достаточно высокое содержание марганца в металле, не ниже 0,15—0,20%; ферромарганец не присаживается. Температура металла к кон­ цу периода кипения должна быть не ниже, чем при выпуске.

120Технология выплавки стали в основной электрической печи

4.После скачивания окислительного шлака в ванну приса­ живают кусковой ферромарганец, 45%-ный ферросилиций (из расчета внесения 0,07% Si), алюминий (0,5 кг/т) и феррохром,

затем наводят шлак сначала известковой смесью, а после обра­ зования жидкоподвижного шлака—карбидной смесью.

5.Раскисление активным карбидным шлаком проводят не

менее 40 мин.; в шлаке к концу этого периода содержится не менее 55% СаО и не более 0,8 % FeO.

Карбидный шлак к выпуску переводят в белый, в котором содержание закиси железа не превышает 0,65%, а содержание окиси кальция составляет не менее 55%; продолжительность ра­ финировки 1 час. 40 мин. — 2,0 час.;

6.За 20 мин. до выпуска металл раскисляют кусковым 45%- ным ферросилицием ив расчета введения 0,03—0,05% Si.

7.Металл выпускают без шлака; присадку силикокальция (3 кг/т) начинают после заполнения Уз ковша; размер кусков

силикокальция 40—50 мм.

Температура металла на желобе 1505—1520° (по Пиропто

без поправки).

Разливку металла вели сифонным способом в слитки разве­ сом 1200 кг.

Необходимо отметить, что качество стали, выплавленной с окислением на углеродистой шихте, по сравнению с выплавлен­ ной переплавом, оказалось более высоким. Так, брак металла по загрязненности включениями оказался соответственно 0,21% и 1,81%, а количество плавок, имевших глобулярные включения, оцененные по шкале «£)+» 5 и 7,4%.

В качестве примера приведем хронометраж одной из плавок валового производства на Челябинском заводе.

Хронометраж выплавки стали ШХ15

Плавка № 2620 от 22 июля 1947 г. метод выплавки—без окисления

122 Технология выплавки стали в основной электрической печи

ставе включений в первом случае содержится в 2—2,5 раза больше кремнезема и в 1,5—3,5 меньше глинозема, чем в стали,

раскисленной алюминием.

На Златоустовском заводе также исследовали раскисление силикокальцием. При этом сравнивали качество стали, выплав­ ленной по пяти различным вариантам раскисления. Способы раскисления и результаты контроля металла по включениям при­ ведены в табл. 55.

Таблица 55

Методы раскисления и результаты контроля металла опытных плавок

5За 40—50 мин. до выпуска

впечь через шлак введен SiCa. В ковш вводили

1,0—1,5 кг SiCa на 1 т

стали. Общий расход SiCa

Глобулярные включения оценивали по шкале, разработан­

ной на заводе. Во всех случаях чистоту стали оценивали в квад­ рате 80 x 80 мм.