книги из ГПНТБ / Полухин П.И. Прокатка и термическая обработка железнодорожных рельсов

часа.

На заводе следят за продолжительностью заливки чугуна. Исследованием было установлено, что ускорение этой операции улучшает процесс удаления фосфора и позволяет значительно снизить содержание последнего в металле в конце периода плавления. Технологической инструкцией требуется, чтобы про­ должительность заливки чугуна не превышала одного часа.

Режим завалки, прогрева, заливки чугуна и последующего спуска шлака рассчитан на возможно большее удаление фос­ фора в период плавления и получение кондиционного фосфатшлака. В с визи с этим спуск шлака стремятся проводить энер­ гично и начинать примерно через ЗСЬмин.после заливки чугуна. В период планления обычно спускается 3—4 ковша шлака, а также производится продувка ванны кислородом. Расход кис­ лорода составляет 1500—1800 м3/час при давлении не ниже 8 атм. Во время продувки ванны кислород в факел не вводится.

Большое внимание уделяется составу шлака в конце плавле­ ния, особенно содержанию закиси железа. Во второй половине

и содержит около 1 0 —1 2 % закиси железа.

В металле к началу рудного кипения по технологической ин­ струкции содержание углерода должно на 0 ,6 —1 ,2 % превышать среднезаданное в готовой стали, а содержание фосфора должно быть не выше 0,2%- Углерод расплавления значительно выше, чем на других заводах, что объясняется большим содержанием фосфора в металле после расплавления, требующим полной смены шлака и удлиняющим период рудного кипения. Следует учесть, что скорость горения углерода в этот период по инструк­ ции должна быть не ниже 0,16% в час, а она обычно бывает значительно выше.

Скачивание шлака в процессе рудного кипения производится обычно два раза. После каждого скачивания шлак наводится известью и бокситом с последующей присадкой окалины и в слу­ чае необходимости руды. Однако для уменьшения ценообразо­ вания считается желательным после второго скачивания шлака заканчивать присадку окислителей в период рудного кипения не окалиной, а рудой.

К началу чистого кипения требуется, чтобы содержание фос­ фора в металле не превышало 0,025%. содержание пятиокиси фосфора в шлаке было бы не более 7% при основности шлака не

в ковше 45%-ным ферросилицием и алюминием, причем расход последнего составляет 300—400 г/г стали.'

Поверхность металла в первом ковше засыпается предвари­ тельно измельченной смесью, состоящей из 50% свежеобожженной извести и 50% кокса. Наполнение второго ковша прекра­ щается с 'появлением шлака ;на желобе. К этому 'моменту ,в ковш высыпают короб свежеобожженной извести.

Описанный порядок операций при раскислении позволяет уменьшить восстановление фосфора из шлака и получить рель­ совую сталь состава, приведенного в табл. 16.

Следует обратить внимание на содержание серы в стали. Большое количество спускаемого и скачиваемого шлака позво­ ляет получить содержание серы практически одинаковое с за­ водами А и В при повышенном ее содержании в чугуне, равном

0,076% в 1959 г. (см. табл. 28).

Продолжительное время завод отливал рельсовые слитки ве­ сом не более 6 , 6 г. В последние годы завод перешел к отливке слитков весом 9,75 г, т. е. наиболее крупных по сравнению с дру­ гими заводами, выплавляющими рельсовую сталь. Внедрению нового слитка предшествовали тщательные исследования, так как считали, что укрупнение слитка приведет к большей струк­ турной и химической неоднородности и, в результате этого, к ухудшению качества рельсов. Исследования показали, что по макроструктуре, химической неоднородности и содержанию не­ металлических включений слитки весом 9,75 и 6 , 6 г равноценны. Следует отметить более высокие механические свойства рельсо­ вого металла после прокатки слитков весом 9,75 г (табл. 29);

Таблица 29

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РЕЛЬСОВОЙ СТАЛИ ПОСЛЕ ПРОКАТКИ СЛИТКОВ ВЕСОМ 6.6 И 9,75 Г

авторы исследований объясняют это обстоятельство положи­ тельным влиянием большей степени обжатия при прокатке ■крупного слитка. Суммарный коэффициент вытяжки при пе­ реходе от слитков весом 6 , 6 г к слиткам весом 9,75 г возрос с

62,2 до 82,5.

С переходом на отливку слитков весом 9,75 тна заводе уве­ личилась пропускная способность разливочного пролета, уменьшился парк изложниц и тележек, увеличилась производи­ тельность блюминга и снизился расход металла на 1 т годных рельсов.

На рис. 73, а показана равностенная изложница для слитка весом 9,75 г. В настоящее время этот тип изложницы изготов­ ляется и широко внедряется на заводе. Пока на заводе исполь­ зуется прибыльная надставка обычной конструкции (рис.73, б), но ведется разработка более совершенной ее конструкции.

Разливка стали проводится сверху непосредственно из ков­ ша. Обычная продолжительность отливки слитка колеблется в пределах 1,5—2,5 мин. Наполнение утеплителя продолжается примерно одну минуту, после чего поверхность металла засы­ пается смесью коксика и извести.

Время выдержки состава в разливочном пролете после кон­

При среднем расходе твердых окислителей, составившем в 1958 г. 10,3%, повышенное и колеблющееся содержание в них серы и фосфора затрудняет технологический процесс плавки рельсовой стали.

Непосредственно после окончания заливки в печь чугуна производится энергичный спуск шлака. Обычно спускается при­ мерно 2,5 ковша шлака, т. е. значительно больше, чем на заво­ де А. Это позволяет получить сравнительно низкое содержание фосфора в металле после расплавления (около 0 ,0 2 %) и пятиокиси фосфора в шлаке (0 ,8 —1 ,0 %).

В конце периода плавления по мере необходимости произ­ водится исправление шлака присадками извести, боксита или шамотного боя. Шлак к началу рудного кипения обычно содер-

жит не менее 38% СаО и имеет основность

держание углерода в металле в конце периода плавления долж­ но превышать его содержание в готовой стали на 0,3—0,8%. Обычно это превышение колеблется в пределах 0,4—0,6%.

В начале рудного кипения загружают железную руду в ко­ личестве, зависящем от степени нагрева металла и содержания в нем углерода, но не более трех мульд (примерно 4,5 т) в один прием. Общий расход руды на доводку в среднем за 1958 г. составил 2,3%. Скачивание шлака начинается через 5—10 мин. после присадки железной руды.

нового шлака,, кроме извести, применяют боксит, окалину, ша­ мотный бой. Среднегодовой расход этих материалов для исправ­ ления и наводки шлака составил: 1% извести и 0,9% боксита. Такое обновление шлака в большинстве плавок обеспечивает требуемое низкое содержание фосфора (не более 0,015%) в металле в начале периода чистого кипения. Однако для неко­ торых планок указанное обновление шлака недостаточно, что

Продолжительность чистого кипения по действующей на за­

ность этого периода обычно укладывается в указанные пределы и в среднем составляет 57 мин. (см. табл. 30). Скорость горения углерода в этот период по инструкции не должна быть меньше

136 ПЛАВКА РЕЛЬСОВОЙ СТАЛИ

0,10% в час. В подавляющей части рельсовых плавок скорость горения углерода превышала указанный предел и в 1958 г. лишь

в процессе наводки шлака, производившихся до 1955 г. для сох­ ранения содержания марганца свыше 0,2%. Режим марганца соблюдается, если считать определенный характер изменения его содержания >в процессе кипения. Среднее содержание мар­ ганца в металле после расплавления составляло 0 ,1 1 %, в начале

В конце чистого кипения по технологической инструкции ос­ новность шлака должна быть в пределах 2,5—3,8, а содержание закиси железа не должно превышать 11%. В среднем за 1958 г. основность шлака в этот период плавки была 2 ,8 . Однако имеет­ ся значительное число плавок с меньшей основностью шлака перед раскислением.

Содержание закиси железа в шлаке в конце периода чистого кипения в среднем составляло 9,5%, а в 28 % плавок было свыше 10%. Содержание пятиокиси фосфора в этот период в среднем составляло 0 ,8 %, т. е. значительно ниже, чем на заводе А. Этим уменьшается степень восстановления фосфора в про­ цессе раскисления. По технологической инструкции температу­ ра металла в конце чистого кипения при плавке стали для рель­ сов Р-43 должна быть 1570—'1590°, а при плавке стали для рель­ сов Р-50 1565—1585°.

Здесь также отказались от предварительного раскисления в печи низкопроцентным ферросилицием. В настоящее время в печь загружают только ферромарганец, что позволило сокра­ тить продолжительность раскисления в печи в среднем с 18 до 1 0 мин. и использовать прочие отмеченные выше достоинства этого мероприятия. Окончательное раскисление рельсовых пла­ вок производится в ковше 45%-ным ферросилицием и алюмини­ ем. Среднегодовой расход ферросплавов составил в плавках стали для рельсов Р-43: 12,6 кг ферромарганца, 4,7 кг 45%-ного ферросилиция и 0,36 кг алюминия на 1 тотлитых слитков; для рельсов Р-50 соответственно: 13,0; 4,7 и 0,36 кг.

Средний состав выплавленной стали по годам и типам рель­ сов был приведен в табл. 2 0 .

Следует отметить, что по содержанию фосфора и серы состав готовой стали значительно колеблется. Так содержание фосфора

встали для рельсов Р-43 колебалось в пределах 0,010—0,030%,

ав стали для рельсов Р-50, 0,012—0,039%, что следует отнести'

за счет недостаточного обновления шлака в период рудного кипения и пониженной основности шлака.

Содержание серы колебалось в стали для рельсов Р-43 в пре­ делах 0,021—0,049%, а в стали-для рельсов Р-50 0,022—0,046%.

Рис. 74. Изложница (а) с утеплителем (б) для отливки рельсового слитка весом 6,7 г

Здесь, кроме указанных причин, главное значение имело колеб­ лющееся повышенное содержание серы в железной руде.

Характерной особенностью рельсовой стали данного завода ' является значительное по сравнению о другими заводами содер­ жание меди, вносимой чугуном и другими исходными материа­

Таким образом, технологический процесс плавки рельсовой стали на заводах В и А отличается незначительно. Имеющиеся все же отличия связаны с .использованием кислорода на данном

.заводе, в результате чего несколько сокращается продолжи­ тельность плавки, увеличивается скорость горения углерода, ус­ коряется формирование шлака. Значительные отличия наблю­ даются по содержанию закиси железа в шлаке в конце периода плавления и в режимах спуска и скачивания шлака. На заводе В в результате этих отличий достигается более энергичное уда­ ление фосфора в период плавления.

Разливка рельсовой стали производится сверху из двухстопарных .ковшей через стаканы диаметром 45 мм. Вес отливае­ мых слитков 6,7 г при весе жидкого металла в прибыльной части до 1200 кг. Размеры применяющихся изложницы и утеплителя показаны на рис. 74.

Длительность наполнения изложницы в большинстве случа­ ев колеблется в пределах '1—4,5 мин., а утеплителя 40 сек. и более. Поверхность слитка после наполнения утеплителя засы­ пается люнкеритом.

Выдержка составов в разливочном пролете после окончания разливки из-за некоторых организационных причин колеблется в широких пределах, составляя в среднем 40 мин. Время от конца разливки до начала снятия утеплителей в последние годы возросло и составило в среднем 2 часа 45 мин. Охлаждение изложниц производится на воздухе. В отдельных случаях при­ меняют наружное охлаждение водой, что, по заводским данным, уменьшило флокеночувствительность стали. Смазка изложниц производится каменноугольным лаком, нагретым до 60—80°.

Завод Г

На этом заводе рельсовый металл выплавляется в бессеме­ ровских конвертерах объемом 24 м3, имеющих отъемные набив­ ные днища с 19 фурмами по восемь сопел каждая. Футеровка конвертера из динасового кирпича имеет стойкость 1000—1600 плавок; днища служат обычно только 13—14 плавок. Проду­ вается металл воздухом, при этом по инструкции во втором периоде упругость дутья должна быть 1,8— 2 атм. Обычно в этот период упругость дутья составляет 1,9 атм.

Чугун в соответствии с внутризаводскими нормами должен содержать 0,65—4,2% Si, 0,4—0,9% Мп, не более 0,05% S и не более 0,07% Р при отношении кремния к марганцу не менее 1,3. В 1958 г. состав чугуна в среднем был следующий: 0,90% Si, €,57% Мп, 0,036% S, 0,053% Р, отношение кремния к марганцу равно 1,58.