39. Окислительный период

Задачи

1. Окисление фосфора до 0.01-0.015%

2. Удаление из расплава водорода и азота

3. Нагрев металла до t-ры близкой к t-ре выпуска стали, т.е. на 120-140^оС выше t-ры Ликвидуса.

4. Уменьшение сод-ия углерода в стали до нижнего предела для выплавляемой марки.

Окислительный период начинают со слива 65-75% шлака образовавшегося в период плавления, чтобы исключить переход фосфора из шлака в расплав.

Шлак сливают путем наклона печи в сторону рабочего окна.

Удалив шлак в печь добавляют 1-1.5% извести и при необходимости 0.15 – 0.25% плавикого шпата(CaF₂) или шамотного боя и боксита для разжижения шлака.

После образования жидкоподвижного шлака и нагрева металла до 1500 – 1540^оС в ванну печи периодически в течении всего окислительного периода порциями вводят железную руду и известь, а печь для слива шлака наклоняют в сторону рабочего окна. Присадки железной руды вызывают интенсивное окисление углерода и кипение ванны:

(FeO)+[C] → {CO}+[Fe]

Общий расход руды составляет от 3 – 6,5% от массы металла.

Часто для активизации кипения используют газообразный кислород, который вводят в расплав по футерованным железным трубкам под давлением 8-10 атм, или при помощи водоохлаждаемой фурмы, которую вводят через 4-ое отверстие в своде печи.

Скорость окисления С газообразным О₂ в 3-5 раз выше чем с железной рудой. Это позволяет сокращать продолжительность окислительного периода, повышать производительность печи и сокращать расход электроэнергии.

В результате кипения ванны происходит удаление H₂ и N₂, а наличие высокоосновного шлака с высоким сод-ием FeO в нем создает благоприятные условия для удаления фосфора.

(FeO)+(Ca)+[P] → (CaO)₃(P₂O₅)+[Fe]

→ (CaO)₄(P₂O₅)+[Fe]

Окислительный период заканчивается, когда углерод окислен до нижнего предела, сод-ие фосфора не превышает 0.01 – 0.015% и t-ра выше 1500^оС.

Период заканчивается полным сливом окислительного шлака, чтобы исключить последующее восстановление из него фосфора.

Продолжительность периода 30-90 минут.

40. Восстановительный период

В задачу восстановительного периода при плавке в основной печи входит:

- Раскисление металла

- Удаление серы

- Доведение хим. состава до заданного и корректировка t-ры

Раскисление – это технологическая операция при которой растворенный в металле кислород переводят в нерастворимый в металле оксид или удаляют его из расплава.

В качестве раскислителей используют элементы у которых сродство к О₂ выше чем у железа. C, Si, Mn, Al, Ca, РЗМ.

После удаления окислительного шлака в печь забрасывают кусковой ферромарганец чтобы сод-ие марганца в стали соотв. его нижнему пределу для выплавляемой марки, и добавляют ферро Si из расчета 0.1 – 0.15% Si и Al 0.03 – 0.1%. Данная операция наз-ся осаждающим раскислением.

[Mn]+[O] → (MnO)

[Si]+[O] → (SiO₂)

[Al]+[O] → (Al₂O₃)

После завершения осаждающего раскисления наводят шлак, добавляя CaO, CaF₂ и шамотный бой.

После расплавления шлака приступают к диффузионному раскислению стали.

Сначала молотым коксом, затем дробленым ферро Si, поскольку при диффузионном раскислении раскислители вводятся в измельченном виде на слой шлака, то из-за своей малой массы они застревают в шлаке и вступают во взаимодействие с оксидом железа.

ШЛАК

. . .

МЕТАЛЛ

В результате FeO в шлаке уменьшается и кислород начинает переходить из металла в шлак.

Белый цвет шлака характеризует низкое сод-ие в нем FeO менее 0.5%

Таким образом, созданы благоприятные условия для десульфурации металла, что объясняется высокой основностью шлака

и низким сод-ием FeO< 0,5%.

[FeS]+(CaO) → (CaS)+(FeO)

Поэтому в электродуговых печах c основной футеровкой можно удалить серу до тысячных долей %.

Поскольку данная реакция протекает на границе шлак – металл, то для увеличения этой поверхности рекомендуется включать электромагнитное перемешивание расплава.

Длительность восстановительного периода 40 – 120 минут.

За 10 – 20 минут до выпуска стали проводят корректировку металла по сод-ию Si, вводя в расплав кусковой ферросилиций.

Для конечного раскисления стали за 2 – 3 минуты до выпуска ее из печи, добавляют Al из расчета 0.4 – 1 кг на тонну стали.

Часто завершающую стадию восстановительного периода проводят не под белым, а под корбидным шлаком.

Из печи сталь рекомендуется выпускать с некоторым количеством шлака, что способствует дополнительному удалению серы в шлак.