5. Введение материалов в жидкую сталь в оболочке

Наряду с вдуванием порошковых реагентов в жидкий металл все большее распространение получает менее опасная и более экономичная технология обработки металла в ковше легкоиспаряющимися и легкоплавкими кальцием, магнием, алюминием и др. материалами, вводимыми в оболочке на значительную глубину под уровень металла. Самым простым из этих способов является метод введения в глубь металла реагентов в виде заключенного в тонкий стальной кожух блока цилиндрической формы, состоящего из кальция и железа. Подбором соотношения между железом и кальцием обеспечивается постепенное расходование кальция и снижение его потерь, блок крепят на защищенной футеровкой штанге с грузом и погружают в металл мостовым краном. При большом расходе алюминия, его вводят таким же способом. Обеспечивается значительное повышение степени усвоения кальция и алюминия, но результаты нестабильны.

Предложенный японцами в 1972 году способ выстреливания в металл с помощью пневматического пулемета пуль, изготовленных из кальциевых сплавов и алюминия, из-за сложного оборудования не применяется.

Перспективным, находящим все более широкое применение на практике, является способ ввода реагентов в виде порошковой проволоки (ПП) при помощи трайб-аппарата, рис.7.28.

Проволоку получают, закатывая порошок (гранулы) в тонкостенную стальную оболочку и прокатывая до диаметра 5-18 мм. Поставляется ПП в бухтах (катушках). В погонном метре ПП содержится до 400 г наполнителя.

Трайб-аппарат состоит из пневматического или электрического привода, тянущих роликов, правильного устройства и направляющей трубы, обеспечивающей строго вертикальное погружение проволоки в расплав. С рабочего бунта проволока сматывается со скоростью до 8 м/с. Надежней работает трайб-аппарат при безинерционном сматывании проволоки.

Рис. 7.28. – Схема ввода ПП трайб-аппаратом в металл ковша.

В конкретных случаях скорость ввода ПП подбирают так, чтобы расплавление намерзшей и исходной оболочки заканчивалось как можно глубже в объеме металла, а контактирование реагентов с металлом было более продолжительным. О полноте усвоения кальция свидетельствует отсутствие на зеркале металла в ковше факелков от дожигания его паров при взаимодействии с кислородом воздуха. Обычно полезно расходуется 65% кальция, в том числе по 25% на раскисление и десульфурацию, а 15% растворяется в металле. Равномерность распределения кальция в объеме металла и удаление неметаллических включений обеспечивается одновременной продувкой металла аргоном.

Расход аргона при этом ниже, чем при инжекционной технологии, меньше снижается и температура металла, особенно при использовании кальций-алюминевой проволоки (КАП), в которой вместо балластной стальной оболочки используют алюминиевую.

Высокая эффективность совместного введения в металл кальция с алюминием объясняется разработанной теорией о создании в объеме металла локальных зон, в которых условия рафинирования отличаются от таковых в основном объеме металла. Если в локальной зоне металл за счет повышенного содержания алюминия глубоко раскислен, то степень использования кальция может быть увеличена до 80-85% и обеспечено глубокое обессеривание металла. Такие зоны легче обеспечиваются порошковой проволокой, чем при инжекционной технологии, так как реагент в ПП успевает прогреваться до вступления во взаимодействие с металлом. Степень усвоения кальция при вводе его ПП в 2 раза выше, чем при инжекционной технологии и соответственно снижается его расход. Кроме того, на 40% снижается насыщение стали азотом из-за меньшего оголения металла из-под покровного шлака.

Разливать глубоко рафинированный металл необходимо с защитой открытых поверхностей от вторичного окисления, так как отсутствует блокирование переходу азотом и водородом поверхностно активными серой и кислородом.

Обработка стали в ковше порошкообразными реагентами, обеспечивает решение многообразных задач и получает все большее распространение благодаря следующим ее преимуществам:

- ускоряются процессы взаимодействия реагентов с металлом из-за увеличения удельной поверхности контакта, а с увеличением вместимости ковшей сокращается удельный расход реагентов, и снижаются потери тепла;

- границы зерен очищаются от оксисульфидных пленок;

- уменьшается вредное влияние на качество металла остающихся в нем оксидных и сульфидных неметаллических включений, которые имеют меньшие размеры, округлую форму, не деформируются при прокатке и равномерно распределены в объеме металла;

- улучшается разливаемость и деформируемость металла, обрабатываемость резанием и свариваемость;

- снижается сегрегация примесей, особенно в крупных слитках, увеличивается плотность металла, повышаются показатели служебных и механических свойств, особенно по анизотропии;

- введение РЗМ дополнительно дегазирует металл, модифицирует, повышает трещиностойкость и технологическую пластичность;

- высокая надежность получения стабильных качественных показателей позволяет отказаться от трудоемкого поплавочного контроля качества продукции, изготовляемой с применением обработки жидкой стали ЩЗМ и РЗМ.