12 Раскисление и легирование стали
12.1 Подготовка и ввод раскислителей и легирующих материалов в металл.
12.1.1 Раскислители и легирующие материалы должны вводиться в печь и ковш строго по весу.
12.1.2 Химический состав раскислителей и легирующих материалов плавильный мастер и сталевар должны узнавать заранее по данным сертификатов или контрольных анализов.
Использование раскислителей и легирующих материалов неизвестного химсостава, веса, а также смешанных раскислителей, запрещается.
Вес и химсостав раскислителей и легирующих материалов в обязательном порядке указывается в паспорте плавки.
Качество и вес раскислителей, засыпаемых в бункер-дозатор, по приборам и визуально контролирует подручный сталевара по подготовке раскислителей и первый подручный сталевара.
12.1.3 При раскислении в ковше размер кусков раскислителей и легирующих в поперечнике должен быть не более 50мм.
12.1.4 Раскисление в печи ферросплавами производится в 2-3 окна с раскантовкой влево-вправо, отдельными порциями, для более равномерного раскисления металла всей ванны.
12.1.5 Вводимые в печь и в ковш раскислители должны быть сухими. При этом ферросилиций, силикомарганец, вводимые в ковш должны быть хорошо просушены под газовыми горелками (не менее 2-х часов).
12.1.6 Перед заполнением бункера раскислителями проверяется его работоспособность.
12.1.7 Ввод раскислителей в ковш производится подручным сталевара равномерно при помощи бункеров-дозаторов, оборудованных взвешивающими устройствами и позволяющими регулировать вес, скорость и продолжительность ввода раскислителей.
12.1.8 Для обеспечения однородности состава металла присадку раскислителей в ковш необходимо начинать при наполнении ковша металлом на 0,3 высоты, производить равномерно, и заканчивать при наполнении его на 0,5 высоты.
12.1.9 Плавильный мастер должен лично контролировать процесс ввода раскислителей в ковш во время выпуска плавки. После ввода раскислителей в ковш контролируется наличие и вес оставшихся в бункере раскислителей (визуально и по данным весоизмерительного устройства).
12.1.10 Раскисление стали всех марок, за исключением марок 10ХНДП, 40, 45, 50, 55, Ст6сп, 60-70Г, производится полностью в ковше.
12.1.11 При раскислении стали всех марок полностью в ковше к моменту выпуска плавки прекращается подача кислорода в факел.
При раскислении стали в печи подача кислорода в факел прекращается к моменту ввода раскислителей в печь, а при раскислении кипящей и полуспокойной стали в печи высококремнистым ферромарганцем – к моменту выпуска плавки.
12.2 Расчет раскислителей.
12.2.1 При расчете количества раскислителей и легирующих, вводимых в печь и в ковш, необходимо учитывать окисленность и количество шлака в печи, окисленность и температуру металла, содержание в нём углерода и остаточных элементов, садку печи, длительность выпуска плавки.
12.2.2 Количество раскислителей и легирующих определяется по формуле:
где: Р - расход раскислителя или легирующего, т;
Т - вес жидкой стали, т;
Эк - среднезаданное содержание химического элемента в ковшевой пробе, %;
Эвып - остаточное содержание химического элемента в стали до раскисления или легирования, %;
Эр - содержание химического элемента в раскислителе, %;
У - угар химического элемента, %.
Расчет раскислителей заносится в паспорт плавки.
12.3 Раскисление кипящей, полуспокойной с "кипящей" корочкой и нестареющей стали.
12.3.1 Раскисление кипящей и полуспокойной стали в зависимости от марки и содержания кремния в ферромарганце производится ферромарганцем или только в ковше или в печи с добавкой ферромарганца в ковш.
12.3.2 Для раскисления кипящей, полуспокойной и нестареющей стали всех марок полностью в ковше используется углеродистый низкокремнистый ферромарганец с содержанием кремния не более 1,1%.
12.3.3 Общий угар марганца при раскислении стали в ковше ориентировочно составляет 20-40% для марок стали с содержанием углерода до 0,12% и 10-30% для марок стали с содержанием углерода 0,12% и более.
12.3.4 При применении высококремнистого ферромарганца с содержанием кремния 1,11-1,80% раскисление кипящей и полуспокойной стали всех марок (кроме стали 08Ю) производится в печи. При этом для корректировки содержания марганца в стали разрешается присадка такого ферромарганца в ковш не более 500кг.
12.3.5 При раскислении стали в печи ввод ферромарганца в ванну производится при достижении требуемого содержания углерода в металле.
После присадки ферромарганца и закипания ванны отбирается проба металла на выпуске плавки для определения содержания марганца. Выпуск металла из печи производится через 5-15 минут после закипания ванны с ферромарганцем.
По результатам анализа пробы металла определяется вес добавки ферромарганца в ковш.
12.3.6 При выпуске кипящей, полуспокойной и нестареющей стали с "кипящей" корочкой с содержанием углерода на выпуске 0,08% и менее при наполнении ковша металлом не менее, чем на 0,3 высоты (после присадки ферромарганца), допускается присадка чушкового алюминия для предварительного регулирования окисленности металла.
Ориентировочный расход алюминия следующий:
Содержание углерода в металле на выпуске, % |
0,06 и менее |
0,07-0,08 |
Количество чушкового алюминия, кг/ковш |
50-100 |
0-50 |
12.3.7 Регулирование окисленности металла также рекомендуется производить мелким сухим коксиком.
На плавках с применением продувки металла аргоном в ковше 40-70% коксика от его общего количества вводится на дно ковша непосредственно перед выпуском плавки после начала подачи аргона через продувочное устройство в канале шиберного затвора, остальное количество коксика вводится в металл во время присадки в ковш ферромарганца.
При отсутствии продувки металла аргоном в ковше присадки коксика следует начинать при заполнении ковша металлом не менее чем на 0,25 его высоты.
Необходимое количество коксика определяется в зависимости от содержания углерода в металле на выпуске и, ориентировочно, составляет:
Содержание углерода в металле на выпуске, % |
Расход коксика, кг/ковш (мер. емк.) |
0,04 |
40-60 |
0,05-0,06 |
20-40 |
0,07 |
0-20 |
12.3.8 При выпуске кипящих и полуспокойных марок стали с содержанием марганца в готовой стали 0,35% и более, при содержании углерода в металле на выпуске 0,07% и более обязательным является ввод в ковш присадок прокатной окалины с целью улучшения кипения металла в изложницах при разливке. Ввод окалины производится непосредственно после присадки в ковш ферромарганца. Расход окалины - 120-150кг/ковш.
При выпуске плавок в ковши с новой наливной или кирпичной кварцитовой футеровкой, после планового подлива футеровки, торкретирования ковша и ремонта шлакового пояса расход окалины увеличивается на 20-40кг/ковш.
12.3.9 После выпуска кипящих и полуспокойных марок стали плавильным мастером должны письменно выдаваться исходные данные (предполагаемое содержание углерода и марганца в ковшевой пробе) для расчета расхода алюминиевой дроби при разливке стали. Этикетка с этими данными подписывается плавильным мастером и в обязательном порядке передается мастеру разливки до начала разливки (открытия) плавки.
Для обеспечения надежного прогнозирования плавильным мастером содержания углерода и марганца в металле ковшевой пробы необходимо производить отбор последней пробы металла строго в момент выпуска плавки из печи. При выдаче исходных данных необходимо учитывать результаты анализа этой пробы (содержание углерода и марганца), количество, химсостав и режим ввода присаживаемого в ковш ферромарганца, количество присаженного в ковш чушкового алюминия, коксика (с учетом абсолютной степени науглераживания, которая составляет в среднем 0,005% на каждые 20 кг вводимого в ковш коксика), окисленность металла и шлака, их температуру, количество шлака в ковше, длительность выпуска плавки, тип печи.
Выдача неправильных исходных данных на разливку приводит к получению недораскисленных или перераскисленных слитков, повышенным потерям металла в головную обрезь в обжимном цехе, расслоению готового металлопроката, и, как следствие, получению претензий от потребителей.
12.4 Раскисление полуспокойной стали ковшевого (классического) варианта раскисления.
12.4.1 Марганцовистая полуспокойная сталь марок Ст3Гпс, Ст5Гпс раскисляется полностью в ковше силикомарганцем и ферромарганцем или ферромарганцем и 45-% ферросилицием в количествах, обеспечивающих ввод в металл (без учета угара) 0,06 - 0,07% кремния и марганца на верхнем пределе его содержания в готовой стали. При этом необходимо учитывать содержание кремния в ферромарганце.
12.4.2 Полуспокойная сталь марки Ст3пс с кремнием раскисляется полностью в ковше по одному из следующих вариантов:
а) силикомарганцем в количестве, обеспечивающем ввод (без учета угара) в металл 0,09-0,10% кремния; ферромарганцем для корректировки необходимого количества марганца;
б) 45-% ферросилицием в количестве, обеспечивающем ввод (без учета угара) в металл 0,09-0,10% кремния: ферромарганцем – в количестве, обеспечивающем получение в стали требуемого содержания марганца.
12.4.3 Порядок ввода раскислителей в ковш: ферромарганец – силикомарганец – ферросилиций.
12.5 Раскисление и легирование спокойной углеродистой и низколегированной стали.
12.5.1 Спокойная углеродистая и низколегированная сталь (кроме стали марки 10ХНДП) раскисляется полностью в ковше. Сталь марки 10ХНДП раскисляется в печи и ковше.
А. Раскисление и легирование спокойной углеродистой стали полностью в ковше
12.5.2 При достижении требуемого содержания углерода в металле плавка выпускается "с кипа".
В случае необходимости фиксации содержания углерода в металле разрешается присадка в печь электропечного 25-% ферросилиция или 45-% ферросилиция за 5-10 минут до выпуска из расчета ввода кремния в металл не более 0,10%. При использовании для этой цели 45-% ферросилиция размер кусков ферросплава в поперечнике должен быть не менее 50мм.
Взамен ферросилиция могут применяться кремнийсодержащие отходы с содержанием кремния 9-15%. Закипание ванны после раскисления в печи не допускается.
12.5.3 Спокойные углеродистые стали раскисляются силикомарганцем и 45-% ферросилицием или ферромарганцем и 45-% ферросилицием, а низколегированные - силикомарганцем и, при необходимости, ферромарганцем или 45-% ферросилицием.
12.5.4 Спокойная углеродистая и низколегированная сталь всех марок дополнительно раскисляется чушковым алюминием и отдельные марки - ферротитаном. Нормы расхода алюминия и ферротитана приведены в таблице 9.
12.5.5 Порядок ввода раскислителей должен быть следующим: ферромарганец, силикомарганец, ферросилиций, алюминий, ферротитан.
Алюминий и ферротитан присаживаются к концу ввода ферросплавов до появления шлака.
12.5.6 Ориентировочный угар кремния при вводе в печь 25-% ферросилиция, 45-% ферросилиция или кремнийсодержащих отходов - 50%.
При раскислении в ковше угар марганца из силикомарганца колеблется в пределах 10-20%, а кремния - 3-10%.
При раскислении стали в ковше ферромарганцем и ферросилицием угар марганца из ферромарганца колеблется в пределах 5-15%, а кремния из ферросилиция -15-30%.
12.5.7 Учитывая низкий угар кремния из силикомарганца при вводе его в ковш для стали марок 09Г2 и 09Г2Д рекомендуется устанавливать его расход из расчета ввода кремния в металл 0,30-0,35%.
При этом недостающее количество марганца корректируется ферромарганцем.
Б. Раскисление и легирование стали марки 10ХНДП
12.5.8 Сталь марки 10ХНДП раскисляется и легируется в печи и в ковше.
12.5.9 Перед предварительным раскислением в печи производится принудительное скачивание шлака до проблесков металла.
12.5.10 При достижении содержания углерода в металле не более 0,08% и температуры металла 1610-1620°С в печь вводится феррохром и феррофосфор из расчета ввода хрома и фосфора на верхний предел их содержания в готовой стали (с учетом остаточного содержания этих элементов в металле по расплавлении).
12.5.11 Выдержка металла в печи после раскисления 10-20 минут. Окончательное раскисление и легирование производится в ковше в следующем порядке:
- силикомарганцем в количестве 5,0-7,0 кг/т стали;
- 45-% ферросилицием в количестве 3,0-5,0 кг/т стали;
- чушковым алюминием в количестве 2,0-2,5 кг/т стали.
Алюминий присаживается в ковш в последнюю очередь до появления шлака.
В. Раскисление и легирование стали марок 07ГСЮФ, 07ГСЮТ, 08ГЮТ, 08ГСЮТ, 08ГСЮФ
12.5.12 Стали марок 07ГСЮФ, 08ГЮТ, 08ГСЮТ, 07ГСЮТ, 08ГСЮФ раскисляются и легируются полностью в ковше.
12.5.13 Раскислители и легирующие вводятся в ковш в следующем порядке:
- силикомарганец и 45-% ферросилиций в количестве, обеспечивающем ввод марганца и кремния на верхний предел их содержания в готовой стали (с учетом остаточного содержания марганца на выпуске);
- чушковый алюминий в количестве 1,5-2,0 кг/т стали;
- для стали 07ГСЮФ, 08ГСЮФ феррованадий (50% ванадия) в количестве 0,8-1,2 кг/т стали;
- для стали марок 08ГЮТ, 08ГСЮТ, 07ГСЮТ - ферротитан (25% титана) в количестве 2,5-3,0 кг/т стали.
Г. Раскисление и легирование стали марок 40, 45, 50, 55, Ст6сп, 60-70Г
12.5.14 Стали марок 40, 45, 50, 55, Ст6сп, 60-70Г раскисляются и легируются в печи и в ковше.
12.5.15 Предварительное раскисление металла в печи производится при достижении температуры, требуемой на выпуске для данной марки стали.
12.5.16 При достижении содержания углерода в металле выше нижнего предела в стали на 0,03-0,05% для стали марок 60-70Г и на 0-0,02% для стали марок 40, 45, 50, 55 в печь вводится 25-% ферросилиций (размер кусков ферросплава в поперечнике не менее 50 мм) из расчета ввода кремния в металл не более 0,05%.
Непосредственно перед вводом 25-% ферросилиция в печь прекращается подача кислорода в факел и отбирается проба металла. Выпуск плавки производится через 5-10 минут после раскисления металла в печи, не допуская закипания ванны. Окончательное решение о выпуске плавки принимается только после получения результатов анализа пробы металла, отобранной непосредственно перед вводом 25-% ферросилиция в печь:
- при получении содержания углерода в металле этой пробы в пределах 0,65-0,69% для стали марки 65Г; 0,42-0,47% для стали марки 45 и 0,52-0,57% для стали марки 55 выпуск плавки производить через 5-10 минут после раскисления металла в печи, не допуская закипания ванны;
- при получении содержания углерода в металле этой пробы в пределах 0,62-0,64% для стали марки 65Г; 0,40-0,41% для стали марки 45 и 0,50-0,51% для стали марки 55 разрешается науглераживание металла в ковше до 0,05% мелким сухим коксиком в количестве 80-100 кг, подаваемым в ковш или на струю металла по ходу выпуска плавки;
- при получении значений содержания углерода в металле пробы, отобранной непосредственно перед раскислением ванны при выплавке стали марки 65Г в пределах 0,55-0,59% или 0,70-0,74% плавка выпускается как сталь марки 60Г или 70Г соответственно;
- при отклонении значений содержания углерода в металле этой пробы от указанных диапазонов значений производится замена заказа и печь переводится на выплавку кипящей или полуспокойной марки стали.
12.5.17 Окончательное раскисление металла производится в ковше силикомарганцем (стали 60-70Г), ферромарганцем и ферросилицием (стали 40, 45, 50, 55, Ст6сп) из расчета получения среднезаданного содержания кремния и марганца в сталях.
Дополнительно все стали раскисляются чушковым алюминием (0,3 кг/т).