16. Проаналізуйте особливості виплавки неіржавіючих сталей в дсп.

При плавке в ДСП существенно изменять можно лишь два из отмеченных термодинамических параметров - состав шлака и температуру. Этим и пользуются ведущие плавку.

Выплавка нержавеющей стали в ДСП возможна с применением одного из двух вариантов – на свежей шихте и переплавом легированных отходов.

Плавку на свежей шихте, широко применявшуюся на ранних стадиях производства нержавеющей стали, ведут с применением отходов обычной углеродистой стали, интенсивным окислением углерода твердыми окислителями (главным образом железной рудой) и, при наличии в цехе, газообразным кислородом. После окончания окислительного периода шлак скачивают и наводят восстановительный (известью и плавиковым шпатом, порошками ферросилиция и алюминия) с присадкой феррохрома. Этот вариант плавки экономически и технически невыгоден вследствие невозможности использования отходов легированной хромом стали, высокой стоимости легирующих, расход которых при этом увеличивается, а также технологических сложностей ведения плавки. В настоящее время он применяется главным образом в фасонолитейных цехах машиностроительных заводов.

Во время завалки в печь металлической шихты для шлакообразования дают до 2 % (от массы этой шихты) извести. С целью сокращения следующего за завалкой периода плавления и повышения температуры ванны в конце плавления ванну продувают кислородом. После полного расплавления и окисления кремния, а также, частично, марганца, в окислительный период происходит интенсивное окисление углерода.

Вследствие того, что шлак окислительного периода содержит много хрома, исключать его из дальнейшего хода процесса удалением из печи, как это обычно делают при выплавке стали, нельзя. С целью восстановления хрома этот шлак раскисляют введением кремния. Так начинается восстановительный период плавки при одновременном раскислении металла кусковыми раскислителями. Во время восстановительного периода производят окончательное легирование металла присадками низкоуглеродистого феррохрома и других сплавов. Вследствие восстановления хрома кремнием в шлаке конца восстановительного периода содержание Сг₂0₃ обычно понижается до 10 ...4 %.

ДУПЛЕКС ПРОЦЕССЫ

Для повышения степени усвоения хрома и получения содержания углерода в нержавеющей стали менее 0,03 и даже 0,003 % потребовалась разработка принципиально новых процессов, при которых стало возможным использовать влияние третьего из отмеченных выше термодинамических параметров — парциального давления монооксида углерода .

Возможны два варианта понижения парциального давления монооксида углерода - разбавлением его инертным газом и проведением процесса в вакууме.

Особенность процесса АКР в том, что продувку для окисления примесей металла, главным образом углерода, ведут не одним кислородом, как это делают в обычном конвертере или ДСП, а смесью кислорода и аргона, подаваемой через боковые придонные фурмы. Вследствие этого во время окисления углерода образующийся монооксид углерода СО разбавляется аргоном, и парциальное давление его понижается в тем большей степени, чем больше в смеси аргона. По ходу процесса отношение объемов кислорода и аргона в смеси ступенчато изменяют, обычно от 6/1 до 1/6. Такое изменение состава подаваемой газовой смеси обеспечивает высокий окислительный потенциал дутья при высоком содержании углерода в начале продувки, и снижение парциального давления СО вследствие его все большего разбавления аргоном по мере понижения содержания углерода в металле для уменьшения угара хрома.

По завершении окислительного периода и получении нужного содержания углерода подвод кислорода в ванну прекращают, и через боковые придонные фурмы подают только аргон. Для восстановления хрома проводят восстановительный период присадками на шлак смеси порошков извести и ферросилиция.

Другим способом понижения парциального давления монооксида углерода в процессе рафинирования нержавеющей стали с целью получения весьма низкого содержания углерода при низком угаре хрома является внепечная обработка ее в вакууме. На этом принципе основаны процессы производства нержавеющей стали дуплекс-процессом с вакуум-кислородным рафинированием, среди которых следует отметить процессы VOD и окислительное циркуляционное вакуумирование RH-OB. Имеются и другие процессы вакуум-кислородного обезуглероживания с разными наименованиями, которые, по существу, являются вариантами этих двух, отличаясь лишь деталями технологии.

Окислительное циркуляционное вакуумирование производят продувкой металла кислородом в циркуляционных вакууматорах при давлении 0,2...0,4 кПа. Полупродукт с необходимым содержанием хрома и содержанием углерода 0,4...0,6 % получают в ДСП. Затем его сливают в ковш, который помещают под вакууматор так, что имеющиеся у вакууматора патрубки погружаются в металл. При создании вакуума в камеру засасывается часть (примерно 3 %) металла, а при непрерывной подаче в подъемный патрубок аргона металл циркулирует, поступая в камеру через подъемный патрубок и вытекая через сливной. Таким образом в камере, в каждый данный момент, вакуумной обработке, а в первый период и окислению вдуваемым кислородом, подвергается лишь небольшая часть металла, что вызывает образование весьма развитой относительной (на единицу массы) поверхности. Это обеспечивает интенсивное и достаточно полное протекание физико-химических процессов.