7.1 Возможности получения низкофосфористой высоколегированной стали. Чем определяется уровень окисленности расплава?

Задачами окислительного периода являются: 1) снижение содержания фосфора ниже допустимых пределов в готовой стали; 2) возможно полное удаление растворенных в ме­талле газов (водорода и азота); 3) нагрев металла до тем­пературы, превышающей на 120-130°С температуру ликвидуса; 4) приведение ванны в стандартное по окисленности состояние. Если плавку ведут без восстановительного периода, то в окислительный период нужно также удалить из металла серу до содержания ниже допустимого предела.

Окисление фосфора осуществляют присадками железной руды с известью. Начинать присадку руды следует после предварительного подогрева металла, чтобы сразу же после введения руды началось окисление углерода и кипение металла. Руду и известь необходимо загружать равномерными порциями, поддерживая интенсивное кипение металла. Шлак в этот период должен быть пенистым, жидкоподвижным и самотеком сходить через порог рабоче­го окна. Обеспечение самопроизвольного стекания и обнов­ления шлака в условиях непрерывного повышения темпера­туры металла необходимо для эффективного удаления фосфора.

Присаживать очередную порцию руды и извести необходимо при уменьшении интенсивности кипения металла, вызванного предыдущей порцией. Введение крупных порций нежелательно, так как это может вызвать охлаждение металла и кипение будет слабым. Избыток в ван­не непрореагировавшей руды при последующем повышении температу­ры может вызвать бурное окисление углерода и привести к выбросу металла и шлака из печи. Во избежание этого руду нужно присажи­вать так, чтобы скорость окисления углерода поддерживалась в пре­делах 0,4-0,6 %/ч в начале периода и 0,2-0,3 %/ч в конце.

Для контроля за ходом окислительных процессов регулярно через каждые 5-10 мин отбирают пробы металла, в которых контролируют содержание фосфора и углерода. При содержании фосфора <0,02 % окисление рудой можно прекратить. Правильно организованный темпе­ратурный режим окислительного периода, постоянное обновление шлака при поддержании основности в пределах 2,7-3 и высоком содержании в нем FеО (15-20%) позволяют без особых затруднений понизить содержание фосфора до 0,010-0,012% и менее. Быстрому снижению содержания фосфора способствует продувка металла порошкообразной известью.

Технологическими инструкциями обычно предусматри­вается, чтобы за период кипения было окислено 0,3 % С при выплавке высокоуглеродистой стали, содержащей 0,6 % С, и 0,5 % С при выплавке средне- и низкоугле­родистой стали. Для крупных печей эти количества могут быть несколько уменьшены. Окисление такого количества углерода необходимо для дегазации металла.

Процесс обезуглероживания металла целесообразно ин­тенсифицировать. Очень высокие скорости окисления угле­рода позволяет получить продувка металла газообразным кислородом. Так, в печи емкостью 40 т и при расходе кислорода 1200 м³/ч скорость окисления углерода составляет 3-4%/ч при содержании его в пределах 0,9-1,0% и 0,7-0,8 %/ч при содержании 0,2% С, причем скорость обезуглероживания возрастает с увеличением интенсивно­сти продувки.

Окисление углерода газообразным кислородом позволя­ет сократить длительность периода, благодаря чему при расходе кислорода 4-7 м³/т на 5-10% увеличивается производительность печей и на 5-12% снижается расход электроэнергии. Для уменьшения угара железа продувку ванны кислородом следует начинать после нагрева метал­ла и проводить ее при включенной печи. После начала окисления углерода благодаря большому тепловому эф­фекту этой реакции температура металла быстро возрастает, поэтому в момент появления пламени печь необходимо отключить.

В процессе продувки отбирают пробы металла, в кото­рых контролируют содержание углерода. К концу продув­ки содержание углерода должно быть немного меньше нижнего предела для заданной марки, в результате чего с учетом углерода, вносимого ферросплавами и электрода­ми, обеспечивается получение заданного содержания его в металле. Однако для предотвращения переокисления ме­талла содержание углерода к концу окисления не должно быть <0,1 %, исключение составляет выплавка стали, в которой углерод является нежелательной примесью. Для стали таких марок стандартами устанавливается только верхний предел содержания углерода.

Содержание марганца в окислительный период обычно не регламентируют. Реакция окисления марганца в этот период близка к равновесной, поэтому нормальный ход плавки с необходимым повышением температуры к концу периода сопровождается восстановлением марганца из шлака. В окислительный период окисляется и хром, причем значительное его количество окисляется еще в процес­се плавления. Скачивание шлака периода плавления и по­стоянное его обновление в течение окислительного периода способствуют дальнейшему окислению хрома и потере его со шлаком.

Тугоплавкие оксиды хрома сильно понижают текучесть шлака и затрудняют процесс окисления фосфора, поэтому использование хро­мистых отходов на плавках с полным окислением нецелесообразно. Однако иногда с целью использования содержащихся в шихте никеля и молибдена во время завалки дают некоторое количество хромоникелевых и хромоникельмолибденовых отходов в таком количестве, чтобы содержание хрома в первой пробе не превышало 0,4 %.

Интенсификация окисления газообразным кислородом позволяет быстро повысить температуру металла до заданной. Однако при про­дувке кислородом возможен перегрев металла, что отрицательно влия­ет на состояние футеровки, ухудшает условия дефосфорации и может привести к увеличению в металле содержания азота. Чтобы не допу­стить перегрева металла, его охлаждают при необходимости железной рудой.

После присадки последней порции руды или окончания продувки кислородом делают выдержку в течение не менее 10 мин, необходимую для приведения металла в стандарт­ное по окисленности состояние. Во время выдержки отби­рают пробу на анализ и измеряют температуру металла. Общая продолжительность окислительного периода состав­ляет 40-70 мин, а в случае применения газообразного кис­лорода она может быть сокращена до 30 мин. В окисли­тельный период удаляется 40-60 % серы, вносимой ших­той. Успешной десульфурации способствует высокая основ­ность шлака (не менее 2,7-2,8) и его постоянное обновле­ние. Благоприятные условия для удаления серы в окислительный период создаются при введении вместе с кислородом порошкообразной извести.