Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 [ 25 ] 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52

мартеновских и электрических дуговых нечах. С этой точки зрения заслуживает внимания опыт завода «Серн и молот» но выплавке шихтового железа в основной мартеновской печи [92]. Авторами была применена технология проведения комбинированного кипения (рудного и кислородного), обеспечивающая в условиях мартеновской плавки окисление углерода до 0,015%.

Производство мягкого железа на заводе «Дненро-снецсталь» проводили на печи ДСВ-30. Шихту составляли из углеродистых отходов из расчета получения углерода по расилавлении не менее 0,30% н серы не более 0,030%. В начале окислительного периода проводили рудное кипение до содержания фосфора в металле не более 0,010%, а затем кислородное - до содержания углерода примерно 0,025°/). Окислительный шлак скачивали начисто.

После скачивания окислительного шлака металл раскисляли кусковым силикокальцием в количестве 3- 4 /сг/т и марганцем (Мр-1,2) из расчета на содержание его в готовой стали около 0,50%, а затем наводили рафинировочный шлак из извести (30 /сг/т) и шната (10 /сг/т). Сначала на металл давали шнат, затем известь. После проплавления шлаковой смеси ироизводи-ли энергичное раскисление шлака смесью, состоящей из порошков 75°/о-ного ферросилиция (4-5 /сг/т), силико-кальция (2 /сг/т), алюминия (2 /сг/т) и извести (10 /сг/т), в течение 15-20 жын.

Рафинировочный шлак заводили хотя и высокоосновным, но жидкоподвижным, рассыпающимся при остывании в белый порошок. В процессе раскисления металл и шлак тщательно неремешивали. К выпуску в металле содержалось 0,025% С, не более 0,015% S и около 0,25% Si. Металл выпускали при температуре 1610- 1620° С, обязательно со шлаком через хорошо разделанное отверстие. Общая длительность рафинирования не превышала 30 мин.

Разливку производили сифоном в несмазанные изложницы. Прибыльные части слитков утепляющими смесями не засыпали. Слитки прокатывали на 105 мм, а затем раскат разрезали на куски по 500 мм длиной. Полученная нри этом шихтовая заготовка имела следующий химический состав: 0,025% С; 0,44% Мп; 0,31% Si; 0,013% Р; 0,011% S.

Метод выплавки вакуумного мягкого железа

Решение вопроса получения мягкого железа с еще более низким содержанием углерода было найдено путем разработки технологии выплавки вакуумированного мягкого железа. Суть технологии изготовления вакууми-рованьюго мягкого железа заключается в следующем: исходную шихту для вакуумно-дуговой плавки выплавляли в обычной электродуговой печи. Требования к состоянию футеровки нечи, электродов, составу и качеству шихтовых материалов и шлакообразующих предъявляли такие же, как и нри выплавке обычного мягкого железа, расплавление шихты и окислительный период плавки проводили по той же технологии. По окончании иродувки ванну выдерживали примерно 10-20 мин, а затем плавку нераскисленной сливали в ковш при температуре не менее 1630° С. Для предупреждения роста металла во время, разливки в ковш вводили чушковый алюминий из расчета 1,5/сг/т.

Во время разливки металл все же сильно рос, поэтому для успокоения в каждую изложницу давали еще до 1,5 кг А1. Разливку металла производили в сухие изложницы массой 2,8 т.

Химический состав готового металла следующий: 0,03% С; 0,13% Si; 0,012% Р; 0,019% S; 0,10% Сг; 0,60% Ni; марганец -следы.

Слитки прокатывали на заготовки-электроды диаметром 180 мм и длиной 2,1-2,2 м, которые подвергали затем вакуумному дуговому переплаву. Переплав электродов из не полностью раскисленного металла в вакууме имел целью понизить содержание углерода в низкоуглеродистом железе за счет имеющегося в металле кислорода. Переплав производили на постоянном токе при плотности порядка 45 a/cм и разрежении 1,33-0,133 н/л (10~10~ мм рт. ст.). Более высокая степень разрежения и окисленность металла способствуют лучшему обезуглероживанию. Проведенные по этой технологии опытные плавки дали весьма положительные результаты. Так, например, вакуумно-дуговой переплав плавки, имевшей 0,03% С, снизил содержание его в вакуумиро-ванном металле в три раза. Содержание углерода в вакуумных плавках составило: в плавках 1 и 2 0,0107о, а в плавке 3 0,012%. в плавках 4 и 5 0,013 и 0,010% соответственно.

в ряде случаев этим методом было достигнуто снижение содержания углерода до 0,008% и даже до 0,003-0,004%.

Таким образом, вакуумный дуговой переплав слабо раскисленного мягкого н<;елеза обеспечивает устойчивое получение содержания углерода в н<;елезе не выше 0,015%. В отличие от обычного мягкого железа этот металл получил название вакуумного мягкого железа. Отличие его от мартеновского мягкого железа состоит также и в том, что содержание в нем кислорода и азота намного ниже, что очень важно при выплавке высокохромистых нержавеющих сталей.

3. ПОДБОР ФЕРРОХРОМА С ВЕСЬМА НИЗКИМ СОДЕРЖАНИЕМ УГЛЕРОДА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ НЕРНАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ

В настоящее время разработаны достаточно перспективные методы получения феррохрома с низким содержанием углерода, которые уже в значительной мере внедрены в промышленность. При оценке способа получения феррохрома с весьма низким углеродом следует учитывать не только допустимое предельное содержание углерода и себестоимость производства, по также и содержание других примесей, отрицательное влияние которых на качество нержавеющих сталей в ряде случаев является решающим, хотя они и не лимитируются ГОСТами. Феррохром вносит в сталь растворенный в нем кислород, окисные включения, кремний и газы, которые увеличивают загрязненность стали.

И. П. Казачков и С. И. Хитрик [93] показали, что в готовой нержавеющей стали 2X13 сохраняется значительное количество крупных зерен кварца и включений корунда, внесенных феррохромом. Несколько ранее экспериментами [94] было установлено, что более высокая пластичность стали 2X13 была получена при введении в плавку вакуумированного в жидком состоянии феррохрома, т.е. феррохрома с низким содержанием окисных включений и газов.

Установлено вредное влияние на коррозионную устойчивость стали окисных включений, содержащихся в феррохроме. С повышением загрязненности феррохрома и, следовательно, нержавеющей стали сопротивляемость ее агрессивному воздействию среды заметно снижалась.

В последнее время особый интерес проявляют электрометаллурги к вопросу содержания в стали таких элементов, как сурьма, олово, мышьяк, свинец и др., что обусловлено очень жесткими требованиями эксплуатации деталей узлов и конструкций, изготовленных из нержавеющей стали. Так, содержание некоторых примесей в феррохроме, предназначенном для выплавки особо ответственных марок стали, не долн<;но превышать для сурьмы, олова и мышьяка 0,001%, меди 0,1% и свинца 0,00015%.

В 1960 г. Днепропетровским металлургическим институтом и Запорон<:ским заводом ферросплавов был разработан метод получения специального безуглеродистого вакуумтермического феррохрома с содержанием углерода 0,02% и ниже, весьма чистого по неметаллическим включениям и газам. Этот метод в самое короткое время был внедрен в промышленное производство.

Таким образом, многочисленные исследования но получению мягкого н«:елеза и феррохрома с весьма низким содержанием углерода увенчались успехом и дали возможность организовать выплавку низкоуглеродистой нержавеющей стали разных марок.

4. МЕТОДЫ ВЫПЛАВКИ НИЗКОУГЛЕРОДИСТЫХ НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЕЙ

Выплавка низкоуглеродистой нержавеющей хромоникелевой стали может быть осуществлена следующими основными методами:

1) продувкой кислородом в основной дуговой печи железо-никелевого расплава до содержания углерода примерно 0,020% и последующим легированием металла вакуумтермическим феррохромом;

2) сплавлением в индукционной печи мягкого железа (обычного или вакуумного), вакуумтермического феррохрома и никеля;

3) путем смешения в одном ковше железо-никелевого расплава, содержащего около 0,025% С и приготовленного в дуговой печи, с расплавленным в индукционной печи вакуумтермическим феррохромом.

5. ТЕХНОЛОГИЯ ВЫПЛАВКИ НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ В ОСНОВНОЙ ДУГОВОЙ ПЕЧИ

При разработке технологии производства низкоуглеродистой нержавеющей стали в крупных основных дуго-

вых печах, естественно, был использован опыт и ггегсото-рые особенности выплавки нержавеющих сталей с применением кислорода [13, 72, 95-98]. Чтобы свести к минимуму длительность рафинирования металла с низким углеродом, при выплавке стали 00Х18Н10 в дуговой печи в качестве шихты используют специально выплавленную шихтовую болванку с содержанием 0,25-0,30% С, не более 0,010% Р, не более 0,015% S и не более 0,40% Сг.

Для легирования стали присаживают никель марок Н-2 в завалку и Н-1 на корректировку и металлический марганец.

Для раскисления металла и шлака применяют сили-кохром, силикокальций, 75%-ный ферросилиций и алюминиевый порошок. Перед присадкой в электропечь для корректировки химического состава легирующие материалы предварительно прокаливают. Известь применяют только свежую, газового обжига. Технический кислород, который используется для окисления металла, должен иметь давление не менее 0,9-1,0 Mh/jm (9-lo ат). Электроды перед плавкой подвергают тщательному осмотру, треснутые концы, ниппели и огарки отбивают.

В дуговой печи сталь выплавляют при нормальном состоянии футеровки на хорошей подине. Стены печи футеруют магнезитовым кирпичом или магнезито-доло-митовыми блоками. После заправки печи, как правило, известь на подину не присаживают, чтобы не увеличивать количество шлака и не затруднять продувку металла кислородом. В конце расплавления иногда применяют для подплавления шихты кислород. После полного расплавления шихты отбирают пробу на химический анализ. Содержание углерода в металле должно быть 0,30-0,40%. Шлак по расплавлении не скачивают. После проверки состояния электродов в печь присаживают ферросилиций из расчета ввода в металл 0,30% Si и начинают продувку ванны кислородом. Температура ванны передгачалом продувки должна быть примерно 1600° С. Продувку ведут одновременно фурмой и футерованными трубками диаметром 19 мм (одной или двумя). После начала интенсивного окисления углерода (примерно через 5-7 мин от начала продувки) печь выключают. Длительность продувки составляет около 30 мин.

По ходу продувки пробы на содержание углерода от-

бирают через каждые 5 мин. Содержание углерода в конце продувки должно быть не более 0,020-0,025% в зависимости от марки стали. Расход кислорода составляет примерно 60-70 м1т в час. Повышение температуры металла в конце продувки до 1850°С отрицательно сказывается на стойкости подины и откосов печи. Появление магнезиальных шлаков значительно затрудняет условия обезуглероживания и дальнейшее ведение плавки.

Таблица 14

Изменение содержания углерода в процессе продувки ванны кислородом

При достижении содержания углерода в металле 0,030% скорость обезуглероживания даже при увеличении времени продувки и давления кислорода становится весьма незначительной. В табл. 14 показано снижение углерода в период продувки ванны кислородом во времени.

За первые 4-6 мин продувки окисляется в среднем до 60% С, за вторые 5-6 мин 20% и за третьи S-Qmuh 10%. За 15-18 мин содержание углерода снизилось на всех плавках до 0,030%.

Шлак, содержащий около 40% FeO, после продувки ванны кислородом необходимо удалять на 70-90% (до ноявления зеркала металла в центре ванны), иначе неизбежны большие потери хрома. Чтобы предотвратить окисление хрома перед присадкой феррохрома, необходимо произвести осадочное раскисление ванны с 0,08- 0,10% растворенного кислорода марганцем, кремнием