14.4.1. Раскисление стали - процесс удаления из сплава избытка растворенного в жидкой стали кислорода , который является вредной примесью, путем присадки раскислителей : углерода, кремния, марганца, алюминия и др. Раскислители образуют с кислородом окислы в виде твердых и газообразных веществ, которые удаляются из расплава в виде шлаков. При выплавке стали чаще всего используют следующие виды раскисления :
Осаждающее раскисление - раскисление, при котором используют элементы, обладающие большим сродством к кислороду чем железо. В качестве раскислителей применяют кремний, алюминий и марганец.
Диффузионное или экстракционное раскисление - процесс, при котором
снижение содержания кислорода в стали происходит за счет раскисления шлака. В качестве раскислителей используют алюминий, углерод, кремний.
Обработка синтетическими шлаками - раскисление стали в дуговой печи путем ее обработки шлаком, состоящим из оксида кальция CaO (негашеная известь ) и оксида алюминия Al2O3. Данный способ раскисления применяют для снижения содержания серы и кислорода в стали.
В табл 252. приведены способы раскисления стали для печей с основной и кислой футеровкой.
Таблица 252. Способы раскисления стали для печей с основной и кислой футеровкой
Группа отливок |
Рекомендова- нный способ раскисления |
Рекомендуемые раскислители и последовательность их введения |
|
Печи с основной футеровкой |
Печи с кислой футеровкой |
||
Отливки нормального качества |
Осаждающее раскисление |
1.Ферромарганец и 45%-ный ферросилиций ( по 0,9-1,0% от массы металла ) вводятся в кус-ках в ванну расплава после удаления окислительного шлака 2.Раскисление шлака произво- дить раскислительной смесью с молотым коксом. Перед выпу- ском стали из печи или после выпуска в ковш добавить кусковой алюминий -0,1% от массы металла |
1.Ферромарганец ( 1,1-1,3% от массы металла ) вводятся в кус-ках в ванну расплава после уда-ления шлака 2. Перед выпуском стали из печи или после выпуска в ковш добавить кусковой алюминий -0,1% от массы металла |
Отливки повышенного качества |
Осаждающее и диффузион- ное раскисле- ние |
1.Силикомарганец ( 1,1-1,3% от массы металла ) вводятся в кус-ках в ванну расплава после уда-ления окислительного шлака 2.Раскисление шлака произво- дить раскислительной смесью с молотым коксом и 45%-ным ферросилицием. 3.В раскисленный металл вводят 45%-ный ферросилиций — 0,3-0,4 % от массы металла 4.Перед выпуском стали из печи или в ковш вводится кусковой алюминий — 0,1% от массы металла |
1.Ферромарганец ( 0,5-0,6% от массы металла ) вводятся в кус-ках в ванну расплава после уда-ления шлака 2.Раскисление шлака произво- дить раскислительной смесью с молотым углем , 5%-ным ферросилицием и электродным боем 3.В раскисленный металл вводят 45%-ный ферросилиций — 0,2-0,3 % от массы металла, а затем ферромарганец — 0,5-0,6% от массы жидкого металла 4.Перед выпуском стали из печи или в ковш вводится кусковой алюминий — 0,1-0,15 % от массы металла |
Отливки особо высокого качества |
Диффузион ное раскис- ление |
1.Раскисление шлака произво- дить раскислительной смесью с молотым коксом и 75%-ным ферросилицием. 2.После получения шлака вво- дится силикомаргенаец — 0,8-09% от массы металла и сили- кокальций — 0,3-0,4% от массы металла 3.Перед выпуском стали из печи или в ковш вводится кусковой алюминий — 0,05-0,10 % от массы металла |
|
Таблица 253. Примерные значения угара кремния и марганца при раскислении
Способ введения раскислителей |
Угар марганца, % |
Угар кремния, 5 |
||
Основная футеровка |
Кислая футеровка |
Основная футеровка |
Кислая футеровка |
|
После удаления окислительного шлака |
30,0-40,0 |
20,0-30,0 |
20,0- 30,0 |
30,0-40,0 |
В раскислительную смесь |
45,0-50,0 |
- |
- |
- |
В раскисленній металл перед віпуском |
10,0-15,0 |
5,0-10,0 |
5,0 - 10,0 |
10,0-20,0 |
14.4.2. Восстановительный период
При выплавке сталей, к которым предъявляются повышенные требования по свойствам, в которых необходимо получить пониженное содержание окисных включений при низком содержании углерода ( 0,15-0,20 % ) или низкое содержание серы ( 0,015-
0,020 % ), а также при выплавке стали, в которую вводится большое количество окисляемых легирующих элементов ( AL, Ns, V, Cr, W ) , раскисление проводят в восстановительный период под восстановительным шлаком, который наводят после скачивания окислительного шлака. Основными задачами восстановительного периода являютя :
349
- раскисление стали ;
– удаление серы ;
– корректировка химического состава стали ;
– регулирование температуры металла перед выпуском ;
В начале восстановительного периода содержание углерода должно быть на 0,03 -
0,10 % меньше нижнего предела в готовой стали. При меньшем содержании углерода его необходимо откорректировать до требуемых значений, для чего после скачивания окислительного шлака в расплав добавляют кокс или электродный бой и расплав перемешивают.
Восстановительный период начинается наведением известкового шлака , состоящего из смеси извести, плавикового шпата и шамота в соотношении 5 : 1 : 1 в количестве
2,0 -3,5 % от массы металла.
В табл. 254 приведены составы некоторых шлаков для раскисления в восстановитель-ном периоде.
Таблица 254. Примерные составы и масса шлаковых смесей для
восстановительного периода плавки
Компоненты |
Состав смеси, % по массе |
||||
Для образования певоначального шлака в печах |
Для стали нормального качества |
Для стали повышенного качества в печах |
|||
основная футеровка |
кислая футеровка |
основная футеровка |
кислая футеровка |
||
Кварцевый песок |
- |
80,0-85,0 |
- |
- |
60,0-62,0 |
Известь |
70,0-85,0 |
20,0 - 15,0 |
60,0-65,0 |
60,0-65,0 |
25,0-20,0 |
Плавиковый шпат |
25,0-15,0 |
- |
15,0-10,0 |
15,0-10,0 |
- |
Ферросилиций 45% |
- |
- |
- |
10,0-15,0 |
5,0-6,0 |
Ферросилиций 75% |
- |
- |
- |
- |
- |
Кокс молотый |
- |
- |
25,0 |
15,0-10,0 |
- |
Древесный уголь молотый |
- |
- |
- |
- |
5,0-6,0 |
Электродный бой |
- |
- |
- |
- |
5,0-6,0 |
Масса смеси, % от массы металла |
1,0-2,0 |
1,5-2,0 |
1,5-2,0 |
2,0-3,0 |
1,0-1,5 |
14.4.3. Удаление серы
Удаление серы в печах с основной футеровкой следует производить до следующих значений, % от массы металла :
-для стали нормального качества до 0,03-0,04 ;
-для стали повышенного качества до 0,25-0,035 ;
-для стали особо высокого качества до 0,02-0,03 .
350
Для успешного удаления серы из расплава необходимо сблюдение следующих условий :
-высокая температура в печи, позволяющая иметь подвижный активный шлак высокой основности ;
-поддерживать в шлаке отношение CaO / SiO2 не ниже 30, что регулируется добавками извести ;
-достаточное время выдержки под шлаком ; примерная продолжительность выдержки составляет при исходном содержании серы 0,06 — 0,07 % для печей емкостью от 3 до 8 т от 20 до 35 минут.
Для получения однородного состава сплава его необходимо перемешивать во время восстановительного периода.