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

риоды плавления и продувки,как следует из рис. 28,29, заметно уменьшается с увеличением содержания углерода в шихте и, естественно, количества углерода, выгоревшего за продувку.

В. И. Симонов и С. И. Филиппов [71], изучая взаимосвязь процессов окисления углерода и хрома при продувке металла кислородом, исходили из того, что до опре-

10.U

9.S

10 . 20 30 Врепя, tii/N

/О 20 30

Врепя, пин

Рис. 30. Изменение содержания хрома н углерода по ходу окислен1я при постоянной скорости подвода кислорода: j

1-3 - номера плавок

деленных концентрации, названных критическими, окисление иримеси идет с постоянной скоростью независима от концентрации элемента в металле. Уровень скороста окисления в основном зависит от скорости подвода кисл( рода. По прохождении критической концентрации скорость окисления элемента начинает зависеть от концентрации его в металлическом расплаве. Оценивая кинетические кривые окисления углерода и хрома (рис. 30), исследователи выявили взаимную связь окисления обоих элементов. Если процесс обезуглероживания идет с определенным торможением, то процесс окисления хрома к концу процесса обезуглероживания ускоряется. Ускорение окисления хрома при непрерывном повышении температуры, которое происходит в условиях окислительного процесса при продувке ванны кислородом, противоречит выводу о том, что с повышением температуры скорость окисления хрома уменьшается. Авторы исследования утвер-

ждают, что увеличение скорости окисления хрома к концу иродувки, когда в ванне концентрация углерода становится меньше критической, вполне закономерно и объясняют это уменьшением расхода кислорода на реакцию обезуглероживания при достижении концентрации углерода меньше критической. В подтверждение они приводят график изменения температуры по ходу окис-

1900

1800

1600

0 7.

1750

1800 t,°C

1850

Рис. 31, Изменение температуры металла по ходу обезуглероживания

Рис. 32. Связь между количеством окисленного хрома за время кислородной продувки и конечной температурой металла при одинаковом начальном содер-жапни хрома

лительного процесса (рис. 31) и график взаимосвязи между количеством окисленного хрома за время кислородной иродувки и конечной температурой металла (рис. 32), косвенно указывающей на влияние температурного фактора в процессе окисления хрома. Из графика (рис. 31) видно, что в первый период окисления подъем температуры несколько меньше, чем во второй. Повышению скорости нагрева металла в конечный период иродувки, ио-видимому, способствуют экзотермические реакции окисления хрома и железа. Авторы подчеркивают, что описание процесса окисления углерода и хрома, как состоящего из двух стадий, обеспечивает правильное представление о характере этих процессов: при совместном окислении углерода и хрома в первой стадии развивается процесс окисления углерода; а в дальнейшем - процесс окисления хрома. С увеличением скорости ввода кислорода ускоряется процесс обезуглероживания и, следовательно, сокращается длительность иродувки.

Содержание углерода в конце иродувки должно быть не менее чем на 0,02% ниже, чем в заданном химическом

составе, с учетом углерода, вносимого ферросплавами при рафииировании.

Выше отмечалось, что конечное содержание углерода в металле после продувки в значительной мере влияет на величину угара хрома. На угар хрома во время продувки влияет и давление кислорода, которое должно быть не менее 0,9 Мн/ж (9 ат) [13]. При меньших давлениях угар хрома примерно на 6% выше, чем при давлении 0,9-1,0 Мн/м (9-10 ат). Это можно объяснить тем, что реакция окисления хрома протекает более интенсивно при холодной ванне, а ванна будет холоднее тогда, когда продувка идет неинтенсивно из-за недостаточного поступления кислорода. Наконец, целесообразно в конце продувки наряду с кислородом вводить в ванну аргон.

Многообразие факторов, влияющих на угар хрома во время продувки, требует от мастера безукоризненного) знания всех процессов, происходяших в ванне, и большого умения управлять ими для достижения оптимальу-ных технологических и максимальных экономических показателей. /

Легирование металла и проплавление феррохр1ома

Следует особо остановиться на технологии ведйния плавки после окончания продувки ванны кислороАом. На разных заводах в зависимости от условий выплавки нержавеющей стали - состояния футеровки печи, шихтовки, содержания углерода в металле по расплавлении, наличия достаточного количества кислорода, угара хрома и пр.- плавки ведут по одному из следующих пяти вариантов [72]:

1) раскисление шлака после продувки ванны кисло- родом и скачивание его перед присадкой феррохрома;

2) раскисление шлака после продувки ванны кислородом, и присадка феррохрома без скачивания шлака;

3) раскисление шлака после продувки ванны кислородом, присадка феррохрома и скачивание шлака;

4) присадка феррохрома сразу же после продувки ванны кислородом, раскисление шлака и скачивание его;

5) присадка феррохрома сразу же после продувки кислородом, раскисление шлака без последующего скачивания его.

Основными моментами, имеющими решающее значение при выборе того или иного метода плавки, является стремление макси.мально снизить угар хрома и предотвратить срыв футеровки откосов и подины. В последние годы наиболее широкое применение приобрел четвертый вариант плавки. Этот вариант нашел широкое применение на заводах «Днепроспецсталь», «Красный Октябрь». Ниже дается подробное описание этой технологии.

После продувки отбирается проба металла на химический анализ и присаживается силикомарганец (ФСиМн-17-20) или силикохром (СиХрбО) или 45%-ный ферроси- лиций (Си 45) из расчета ввода в металл 0,15-0,30%Si. Иногда присаживается также алюминий.

При раскислении шлака после продувки ванны 45%-ным ферросилицием или силикохромом восстанавливается часть окислившегося лри продувке хрома. Средние данные об угаре и восстановлении хрома по 113 плавкам стали 1Х18Н9Т следующие, кг:

Исходное количество хрома к началу продувки . . . 210920

Количество хрома в конце продувки....... 158990

Угар хрома во время продувки......... 51920

(нли 24,5%)

Восстановление хрома путем обработки шлака . . . 17950

Окончательная потеря хрома вследствие продувки . 33980

(или 16,1%)

28 кг Si восстанавливают 104 кг Сг, или 1 кг Si может восстановить 3,7 кг Сг. В рассматриваемых 113 плавках стали 1Х18Н9Т на восстановление 17950 кг Сг было израсходовано 10069 кг Si в виде крупки 45%)-ного ферросилиция или силикохрома с содержанием 50% Si. Следовательно, 1 кг Si восстановил около 1,8 кг Сг, т. е. использование кремния составило примерно 50%, как это обычно и имеет место при диффузионном методе раскисления ванны.

Угар хрома за время продувки, несмотря на последующее восстановление из шлака примерно /з окислившегося хрома, весьма значителен. Поэтому пришлось искать пути снижения этого угара. Некоторые из этих путей уже названы: работа на более высоком давлении кислорода, продувка до максимально допустимого содержания углерода, защита хрома от излишнего выгорания путем ввода в шихту достаточного количества крем-

пия и повышение основности шлака. По данным М.М.Зуева [63], средний угар хрома по 28 плавкам стали 1Х18Н9Т, проведенным с присадкой не менее 300 кг извести в 18-г печн одновременно с раскнслителями, составил 9,8% вместо обычных 15%.

о,д 1,г 16

Z,0 2,U

Рис. 33. Зависимость между Содержанием хрома в шлаке и основностью шлака к концу восстановительного периода

flO -10-13 15-16 >!ё-!3 19-22 >22 (Сг),%

Рис. 34. Распределение плавок стали X18H10T по содержанию хрома в шлаке 1 перед скачиванием его (цифры - среднее содержание хрома для каждой группы шлаков)

6-в >8-10 >W-ll Расход растслителеи;-кг/т неталла \

Рис. 35. Связь между количеством раскислителей (в пересчете на кремний), израсходованных на раскисление шлака 1, и остаточным содеп-жа!;нем хрома в нем (цифры у точек - число плавок)

О. А. Михайлов [39] приводит диаграмму, показывающую зависимость между содержанием хрома в шлаке и основностью шлака (рис. 33). Эта диаграмма относится непосредственно к концу восстановительного периода плавки, т. е. ко времени перед скачиванием шлака для ввода ферротитана. Однако она справедлива и для кон-

ца раскисления шлака по окончании иродувки. Более поздние исследования показали также, что высокие потери хрома при плавке определяются крайне неудовлетворительным использованием хрома шихтовых материалов. Причем основная масса хрома шихтовых материалов, окислившегося в процессе плавления завалки и продувки ванны кислородом, теряется со скачиваемым шлаком, кратность которого составляет обычно 12-15% от массы металла, так как восстановление окислов хрома пз него не получает должного развития. Это положение подтверждается приведенным на частотной диаграмме рис. 34 распределением шлаков, скачанных при проведении 318 производственных плавок, по содержанию хрома в них.

Как вндим, среднее содержание хрома в них весьма высоко и составило 15,8%. Из сказанного следует, что наряду с мероприятиями, наиравленными на уменьшение количества окислившегося за периоды плавления и иродувки хрома, чтобы добиться радикального снижения общих потерь хрома на плавке, нужно обеспечить достаточно полное восстановление его из шлака конна периода продувки. Увеличение расхода раскислителей (в пересчете на кремний) с 6-8 до 10-12 /сг/г, как видно из графика рис. 35, ведет к некоторому снижению конечного содержания хрома в шлаке.

После осадочного раскисления металла присаживается феррохром в нагретом докрасна состоянии, а также известь, примерно 20 /сг/г. Расплавление феррохрома ведется форсированно при тщательном пере.мешивании металла. Шлак раскисляется смесью из дробленого (фракция 3 mm) или гранулированного силикохрома или 45%-ного ферросилиция 10-15 кг\т и извести 10-20 кг/г, затем порошком 75%-ного ферросилиция 2-4 /сг/г до получения коричневого черепка с содержанием в шлаке не более 9% Сг. После этого шлак скачивают начисто. На печах с электромагнитным перемешиванием статор включают примерно на 10 мин в конце раскисления шлака, а также при его скачивании.

Рафинирование металла

Рафинирование металла производят под белым шлаком. После скачивания шлака присаживают шлаковую смесь из извести 15 кг/г и плавикового шпата 3 кг/г. За-