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

9. ПРОИЗВОДСТВО НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ ДУПЛЕКС-ПРОЦЕССОМ

Для производства нержавеющей сталн в США разработан новый процесс, характеризующийся тем, что электропечь используется только как плавильный агрегат, в котором расплавляется шихта [100]. Затем расплавленный металл заливают в К01гвертер н продувают, с целью обезуглероживания смесью кислорода и аргона. Добавка аргона к кислороду обеспечивает снижение парциального давления окиси углерода в пузырьках, что способствует более глубокому обезуглероживанию металла, чем это возможно при обычном кислородно-конвертерном процессе. Содержание углерода достигает 0,010% и менее. При этом, что очень важно, обезуглероживание почти не сопровождается окислением хрома. Это позволяет присаживать дешевый углеродистый феррохром в период расплавления ши.хты, что обеспечивает значительную экономию средств.

В период продувки металла смесью кислорода и аргона потери хрома составляют всего около 1,5%, из которых половина восстанавливается при раскислении металла. Физические свойства получаемой нержавеющей стали и чистота ее по неметаллическим включениям не хуже, чем стали, выплавленной по обычной технологии.

Глава Vni

ВЫПЛАВКА ХРОМИСТЫХ НЕРЖАВЕЮЩИХ

СТАЛЕЙ

К группе хромистых нержавеющих сталей относятся стали марок 1-4X13, Х17, Х18, Х25, Х28, Х25Т и др.

Хромистые нержавеющие стали выплавляют одним из следующих методов:

1) переплав высокохромистых отходов с добавкой мягкого железа, без окисления;

2) переплав высокохромистых отходов с применением Кислорода;

3) плавка с полным окислением на свежих легирующих добавках без высокохромистых отходов в составе шихты;

4) сплавление мягкого железа и феррохрома.

Наиболее распространенным и экономичным является второй способ - выплавка переплавом с применением кислорода. Этот способ нашел наибольшее распространение на металлургических заводах.

При отсутствии на заводе кислорода наиболее экономичным в этих условиях будет первый метод -переплав с добавкой мягкого железа. Третий и четвертый методы являются менее экономичными. Применение их можно допускать лишь при отсутствии на заводе высокохромистых отходов.

1. ПЕРЕПЛАВ ВЫСОКОХРОМИСТЫХ ОТХОДОВ С ДОБАВКОЙ МЯГКОГО ЖЕЛЕЗА, БЕЗ ОКИСЛЕНИЯ

Шихту составляют из высокохромистых отходов выплавляемой стали или стали близкого к ней химического состава по возможности с низким содержанием углерода. Содержание углерода понижают присадкой низкоуглеродистого мягкого железа. Количество добавкн мягкого железа определяется необходимостью обеспечить заданное содержание углерода. Обычно оно составляет около 25% от массы завалки.

Общие положения относительно угара хрома, приводившиеся выше при рассмотрении технологии выплавки хромоникелевых нержавеющих сталей, полностью справедливы и для сталей хромистых. И здесь повышенная основность шлака способствует снижению угара хрома. Поэтому уже во время плавления шихты заводят основной шлак. Для этого до завалки шихты на подину печи дается смесь из извести и плавикового шпата в отношении примерно 5:1, по массе в количестве 1,5- 2,0% от массы завалки.

Угар хрома в процессе плавления также зависит от оптимального содержания углерода в расплавившемся металле.

По расплавлении шихты необходимо произвести восстановление из шлака окислившегося хрома. С этой целью шлак раскисляют порошком 75%-ного ферросилиция. Восстановление шлака ведут до перехода его из густого (от наличия в нем окислов хрома) в жидкопод-вижное состояние с одновременным изменением зеленой окраски на коричневую.

После отбора проб металла на химический анализ шлак скачивают полностью. Рафинирование проводят

под белым шлакЬм. По окончании скачивания шлака задают смесь из извести и плавикового шпата в отношении 5:1 в количестве около 1% от массы -металла. Затем вводят нагретый докрасна феррохром. После расплавления феррохрома количество шлака увеличивают дачей еще 1,5-2% от массы металла смеси извести и плавикового шпата.

После того как шлакообразующие смеси разойдутся, отбирают пробу на углерод и марганец и начинают раскисление шлака порошком молотого 757о-ного ферросилиция в смеси с известью. Такие смеси составляют примерно из 1 кг/г порошка ферросилиция и 2-3 кг/г мелкодробленой извести.

Смеси присаживаются по всей поверхности ванны. Раскисление ведут до получения посветлевшего шлака, рассыпающегося в белый порошок. Обычно расход ферросилиция вместе с силикокальцием составляет за весь период рафинирования около 6 кг на 1 г жидкого металла.

Средний угар хрома в процессе плавления получается: для сталей 1-4X13 12,5% и для стали Х18 6%. Суммарный угар хрома за плавку составляет 10°/о.

Практикой установлено, что для повышения пластичности металла в горячем состоянии содержание кремния в стали лучше держать 0,25-0,4°/о. Это особенно важно при выплавке таких сравнительно малопластичных сталей, как Х17, Х25, Х28, Х25Т, которые выплавляют аналогично сталям 1-4X13. Кроме того, анализ проведенных плавок показывает, что более высокой пластичностью обладает та высокохромистая сталь, в которой содержание углерода ближе к верхнему пределу, установленному для данной марки стали.

Этим положением рекомендуется всегда пользоваться прн выплавке нержавеющей хромистой стали. Это полезно также н с точки зрегшя понижения угара хрома в процессе плавки и с экономической точки зре1Н[я - расхода более углеродистого п, следовательно, более дешевого феррохрома. Расход электроэнергии при это.м будет также несколько ниже, так как температура плавления металла с более высоким содержанием углерода бу.цет ниже, чем малоуглеродистого.

Дляизмельчения литого зерна иногда за 5-10 мин до выпуска плавки присаживают ферротитан на 0,20% Ti (без учета угара). Фактически при усвоении тнтагга

около 40% в стали получается 0,06-0,08 и не более 0,10% Ti. Для конечного раскисления металла за 1 - 2 мин до выпуска вводят на штангах алюминий в количестве 0,5 кг/г прн выплавке стали марок 1-4X13 и 1 кг/г при выплавке сталей Х25 и Х28.

Если выплавляют сталь Х25Т, то перед вводом ферротитана, как и при выплавке Х18Н10Т, шлак скачивают до оголения металла и при выключенном токе вводят ферротитан по расчету. Куски ферротнтана. топят в металле ломами или железными гребками, после чего присаживают шлаковую смесь из извести и плавикового шпата в количестве около 1% от массы металла. Печь включают на 10-15 мин для проплавления смеси, проверяют температуру металла и плавку выпускают.

Технология выплавки стали марки Х18 отличается от технологии выплавки сталей 1-4X13 тем, что рафинирование может быть проведено под слабокарбидным шлаком. По существу основные положения выплавки нержавеющей хромистой стали вполне применимы к изготовлению и других представителей высокохромпстых сталей, например сильхрома.

Поскольку в рассматриваемом случае речь идет о выплавке стали методом переплава отходов без окисления, необходимо обеспечить в составе шихты отсутствие высококремнистых отходов. Это требование вызывается тем, что при отсутствии окислительного периода плавки прп наличии высокого содержания кремния в шихте появилась бы опасность неполного удаления кремния из металла, а это, как известно, могло бы быть причиной получения газонасыщенной стали. Высокохро-мистые отходы, в том числе и сильхром, могут входить в состав шихты только при выплавке стали с применением кислорода.

Ниже приведен хронометраж плавок хромистой нержавеющей стали марки 3X13 в 10-г электропечи. Состав шихты, кг:

отходы стали Х17..... 5100

отходы хромистой конструкционной стали типа 20Х-40Х 5400

Итого

10 500

Перед завалкой на подину печи дано ГЗО кг извести и 20 кг плавикового шпата. В процессе плавления добавлено в печь 60 кг извести и 30 кг плавикового ишата.

7 ч 00 мин - включен ток.

8 ( 30 жмя -конец расплавления взята проба 1:0,25% С; 0,16% Ni 8 ч 40 ж«я -взята проба 2: 0,24% С; 0,38% Мп; 7,55% Сг. На шлак

дано 30 кг порошка 75%-ного ферросилиция. 8 ч 45 лшн -взята проба 3: 0,24% С; 7,5% Сг, начало скачивания шлака.

8 ч 50 жия -начало рафинирования, дано 100 кг извести, 20 кг плавикового шпата и 50 кг шамотного боя

8 ч 55 ж«н -взята проба 4: 0,25% С и 7,50% Сг.

9 ч 00 ж/ж - даио 1100 кг феррохрома марки ФХ025, шлаковая

смесь: 170 кг извести, 30 кг плавикового шпата, 10 кг

кокса и 20 кг порошка ферросилиция. 9 ч 25 лшя -дана шлаковая смесь: 20 кг извести, 10 кг кокса

и, 20 кг порошка ферросилиция. 9 ч 35 лнш -дана шлаковая смесь: 30 кг извести и 20 кг порошка

ферросилиция. 9 ч 45 л<((я - взята проба 5: 0,27% С.

10 ч 10 жия -дано 20 кг извести, 10 кг порошка ферросилиция и

100 кг 20%-ного ферротитана. 10 ч 17 мин - отобрана проба шлака: 0,44% FeO. 10 ч 18 мин - дано 5 кг А1. 10 ч 20 мин - выпуск плавки. Шлак белый.

Состав готового металла следующий: 0,29% С- 0,40% Si; 0,60% Мп; 13,20% Сг; 0,16% Ni; 0,015% S; 0,023% Р; 0,10% Си.

Общая продолжительность плавки 3 ч 20 мин. Угар шихты 9,3%); угар хрома за период плавления 13,4%; угар хрома за плавку 10,4%.

Сталь марки 4Х9С2.

Состав пп1хты, кг:

отходы стали отходы стали XI7 мягкое же.тезо

-4X13

5000 600 5200

Итого . . .

10800

13 ч 05 мин -

14 ч 40 мин - 14 ч 45 мин -

14 ч 50 мин -

14 ч 55 мин -

15 ч 00 мин - 15 ч 05 лшя -

15 ч 10 .чин -

15 ч 40 мин -

15 ч 45 мин -

16 ч 00 Мин -172

включен ток, в процессе плавления дано 220 кг извести и 65 кг плавикового шпата.

конец расплавления, взята проба 1: 0,27% С; 0,19% Ni.

дана раскислительная смесь: 20 кг извести и 15 кг

порошка 75%-ного ферросилиция.

взята проба 2: 0,26% С; 0,34% Мп; 4,64% Сг.

взята проба 3: 0,26% С; 4,68% Сг; начало скачивания

шлака.

начало рафинирования.

дана смесь: 300 кг извести, 35 кг плавикового шпата и 40 кг шамотного боя.

взята проба 4: 0,267о С, дана смесь: 20 кг извести,

20 кг кокса и 40 кг шамотного боя.

взята проба 5: 0,27% С; 0,30% Мп; 4,12%, Сг. Шлак

слабокарбидный, рассыпающийся.

дай феррохром: 300 кг марки ФХ015 и 100 кг марки

ФХ800. Дана смесь 200 кг извести, 20 кг шамота и 15 кг

порошка ферросилиция.

взята проба 8: 0,40% С.

16 ч 40 мин 16 ч 55 .чин

дано 200 кг ферро.хрома марки ФХ015 и смесь 20 кг извести и 15 кг порошка ферросилиция, дана смесь 20 кг извести и 15 кг порошка ферросилиция.

дано 300 кг феррохрома марки ФХ015. Шлак содержит 0,45% FeO. Дана смесь 20 кг известн и 15 кг порошка ферросилиция.

взята проба 9: 0,38% С и 0,30% Мп. Шлак белый. Дана смесь 20 кг извести н 15 кг порошка ферросилиция, дано 510 кг 45%-ного ферросилиция и 30 кг феррохрома марки ФХ800. Дана смесь 20 кг извести и 15 кг порошка ферросилиция. 17 ч 18 мин- дано 5,6 кг А1.

17 ч 20 жыя -выпуск плавки. Шлак белый, содержит 0,32% FeO.

Состав готового металла следующий: 0,38% С; 2,19% Si; 0,33% Мп; 9,43% Сг; 0,19% Ni; 0,011% S; 0,029% Р; 0,10% Си.

Общая продолжительность плавки 4 ч 20 мин. Угар шихты 9,2%, угар хрома за период плавления 23%, угар хрома за плавку 12,2%.

Повышенный угар шихты и хрома, особенно хрома в период плавления, очевидно, следует отнести за счет увеличенного содержания кислорода в мягком железе.

Из приведенного хронометража плавки стали 4Х9С2 видно, что технология выплавки этой стали отличается от технологии выплавки стали 1-4X13 следующим:

1. Раскисление сначала проводится углеродом, как это принято для любых конструкционных сталей. Лишь после выдержки под слабокарбидным шлаком в течение 30 мин начинается раскисление порошком ферросилиция. Такой метод раскисления возможен в данном случае, так как содержание углерода в готовом металле достаточно высоко.

2. За 20-25 мин до выпуска при хорошо нагретом металле и содержании около 0,25% Si вводится кусковой ферросилиций и присаживается последняя раскислительная смесь.

2. ПЕРЕПЛАВ ВЫСОКОХРОМИСТЫХ ОТХОДОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ КИСЛОРОДА

Шихту составляют нз отходов углеродистой стали с содержанием фосфора не более 0,025%, отходов выплавляемой марки или марки близкого химического состава. Допускается применение кремнистых отходов из расчета получения в шихте не более 0,8% Si.

В период плавления завалки хром, как и прн прочих способах выплавки, дополнительно интенсивно выгора-