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

готовлепня турболопаток н дисков, выплавляют на печах с нехромированными подинами, где заправка производится отборным магнезитовым порошком без хромистой руды. После выплавки стали типа Х18Н10Т или сплава типа ЭИ703 проводят несколько промывных плавок. Для легирования используют наиболее чистые по примесям ферросплавы.

Плавки ведут, как правило, на шихте из чистых углеродистых отходов, а также специальной паспортной болванки с содержанием серы и фосфора ие более 0,010% каждого. Получение низкого содержания кислорода в металле достигается за счет предварительного осадочного раскисления стали сплавами марганца (на 0,25%) и кремния (на 0,10%), проплавления феррохрома под известково-глиноземистым шлаком с последующей его заменой на известково-флюориговыи, систематического раскисления шлака порошками 75%-ного ферросилиция, силикокальция, кокса (при низком содержании углерода--древесного угля), применения электромагнитного перемешивания, продувки металла аргоном в печи перед выпуском или, что лучше, в ковше через пористую пробку.

Особое внимание обращают на сохранение по ходу рафинировки относительно невысокой температуры металла и на выдержку под белым шлаком не менее 1 ч. Иногда применяют при разливке небольшие изложницы (до 1 т) с конусностью 10%.

При выплавке нержавеющих сталей, предназначенных для изготовления электрополированных труб, в качестве шихты используются только отходы нержавеющей хромоникелевой и хромистой стали, не легированные титаном, азотом, алюминием, бором, ниобием.

В период рафинировки ванну продувают аргоном марки В и выше в количестве 2-3 м/т через железные трубки диаметром 19 мм при давлении 0,2 МнДм (2аг). Применяют и другие технологические приемы, направленные на снижение содержания в металле карбидных .и карбонитридных включений титана и ниобия; в частности, вводят ферроцерий до легирования металла стабилизирующими элементами, защищают струю металла прп разливке аргоном и т. и. В связи с тем, что большое количество азота вносится феррохромом, необходимо применять сорта этого сплава с пониженным содержанием азота.

2. ВЫПЛАВКА СТАЛИ С НОРМИРОВАННЫМ ФАЗОВЫМ СОСТАВОМ

В практике электросталеплавпльного производства наблюдаются довольно значительные колебания марочного состава металла. Между тем известно, что наилучшие свойства данной сталн можно получить лнн1ь при строго определеииом химическом составе металла, либо при определенном cooTHOHienini содержаний элементов, т. е. при заданном фазовом составе.

Возможное сужение пределов химического состава оказалось недостаточным для обеспечения в аустенитных нержавеющих сталях строго определенного количества феррита (1-5%), при котором значительно уменьшается трещиночувствительность, облегчаются условия сварки и не наблюдается охрупчивания металла при температурах 500-900° С, а также не затрудняется горячая деформация. Задача выплавки аустенито-ферритной стали с заданным фазовым составом была решена в ЦНИИТМаше [101]. При выплавке этих сталей в промышленных электропечах емкостью 5-50 т на свежей ши.хте с окислением н методом переплава отходов с кислородом первоначальную корректировку состава металла производят [102] из расчета на следующее содержание основных элементов (табл. 15).

Таблица 15

Содержание элементов в нержавеющих сталях при предварительной корректировке состава.

Для отбора представительных проб перемешивание металла производят путем продувки ванны аргоном (расход 2,0 м/т) или электромагнитным способом.

Оценку фазового состава металла по ходу плавки делают на ферритометре ФЦ-2, которым определяют

степень магннтности специальных пальчиковых проб металла. Для получения требуемого фазового состава (1,5-3,5% феррита) производят долегирование металла с учетом след,ующих эквивалентных количеств легирующих на 1% (абс.) доли феррпта: 0,6% Сг; 0,6% Мо; 0,4% Ni; 0,02% С; 4,0% Мп.

При избытке феррита, естественно, вводят аустенн-тообразующие элементы, при его недостатке - ферри-тообразующие. Обычно достаточно одног[-двух корректировок, которые лишь незначительно удлиняют период рафинировки. Прн указанной технологии разница между содержанием а-фазы в пробе перед выпуском и в ковше, где металл практически полностью усреднен, не превышает 0,7%, при этом частичное повышение количества феррита вызвано присадкой перед выпуском плавки или в ковш титана из расчета иа 0,15-0,2% и алюминия на 0,1 % •

Значительно более трудной является выплавка нержавеющих сталей переходного класса типа Х15Н9Ю (СП-2) в электропечах большой емкости. Для получения требуемых свойств стали необходимо обеспечить условную магнитность проб в очень узком интервале - 2-6 мв [103, 104]. Помимо контроля металла по пробам, важно стабилизировать усвоение алюминия. Разработанная с нашим участием технология предусматривает выплавку стали двумя основными методами: 1) на свежей шихте с окислением углерода железной рудой и кислородом; 2) методом переплава отходов с кислородом.

Особенностью плавок по первому методу является применение осадочного раскисления металла (присадка 0,3% Si, 0,3-0,4% Мп и 0,1-0,12% А1) перед присадкой феррохрома, что обеспечивает лучшее раскисление металла и более стабильное содержание хрома по ходу плавки. Металл перемешивается аргоном, а также ЭМП. Корректировку плавки по магнитности начинают до присадки алюминия. Если пробы имеют магнитность в пределах 20-14 мв, то для снижения магнитности иа 1 мв присаживают 0,012% С, а прп магнитности в диапазоне 2-14 мв соответственно 0,002% С. Задачей корректировки является получение 0,5-2 мв. Например, если в первом анализе магнитность составила 17 мв, то присаживают углерод в количестве (17-14) •0,012+(14-2)-0,002 = 0,060% или же хром и

никель в эквивалентных соотношениях (1% N1 = 30-• % С, 1%) Сг = 40-% С). После добавки ферросплавов тщательно перемешивают металл и после повторной оценки проб на магнитность при необходимости делают вторую более тонкую корректировку, учитывая при этом эффект разбавления от добавки отдельных компонентов. При выдержке металла для корректировки химического состава вводимую мощность поддерживают на минимальном уровне, чтобы не допустить перегрева стали.

В связи с окислением углерода иа плавке до 0,03- 0,05%, несмотря на осадочное раскисление, угар хрома на рафинировке превышает расчетный на 0,5-1,2% (абс), что учитывают при первичной расчетной добавке хрома на 15,0-15,3%.

При магнитности проб 0,5-2 мв скачивают шлак и вводят алюминий, затем смесь извести и шпата. После растворения алюминия и раскисления шлака тща-.тельно перемешивают металл и проверяют его на магнитность, которая обычно возрастает на 8-10 мв. Поскольку перед выпуском требуется обеспечить магнитность проб 7-12 мв для сортовых и кузнечных и 3- 7 мв для листовых слитков, в последнем случае целесообразно вместе с алюминием вводить феррохром или никель для снижения магнитности на 3-4 мв. Выдержка с алюминием составляет 40-60 мин.

На переплавных плавках стремятся получить уже в начале рафинировки около 0,05% С, 14,5-15,3% Сг и 7,5-8,3% Ni. Благодаря этому количество предварительных корректировок сокращается до одной-двух, а после присадки алюминия - до одной.

Поддержание оптимального температурного режима (1570-1600° С) перед выпуском и раскисление выпускного шлака порошком алюминия (4-6 кг/т) обеспечивают стабильное усвоение алюминия в пределах 60-80% и содержание кислорода 0,002-0,003%. По описанной технолопш в настоящее время выплавляется большая группа сталей с нормпрованны.м фазовым составом.

3. ВЫПЛАВКА НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЕЙ, ЛЕГИРОВАННЫХ АЗОТОМ

В последние годы наблюдается значительное расширение сортамента и объема производства сталей, легированных азотом. В зависимости от степени легирования

металла содержание азота может составлять от 0,1 до 0,8%. При выплавке азотистых нержавеющих сталей специальными методами (в плазменнодуговых печах в атмосфере азота и др.) возможно дополнительное введение азота в сталь. Для обеспечения высокого усвоения азота и получения плотных слитков рекомендуется производить предварительный расчет растворимости азота в сплаве.

В работе [105] предложены формулы, использование которых позволяет достаточно достоверно рассчитать растворимость азота в весьма сложнолегированных системах:

Ig [N]cпл =

1,225- -13

нри р = 79 кн/м (0,79 ат),

= 0,13 [С] + 0,047 [Si] - 0,02 [Мп] - 0,045 [Сг]-- 0,10 [V] -f 0,010 [Ni] - 0,067 [Nb] - 0,002 [W] - -0,01 IMo],

где [С], [Si] и т. д. - содержание соответствующих элементов в расплаве, %.

Содержание азота в расплаве в зависимости от состава металла, атмосферы и температуры стали можно определить с помощью графического метода, предложенного А. И. Кондратьевым [106].

Исследовапия растворимости азота в расплавах нержавеющих сталей, легированных хромом, марганцем и другими элементами, освещены также в работах [107- ПО]. Как правило, азот вводится в сталь в виде азотированных ферросплавов: феррохрома и ферромарганца (металлического марганца). Стали с азотом выплавляют на свежей шихте или методом переплава отходов хромистых, хромоникелевых нлн хромомарганцевых сталей.

В связи с необходимостью поддержания невысокой и равномерной температуры металла в ванне сплавы хрома и марганца присаживают небольшими порциями. Сначала на плавке присаживают безазотистые сплавы, обеспечивая максимально возможное предварительное легирование металла хромом и марганцем, затем азотн-рова1Н1ый феррохром и последним - азотированный марганец. Прн налнчнп в составе сталн ванадия, который

вводится обычно за 30-40мин до выпуска плавки, азот частично присаживают в металл после легирования ванадием.

Применяя азотистые материалы в виде спеченных чешуек или мелких кусков, предварительно подкачивают шлак, а затем присаживают тяжелые кусковые ферросплавы. Для лучшего усвоения азота активно раскисляют металл. Так, после окисления металла и скачивания шлака присаживают алюминий (1 кг/т), 45%-ный ферросилиций (6-8 кг/т) или сплав АМС (10 кг/т), затем вводят сплавы хрома и марганца. При иронлавлении ферросплавов содержа1Н1е кремния не должно снижаться менее 0,15%- Шлак раскисляют порошками или крупкой кремнистых сплавов. Максимальная легированность ванны до ввода азота проверяется расчетом или с помощью экспресс-анализа металла. Температуру металла до начала ввода азота ограничивают 1430° С. Для обеспечения равномерной температуры металла в ванне применяют электромагнитное перемешивание. В случае плохого перемешивания металла или его перегрева при присадке азотированных ферросплавов ванна закипает, что свидетельствует о выделении азота нз металла вследствие превышения предела растворимости в отдельных объемах ванны. В этих случаях быстро снижают температуру металла путем отключения печн и присадки резервных (доЗ% от массы жидкого металла) порций сплавов хрома и марганца. Легированную азотом ванну активно раскисляют через шлак порошками 75%-ного ферросилиция и силикокальция до получения светло-коричневого излома черенка шлака.

Электрический режим плавки тщательно рассчитывают таким образом, чтобы за время рафинирования температура металла повысилась, примерно на 50 град. Перед выпуском плавки (примерно за \0 мин) шлак раскисляют при отключенной печи порошком алюминия (1 - 2 кг/т) в смеси с плавиковым шпатом и в металл вводят на штангах металлический кальций (1 - 1,5 кг/т). На некоторых марках вводят также кусковый алюминий (0,4 кг/т), ферроцерий (0,5 кг/т), ферробор (на 0,002% бора но расчету). Шлак перед выпуском плавки подсту-живают. Усвоение азота составляет 70-907о.

С целью утилизации отходов хромоникельмарганце-вых азотистых сталей типа 0Х18Н5Г12АБ и 0Х20Н5АГ12МФ было изучено поведение углерода н азо-