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

использовали до конца плавки. После продувки в печь вводили низкоуглеродистые феррохром, ферромарганец и 50%-ный ферросилиций. После перемешивания через 5,5 мин от конца продувки плавку при температуре не ниже 1700° С выпускали в ковш. Общая масса добавок 15%, длительность всей плавки 45-55 мин.

На рис. 62 приведена зависимость хром - углерод - температура для основного и кислого процессов плавки, из которой видно, что при одинаковой концентрации хрома и температуре равновесное содержание углерода при кислом процессе несколько больше.

2. ВЫПЛАВКА НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ В КИСЛОРОДНЫХ КОНВЕРТЕРАХ

Одной из наиболее характерных тенденций современного сталеплавильного производства является развитие кислородно-конвертерного процесса. В конце 1969 г. общая мощность кислородно-конвертерных цехов во всем мире составляла 236 млн. т.

В последние годы происходит заметное расширение сортамента сталей, выплавляемых в конвертерах. При этом наблюдается стремление к освоению "котельных, электротехнических, пружинных и других легированных сталей, а также нержавеющей стали ферритного и аусте-нитного классов [136-138].

Наметились три основных варианта технологии конвертерной плавки при производстве нержавеющей стали: 1) традиционная технология (продувка, раскисление и легирование); 2) продувка высокохромистых расплавов; 3) использование вспомогательных агрегатов, например вакуум-камер.

При плавке по первому варианту в перегретую нелегированную ванну после продувки добавляли низкоуглеродистый феррохром. В связи с низкой температурой ванны после растворения хрома (около 1650° С) и при малой продолжительности процесса не обеспечивалось удовлетворительное раскисление металла, содержащего примерно 12% Сг. Ввод жидкого феррохрома, осуществленный на заводе Нисеин Сейко в Японии, также не позволил достичь высоких технико-экономических и качественных показателей.

На основании избирательного окисления углерода в условиях высокой температуры (более 1860° С) и кон-

центрации углерода более 0,15% при 18% хрома фирма Джойс эпд Лафлин Стил (США) применяла следующую технологию: в период продувки жидкого чугуна обычного состава на 12-й и 16-й минутах присаживали высокоуглеродистый феррохром. Корректирующие добавки хрома после продувки состояли из пизкоуглеродистого феррохрома, силикохрома и отходов нержавеющей стали. Общее извлечение хрома при этом составляло 78-86%.

В Японии применили в конце плавки метод легирующей продувки с присадкой хромокремнистых ферросплавов и достигли выхода хрома 95%i. Дефосфорацию проводили до присадки хрома с тщательным скачиванием шлака.

Оригинальная технологическая схема применена на заводе в Мидленде (США). Выплавленный в доменной печи высокохромистый чугун (14-15% Сг) заливают в 180-г миксер с индукционным подогревом для выравнивания состава чугуна, а затем продувают его в конвертере до критического содержания углерода, ниже которого начинается интенсивное окисление хрома. Предусмотрено дальнейшее внепечное вакуумирование расплава порционным способом. Фирмой Джонс энд Лафлин Стил (США) создан также ЛАМ-процесс: получение высокохромистого чугуна в вагранке горячего дутья, работающей на шихте из лома нержавеющей стали и высокоуглеродистого феррохрома, в доменной или электродоменной печах - из хромитовой руды. Никель вводится либо с ломом нержавеющих и других сталей, либо с никелевым агломератом. Наилучший полупродукт, содержащий 0,3-0,6%! Si, получали в вагранке.

В 4*5-т конвертер заливали хромистый чугун после ввода извести. По ходу продувки в металл периодически добавляли порции хромитовой руды и извести. Расход руды определялся температурными условиями плавки и заданным содержанием хрома и углерода. В конце продувки жидкий шлак выпускали в ковш, раскисляя струю шлака кремнистыми сплавами. Смесь полученного металла и шлака [(Сг)<10%] снова заливали в конвертер для дальнейшего раскисления шлака. Температуру металла регулировали присадками лома нержавеющей стали. При необходимости добавляют никель, а при выпуске из конвертера -марганец. Основные показатели ЛАМ-процесса приведены в табл. 18.

ЛАМ-процесс позволяет выплавлять стали с 0,02-

Таблица 18

Основные показатели выплавки нержавеющей стали ЛАМ-процессом

Показатели

Условный номер плавки

Содержание в чугуне, %

хром........

никель ........

кремний .......

углерод .......

Основность шлака в конце продувки кислородом . . .

Содержание в металле после продувки, %:

хром........

углерод .......

ферросиликохрома.

Добавка кг/т стали

Содержание в стали, %: хром......

никель ......

кремний .....

Содержание хрома в скаченном шлаке, %......

Потери хрома в конечном шлаке, % от всего загруженного хрома ..........

17,85 6,14 0,36 4,70

13,02 0,06

18,93 10,00 0,41

1,3 0,8

15,46 7,12 0,30 5,30

13,05 0,06

19,41 8,01 0,58

2,75 1,6

13,65 6,10 0,23 4,35

6,47 0,08

18,55 8,60 0,34

5,9 4,4

17,28

0,51 5,18

14,92 0,08

17,99

0,30 3,3

16,30

0,47 4,74

10,36. 0,08

17,15

0,31

0,03% С при ухудшении усвоения хрома на 3-5%-. Годовое производство цеха с двумя 45-г конвертерами может превысить 270 тыс. г [139]. Способ продувки жидкого металла смесью кислорода с аргоном разработан в США. В дуговой электропечи расплавляют стальной лом и легирующие, затем заливают металл в конвертер с донным дутьем, через фурмы вдувают смесь аргона с кислородом и доводят металл до требуемого состава без добавок низкоуглеродистого феррохрома, после чего сталь выпускают в ковш.

Хорошая воспроизводимость конечных параметров позволила исключить выдержку плавки в ожидании ана-

лиза и присаживать окончательные добавки легирующих по данным о составе металла до начала продувки. Использование дуплекс-процесса (дуговая печь - конвертер) увеличило производство нержавеющей стали вдвое и обеспечило получение металла, не уступающего по чистоте и свойствам обычному электропечному. Основные показатели плавки в опытном конвертере емкостью 13,5 г приведены в табл. 19.

Таблица 19

Показатели плавки хромистого расплава при выплавке в кислородном конвертере

* в этот период добавляли 1,36 кг SiMn, 227 кг SiCr и 91 кг Ni. ** в этот период вели продувку одним аргоном.

Количество вводимого кислорода следующее: на 0,01% С требуется 1,42 м\ на 0,01.% Si 1,12 на окисление железа, хрома и марганца 85 м. Кислород во время первого периода подают с интенсивностью 7,08 жл«н, аргон 3,54 м/мин. Во втором периоде это соотношение меняется иа обратное, а длительность продувки зависит от содержания углерода.

Извлечение хрома из легированного расплава составляло около 97%, расход кислорода 20,5 м/т и аргона 17,2 жз/г.

На заводе Эдельштальверк Виттен (ФРГ) разработан процесс ЛДВ. В вагранке горячего дутья с основным шлаком выплавляют чугун из легированного лома или высокоуглеродистого феррохрома. Затем чугун продувают в конвертере и после падения пламени сливают сталь в промежуточный ковш, удерживая шлак в кон-

вертере. По результатам экспресс-анализа металла устанавливают режим вакуумирования. Снижение содержания углерода с 0,10-0,24 до 0,02-0,05% обеспечивается перемешиванием металла аргоном, который вдувают через установленную в днищ,е ковша пористую пробку, и присадками железной или хромистой руды в качестве источника кислорода. При общей продолжительности вакуумирования 15 мин температура стали снижается почти на 100 град. Для получения низких концентраций кислорода сталь раскисляют твердыми раскислителями. Степень использования хрома составляет 87%, при этом 95% Сг шихты получено из дешевых материалов.

В обзоре [137] приведены данные, подтверждающие высокие качественные показатели конвертерной нержавеющей стали.

В СССР разработка технологии выплавки нержавеющей стали проводилась под руководством акад. А. М. Самарина [140]. Проведенные исследования и промышленное осуществление некоторых способов позволяют считать наиболее перспективным производство нержавеющих сталей дуплекс-процессом электропечь -конвертер с использованием аргона при продувке и вакуумиро-вании.

3. ВЫПЛАВКА НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ В ОТКРЫТЫХ ИНДУКЦИОННЫХ ПЕЧАХ

Выплавка нержавеющей стали в открытых индукционных печах осуществляется методом сплавления или методом переплава отходов. Наиболее часто индукционная плавка используется в машиностроении. Как известно, при выплавке стали в индукционных печах отсутствует науглероживание электродами, металл меньше насыщается азотом (благодаря отсутствию дуг и малоподвижному шлаку) и наблюдается меньший угар легирующих элементов.

В то же время в индукционных печах, в том числе с основной футеровкой, протекание процессов дефосфорации, десульфурации и диффузионного раскисления в значительной мере затруднено низкой температурой шлака.

Ведение плавки основывается па расчете, в связи с этим важно обеспечить подбор требуемой шихты с известным составом. Общие вопросы плавки стали в открытых индукционных печах изложены в монографии [66].

Угар хрома при выплавке хромистой стали составляет

5 8% против 13-15% при выплавке в дуговой печи. Угар углерода при переплаве стали с 1% С составляет 5-10%, марганца 10-407о. В. А. Камардин и др. [141] изучали особенности выплавки иизкоуглеродистой аустенитпой нержавеющей стали, стабилизированной ниобием.

Опытные плавки проводили в основной 7-г индукционной печи завода «Днепроспецсталь» методом сплавления мягкого железа ЭП355, вакуумтермического феррохрома, никеля НКС, металлического молибдена, марганца и феррониобия. Опробовали два варианта плавки:

1) присадку основного количества феррохрома в завалку. Шлак раскисляли порошком алюминия в количестве 7-8 кг/т, перед выпуском в металл вводили кусковой алюминий .(0,8 кг/т);

2) основное количество феррохрома присаживали в предварительно раскисленный кусковым алюминием (0,5-0,8 кг/т) металл под шлак. Все остальные легирующие добавки (молибден, никель, феррониобий) также вводили в жидкий металл под шлак. Шлак на всех плавках наводили из извести (17-18 кг/т) и плавикового шпата (1,5-2 кг/т). Известь содержала 0,3-0,5°/о С (определяли объемным методом).

Путем составления баланса было установлено, что известь вносит 10-347о всего углерода, в результате чего металл науглероживается на 0,002-0,003%.

Основным источником азота в стали является азот атмосферного воздуха (40-60%) и феррохрома (20- 40%). Наименьшее содержание азота в стали (0,030%) получили при использовании феррохрома с минимальным содержанием азота и ввода сплава в жидкий металл (второй вариант).

Качество получаемого металла было удовлетворительным по макроструктуре, механическим свойствам Оценка неметаллических включений в готовой стали представлена в табл. 20.

Нами [142] изучалась технология выплавки стали Х18Н10Т в 1,4-г индукционной печи с хромомагнезитовой футеровкой с порционным отбором металла для разливки (по 200 кг). Выплавку проводили методом сплавления.

Наибольшие трудности вызвало легирование металла титаном. Установлено, что через 0; 11; 25; 35 и 44 мин после присадки 27% ферротитана содержание титана в стали было 0,96; 0,69; 0,58; 0,52 и 0,33%. В связи с этим