Доменное пр-во
Электрометаллургия
Конвертерное пр-во
Разливка стали
Популярные материалы

Производство быстрорежущей стали

Необходимость разливки быстрорежущих сталей на мелкие слитки ограничивает возможность выплавки их в крупных дуговых сталеплавильных печах. Как правило, быстрорежущие стали выплавляют в печах емкостью до 10 т.

Высокое содержание в быстрорежущих сталях вольфрама, молибдена, а иногда и кобальта и их большая плотность способствуют насыщению этими элементами футеровки печи. Поэтому быстрорежущие стали необходимо выплавлять в специализированной печи. Это стабилизирует усвоение элементов, позволяет точнее выдерживать заданный состав стали и выплавлять металл с содержанием дорогостоящих элементов ближе к нижнему допустимому пределу.

Быстрорежущие стали содержат большое количество легирующих элементов (3,8—4,4% Сr, 4,5—19,0% W, 1,0—5,0% V), которые могут быть окислены и потеряны со шлаком. В связи с этим проведение окислительного периода на плавках с использованием в завалку отходов этих сталей нецелесообразно.

Производство быстрорежущих сталей на свежей шихте также затруднительна, так как при этом в восстановительной период необходимо присаживать ферровольфрам, феррохром, феррованадий в количестве, составляющем почти половину массы жидкого металла в печи. По этой причине и позиций экономики и технологии быстрорежущие стали целесообразно выплавлять методом переплава.

быстрорежущие стали
Рисунок.1 быстрорежущие стали

Отходы быстрорежущих сталей переплавляют без окисления или с продувкой ванны кислородом. Оба метода позволяют использовать в завалке большое количество отходов и обеспечивают высокое усвоение легирующих элементов.

При выплавке быстрорежущей стали без окисления шихта состоит из отходов выплавляемой стали или стали, близкой ей по составу (до 80%), ферровольфрама и феррохрома. Так как на плавках методом переплава фосфор окисляется, то в состав шихты необходимо включать отходы сталей низким содержанием фосфора или мягкое железо.

При загрузке в корзину ферровольфрам дается поверх всей шихты в центр корзины, феррохром — к стенкам, мягкое железо — в центральную часть. Такое расположение шихты в корзине обеспечивает в печи попадание мягкого железа под электроды, феррохрома — к откосам дуговой печи, а ферровольфрама — в центр печи между электродами. При таком распределении шихты достигается максимальная скорость плавления, малый угар и незначительное науглероживание ферровольфрама от электродов.

Желательно, чтобы содержание вольфрама и хрома в шихте было несколько ниже нижнего допустимого предела в готовой стали. Это гарантирует от необходимости разбавления металла в печи мягким железом, если шихта была взвешена недостаточно точно и содержание этих элементов после расплавления окажется несколько выше ожидаемого.

Перед завалкой в количестве 1,5-2,0% на подину дают шлаковую смесь из извести или известняка, шамота и плавикового шпата. Плавление ведется на максимальной мощности. По ходу периода плавления в дуговую печь дополнительно присаживают известь и плавиковый шпат.

После полного расплавления шихты ванну дуговой печи тщательно перемешивают, отбирают пробу металла и начинают раскисление шлака в процессе плавления часть ванадия, хрома и вольфрама окисляется и переходит в шлак. Для их восстановления шлак обрабатывают порошками кокса и 75%-ного ферросилиция. Момент присадки первой раскислительной смеси считается началом рафинировки. При получении анализа первой пробы присаживают необходимое, количество феррохрома. Подбором соответствующей марки феррохрома одновременно корректируют содержание углерода. Рекомендуется так рассчитывать содержание углерода в шихте, чтобы корректировку по содержанию хрома можно было проводить более дешевым углеродистым феррохромом.

Если откорректировать содержание углерода присадками феррохрома невозможно, то шлак после частичного раскисления разрешается скачивать. Скачивание раскисленного шлака допускается также при получении магнезиального шлака или при неудовлетворительной основности.

После науглероживания наводят основной шлак из смеси извести и плавикового шпата; шлак периодически раскисляют смесью порошков кокса и ферросилиция. Рафинировку проводят под белым или слабокарбидным шлаком, но перед выпуском карбидный шлак переводят в белый.

Легирование быстрорежущей стали ванадием и корректировку состава по вольфраму проводят не позднее чем за 20—40 мин до выпуска (в зависимости от количества вводимых ферросплавов). За 2-3 мин до выпуска на штанге вводят примерно 0,3 кг алюминия на одну тонну плавки.

Продолжительность рафинировки 1,0—1,5 ч. При производстве быстрорежущих сталей обязательно часто и тщательно перемешивать ванну печи. Это связано с тем, что ферровольфрам медленно растворяется в металле и часть его может остаться на подине. Перемешивание способствует более равномерному распределению его в объеме ванны.

В последнее время для интенсификации процессов при производстве быстрорежущих сталей все чаще используют газообразный кислород. Продувка ванны кислородом уменьшает длительность расплавления, способствует увеличению температуры металла и ускоряет процесс растворения ферровольфрама, способствует повышению однородности быстрорежущей стали и удалению из нее газов.

Но введение в ванну газообразного кислорода увеличивает степень окисления ценных легирующих элементов. Для уменьшения потерь вольфрама, хрома и ванадия в состав шихты целесообразно вводить отходы стали кремнистых марок или ферросилиций из расчета содержания в завалке 0,5—0,7% Si. Окисление кремния и железа сопровождается быстрым нагревом металла, благодаря чему извлечение вольфрама из шихты на плавках с продувкой кислородом может оказаться даже выше, чем на плавках без окисления.

При производстве быстрорежущих сталей методом переплава с использованием газообразного кислорода феррохром в завалку не дают, а присаживают его в начале рафинировки. В остальном технология плавки не отличается от описанной выше.

Источник [4] → список литературы.


Вернуться в начало раздела: Плавка стали в открытых электропечах
Вернуться на главную: Черная металлургия