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

Окислительный период плавки стали

В Окислительный период необходимо реализовать следующие основные мероприятия:

  • понизить содержание фосфора ниже допустимых пределов в готовой стали;
  • возможно полнее удалить растворенные в металле газы (водород и азот);
  • нагреть металл до температуры, на 120—130° С превышающей температуру ликвидуса;
  • привести ванну в стандартное по окисленности состояние.

Одновременно окисляются другие примеси: углерод, кремний, марганец, хром и др. Если плавка ведется, минуя восстановительный период, в окислительный период нужно также удалить серу из металла до содержания ниже допустимого предела.

Окисление фосфора осуществляют присадками железной руды с известью. Начинать присадку руды следует после предварительного подогрева металла, чтобы сразу же после введения руды началось окисление углерода и кипение металла. Руду и известь надо давать равномерными порциями, поддерживая энергичное кипение металла. Шлак в этот период должен быть пенистым, жидкоподвижным и самотеком сходить через порог рабочего окна.

Обеспечение самопроизвольного стекания и обновления шлака в окислительный период необходимо для эффективного удаления фосфора. По мере окисления углерода повышается температура плавления металла и уменьшается скорость окисления углерода. Скорость окисления к концу окислительного периода уменьшается почти в два раза: примерно с 0,6% в начале периода до 0,3% С/ч в конце окислительного периода. Для поддержания энергичного кипения необходимо повышать температуру металла, что затрудняет окисление фосфора, и поэтому снижения содержания фосфора в металле можно достигнуть лишь при постоянном обновлении шлака.

Присаживать очередную порцию руды и извести необходимо при уменьшении интенсивности кипения металла, образовавшегося из предыдущей порции руды. Введение крупных порций руды нежелательно, так как это может вызвать охлаждение металла и кипение будет слабым. Избыток в ванне непрореагировавшей руды при последующем повышении температуры может вызвать очень бурное окисление углерода и привести к выбросу металла и шлака из дуговой печи. Во избежание этого руду надо присаживать так, чтобы скорость окисления углерода поддерживалась в пределах 0,4—0,6% в начале окислительного периода и 0,2—0,3% С/ч в конце.

Для контроля за ходом окислительных процессов регулярно через каждые 5—10 мин отбирают пробы металла, в которых проверяют содержание фосфора и углерода. При содержании фосфора менее 0,020%, если не оговорено его более низкие концентрации, окисление рудой можно прекратить. Правильно организованный температурный режим окислительного периода, постоянное обновление шлака при поддержании его основности в пределах 2,7—3 и высоком содержании в нем закиси железа (15—20%) позволяют без особых затруднений понизить содержание фосфора до 0,010—0,012% и менее.

Кроме режима фосфора, в окислительный период регламентируется режим углерода. Технологическими инструкциями предусматривается, чтобы за период кипения было окислено не менее 0,3% углерода при выплавке высокоуглеродистой стали, содержащей 0,6% углерода и более, и не менее 0,5% при выплавке среднеуглеродистой и низкоуглеродистой стали. В случае крупных дуговых сталеплавильных печей эти количества могут быть несколько уменьшены. Окисление такого количества углерода необходимо для дегазации металла. Интенсивное кипение ванны, вызванное окислением углерода, является единственным эффективным средством снижения содержания азота в электропечи, причем эффективность дегазации возрастает с увеличением скорости окисления углерода.

Поэтому после понижения до необходимых значений концентрации фосфора окисление углерода целесообразно интенсифицировать. Очень высокие скорости выгорания углерода позволяет получить продувка металла газообразным кислородом. Так, в печи емкостью 40 т и при расходе кислорода 1200 м3/ч скорость окисления углерода составляет 3—4% С/ч при содержании его в пределах 0,9—1,0% и 0,7—0,8% С/ч при содержании 0,20%С, причем надо иметь в виду, что скорость обезуглероживания возрастает с увеличением интенсивности продувки.

Окисление углерода в окислительный период плавки газообразным кислородом позволяет сократить длительность периода, благодаря чему при расходе кислорода 4—7 м3/т на 5—10% увеличивается производительность печей и на 5—12% снижается расход электроэнергии.

Для уменьшения угара железа продувку ванны кислородом следует начинать после нагрева металла и проводить ее при включенной печи. После начала окисления углерода вследствие большого теплового эффекта этой реакции температура металла быстро возрастает, поэтому в момент появления пламени дуговую печь необходимо отключить.

В процессе продувки отбираются пробы металла, в которых контролируется содержание углерода. К концу продувки содержание углерода должно быть немного ниже нижнего предела для заданной марки, в результате чего с учетом вносимого ферросплавами углерода и науглероживания от электродов обеспечивается получение заданного содержания его в металле. Однако, чтобы предотвратить переокисление металла, содержание углерода к концу окисления не должно быть ниже 0,1%, за исключением случая выплавки стали, в которой углерод является нежелательной примесью. Для стали таких марок ГОСТами устанавливается только верхний предел содержания углерода.

Режим марганца в окислительный период обычно не регламентируется. Реакция окисления марганца в окислительный период близка к равновесию, поэтому нормальный ход плавки с необходимым повышением температуры к концу периода сопровождается восстановлением марганца из шлака.

В окислительный период окисляется хром, причем значительное его количество окисляется еще в процессе плавления. Скачивание шлака в период плавления и постепенное его обновление в течение окислительного периода способствуют дальнейшему окислению хрома и потере его со шлаком.

Тугоплавкие окислы хрома сильно понижают текучесть шлака и затрудняют процесс окисления фосфора. Поэтому использование хромистых отходов на плавках с полным окислением нецелесообразно. И тем не менее иногда с целью использования содержащихся в шихте никеля и молибдена в завалку дают некоторое количество хромо-никелевых и хромоникельмолибденовых отходов в таком количестве, чтобы содержание хрома в первой пробе не превышало 0,4%.

Интенсификация окисления газообразным кислородом позволяет быстро поднять температуру металла до необходимого уровня. Однако при продувке кислородом металл легко и перегреть, что нежелательно, так как перегрев отрицательно влияет на состояние футеровки печи, ухудшает условия дефосфорации и может привести к увеличению в металле содержания азота. Поэтому при продувке нельзя допускать перегрева ванны, охлаждая ее при необходимости железной рудой.

Достижением нужного содержания фосфора, углерода и необходимой температуры исчерпываются основные задачи окислительного периода. После присадки последней порции руды или окончания продувки кислородом, делают выдержку в течение не менее 10 мин, во время которой отбирают пробу на анализ и замеряют температуру металла. Общая продолжительность окислительного периода составляет 40—70 мин, а в случае применения газообразного кислорода она может быть сокращена до 30 мин.

Длительность окислительного периода определяется в основном скоростью окисления фосфора. На некоторых заводах для ускорения окисления фосфора, вместе с кислородом вводят смесь порошков извести и плавикового шпата. Порошкообразные материалы в зоне реакции снижают перегрев металла и создают благоприятные условия для окисления фосфора, в результате чего длительность окислительного периода может быть дополнительно сокращена.

В окислительный период удаляется 40—60% серы, вносимой шихтой. Успешной десульфурации способствует высокая основность шлака (не менее 2,7—2,8) и его постоянное обновление. Благоприятные условия для удаления серы в окислительный период создаются при введении вместе кислородом порошкообразной извести.

Источник [4] → список литературы.


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