Глава 25 Выплавка стали методом переплава и с рафинированием металла в ковше шлаком

На металлургическом заводе отходы легированной стал разливаемой в изложницы, достигает 25-40%. По мере их накопления из них выплавляют сталь методом переплава. Плавку ведут без окисления для сохранения значительной части ценных легирующих элементов.

Углерод и фосфор не окисляются, поэтому содержание фосфора не должно быть выше допустимых пределов готовой стали, а содержание углерода на 0,05-0,1% ниже, чем в готовой стали, в связи с науглероживанием металла электродами. Допустимое количество других элементов в шихте определяется с учетом состава выплавляемой стали и угаром в период плавления.

В шихту вводят мягкое железо, заготовку с низким содержанием углерода и фосфора. Загрузку и плавление производят как при обычной , добавляя 1-1,5% извести или известняка. После расплавления шлак не скачивают, а начинают восстановительный период. При этом раскисление, десульфация и легирование металла производят обычным способом. При этом методе переплава сокращается расход ферросплавов, возрастает производительность печи, сокращается расход электроэнергии и электродов. На плавках с продувкой кислородом угар элементов выше, но кратковременное кипение обеспечивает снижение содержания углерода и азота.

Опыт эксплуатации электропечей показал, что традиционные технологии не обеспечивают получение в этих печах стали сортамента высокого качества, а особенно в большегрузных печах свыше 80т. Это объясняется рядом причин.

В большегрузных печах приходится использовать менее качественный стальной лом. Это приводит к не стабильности протекания периода плавления и их значительным колебаниям в количестве образующегося шлака. Другим фактором является малая эффективность восстановительного периода, т.к. не удается полностью удалить окислительный шлак и из-за мощных пылегазоотсасывательных устройств не удается создать восстановительную атмосферу. В результате шлак получается с большим содержанием FeO. Кроме того в больших печах значительно меньше площадь контакта шлак – металл и ухудшается процесс диффузии серы и кислорода из металла в шлак.

Кроме того при увеличении выдержки жидкого металла увеличивается растворение в шлаке футеровки, увеличивается содержание MgO в шлаке и снижается эффективность рафинирования металла, поэтому в большегрузных электропечах применяют ряд приёмов, отличающихся от обычной технологии:

1. из-за угара углерода в шихту вводят повышенное количество чугуна;

2. для совмещения дефосфорации с расплавлением и сокращение периодов плавления и окислительного в завалку вводят железную руду или агломерат в количестве до 2% от массы шихты;

3. шихту загружают в два приема, т.к. легковесный лом обычно не умещается в загрузочной корзине.

Кроме того используют ряд технологий, которые сокращают продолжительность плавки и нахождение металла в большегрузных электропечах.

1.Плавка с рафинированием металла в ковше с печным шлаком.

В завалку вводят до 30% чугуна, 2% руды и 3% извести. В конце периода плавления в окислительном периоде ведут продувку кислородом, которую заканчивают по достижении требуемого в марки стали содержание углерода и сливают шлак окислительного периода. Затем в печь загружают ферросилиций до содержания кремния 0,15%, наводят новый шлак с добавками извести, плавикового шпата и шамота и раскисляют молотым коксом и ферросилицием.

В середине восстановительного периода по результатам анализа проб вводят ферросплавы. За 8-10мин до выпуска шлак разжижают плавиковым шпатом и перед самым выпуском алюминий для снижения в шлаке содержания FeO (менее 1%) и увеличение процентного содержания окиси кальция (более 50%).

При выпуске в ковш сначала сливают шлак, а затем металл, что обеспечивает их интенсивное перемешивание, десульфурацию и удаление неметаллических включений. Алюминий для окончательного раскисления вводят в ковш.

2. Плавка с рафинированием в ковше синтетическим шлаком.

После расплавления и продувки ванны окислительный шлак сливают, в металл вводят ферромарганец, рассчитывая по нижнему пределу его содержания в стали и ферросилиций до содержания кремния 0,15-0,2%. Затем наводят небольшое количество известкового шлака с теми же добавками. Вместо восстановительного периода проводится кратковременная доводка в течение 30мин для получения заданной температуры и химического состава легирующими добавками. Раскисление шлака не производят.

Перед выпуском из печи сливают 80-90% шлака, а сталь выпускают в ковш с залитым туда синтетическим шлаком, который обеспечивает рафинирование металла от серы и неметаллических включений. В ковш вводят ферросилиций и при необходимости другие добавки, а затем алюминий для окончательного раскисления.

3. Плавка с рафинированием и доводкой металла вне печи.

В электропечи расплавляют стальной лом с добавкой чугуна и проводят окислительный период продувкой кислородом, обеспечивая дефосфорацию, обезуглероживание и нагрев металла до требуемой температуры. Затем металл выпускают в ковш без шлака и транспортируют на специальную установку. Там путем различных видов вне печной обработки получают сталь, требуемого состава и свойств. Установки или агрегат этого типа отличаются многообразием конструкций. В них используют порошкообразные реагенты, обработку вакуумом, продувку аргона с введением окислителей и корректирующих добавок, вдувание науглероживателей, корректировка температуры металла.