Казармщиков И.Т. - Производство металлических конструкционных материалов (1092920), страница 15

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 15)

Последующие капелькиметалла проходят через шлаковый слой, который является дополнительнымсредством рафинирования металла. Отработанный шлак непрерывно стекает вшлаковую чашу. В окислительной атмосфере струи и при прохождении черезслой окисленного шлака интенсивно окисляются углерод, кремний, фосфор.Очень развитая реакционная поверхность позволяет также окислять значительное количество серы.Меняя состав и интенсивность введения в струю металла флюса, изменяярежим подачи кислорода, состав и температуру чугуна, можно оказать необходимое воздействие на протекание нужных реакций и получать сталь требуемогосостава.Ведутся разработки непрерывных процессов получения стали не из чугуна,а из металлизованных железорудных материалов (рисунок 28).Металлизованные железорудные окатыши, а также металлический ломнепрерывно подаются в агрегат, необходимая температура в котором поддерживается за счет электрических дуг, тепла реакций окисления, а также тепла,выделяющегося при горении топлива, загружаемого вместе с окатышами.

Черезфурмы подается кислород вместе с порошкообразными флюсами.Динамическое воздействие кислородно-порошковых струй заставляетметалл с большой скоростью двигаться в направлении середины печи.Агрегат работает по принципу противотока. Обогащенный примесями шлакнепрерывно уходит с одной стороны печи, а сталь выпускается с другой.Рассмотренные схемы, а также некоторые другие опробованы в лабораторных и полупромышленных условиях. Однако пока еще ни один из методовнепрерывного сталеварения не достиг использования в промышленности.5.4 Способы повышения качества сталиСовременная техника предъявляет всё более высокие требования к качествустали. Для многих изделий авиационной, приборостроительной техники, дляизготовления конструкций, работающих на крайнем севере, для космическойтехники требуется сталь, содержащая очень малое количество газов,неметаллических включений и других примесей.

Удовлетворить эти требованияпри обычном ведении плавки в конвертере, дуговой электропечи или мартеновском агрегате в большинстве случаев невозможно.Поэтому всё большее развитие получают способы выплавки металлаответственного назначения, основывающиеся на использовании следующихтехнологических приёмов:- обработка металла вакуумом;- продувка металла инертными газами;- перемешивание капель металла со специально приготовленным шлаком;- продувка металла порошкообразными материалами.Проведение технологических операций, направленных на повышениекачества металла, чаще всего выносят за пределы сталеплавильных агрегатов дляисключения снижения их производительности. В последние годы широкоеприменение находит так называемая внепечная обработка жидкой стали,применяемая с целью выравнивания состава и температуры, раскисления илегирования, удаления газов, неметаллических включений и вредных примесей.Металл обрабатывают одним каким-либо способом или одновременнонесколькими способами в сталеразливочном ковше, снабженным устройством длявдувания газопорошковых и газовых струй, или в агрегате типа конвертера.Способы повышения качества стали можно разделить на две группы:- способы повышения качества жидкой стали;- переплавные способы.5.4.1 Способы повышения качества жидкой сталиОсновными способами повышения качества жидкой стали являются:- обработка металла в условиях разрежения;- продувка стали инертным газом;- обработка металла синтетическим шлаком;- продувка металла газопорошковыми струями.Обработка металла в условиях разрежения влияет на протекание техреакций и процессов, в которых принимает участие газовая фаза.

Газовая фазаобразуется при протекании реакции окисления углерода, процессов выделениярастворенных в металле водорода и азота, а также процессов испарения примесейцветных металлов.В стали всегда сдержится определенное количество углерода. Приобработке вакуумом кислород, растворенный в металле, реагирует с углеродом собразованием оксида углерода в виде газовых пузырей (СО). Таким образом,происходит удаление кислорода из металла. Если кислород присутствует в видеоксидных включений, снижение давления сопровождается восстановлениемоксидов углеродом.Обработка металла вакуумом влияет и на содержание в стали водорода иазота. Содержание водорода в металле уменьшается при снижении давления его вгазовой фазе.

Водород в жидкой стали отличается большой подвижностью, имеетдостаточно высокий коэффициент диффузии. В результате вакуумированиязначительная часть содержащегося в металле водорода быстро удаляется изметалла.Азот в металле менее подвижен, чем водород, и коэффициент диффузии егов жидкой стали значительно меньше. Поэтому интенсивность очищения расплаваот азота под вакуумом гораздо ниже, чем от водорода, и требуется более глубокийвакуум, чтобы достигнуть заметного очищения металла от азота.Процесс очищения металла от водорода и азота под вакуумом ускоряетсяпротекающим одновременно процессом выделения пузырьков оксида углерода(СО), которые интенсивно перемешивают металл и способствуют удалениюнеметаллических включений.Таким образом, при обработке металла вакуумом в нем уменьшаетсясодержание растворенных кислорода, водорода, азота и содержание оксидныхнеметаллических включений.

Кроме того, в тех случаях, когда металл содержит вповышенных концентрациях примеси цветных металлов, значительная часть ихпод вакуумом испаряется.В настоящее время применяются ряд способов обработки стали вакуумом.Схемы некоторых из них представлены на рисунке 29.При вакуумировании в ковше, помещаемом в вакуумную камеру (рисунок29а), растворенный в металле кислород взаимодействует с раствореннымуглеродом. Кроме того, из ванны энергично выделяются растворенный в металлеводород и частично азот, и ванна вскипает. После дегазации металла изспециального бункера вводят раскислители и легирующие добавки в ковш,находящийся в вакуумной камере. Недостатком такого способа является низкаяэффективность при обработке большой массы металла, одновременнонаходящейся в условиях разрежения.

Для обработки больших масс металлаиспользуют способы циркуляционного и порционного вакуумирования.При циркуляционном вакуумировании (рисунок 29 б) два патрубкавакуумной камеры опускают в металл. При создании разрежения жидкая стальпод-нимается в камеру на определенную высоту. В металл подъемного патрубкачерез пористую огнеупорную вставку вдувают аргон.

В результате получаетсягазо-металлическая смесь меньшей плотности по сравнению со сталью,находящейся в другом патрубке. Эта смесь поступает в камеру, а дегазированныйметалл вытекает через сливной патрубок в ковш.При порционном вакуумировании (рисунок 29 в) часть металла по каналупатрубка из ковша, находящегося под атмосферным давлением, всасывается ввакуумную камеру, выдерживается там некоторое время и возвращается в ковшпри некотором опускании последнего. При очередном подъеме ковша в пределахпогруженного в него патрубка в вакуумную камеру всасывается очередная порцияжидкого металла. Повторение этих операций обеспечивает суммарный эффектвакуумирования стали, находящейся в ковше при атмосферном давлении.Продувка стали инертным газом (рисунок 30) осуществляют в режимеобразования пузырей инертного газа, перемешивающих жидкий металл в ковше.Инертный газ (чаще аргон) вводят различными способами в нижнюю частьковша.

Пузыри инертного газа перемешивают металл, выравнивают состав, еслинеобходимо, то и снижают его температуру до заданного уровня.Растворенные в металле водород и азот выделяются в газовые полости иудаляются. В результате содержание газов в стали снижается. Вследствиесильного перемешивания металла облегчается удаление в шлак неметаллическихвключений.

Если требуется понизить содержание углерода в металле, то кинертному газу добавляют кислород.Совмещение продувки инертным газом с выдержкой в условияхразрежения, а также применение синтетического шлака при продувке инертнымгазом способствуют более эффективному удалению из металла вредных примесейи неметаллических включений.Обработка металла синтетическим шлаком проводится дляинтенсификации и повышения полноты перехода в шлак серы, фосфора икислорода. Обработку ведут перемешиванием металла с жидким синтетическимшлаком в ковше во время выпуска металла из сталеплавильного агрегата.Одновременно из шлакового ковша подают струю жидкого шлака на струюжидкой стали.

Синтетический шлак предварительно выплавляют вэлектродуговой печи и перед обработкой металла выпускают в шлаковый ковш.Расход синтетического шлака обычно не превышает 6% от массы металла.Продолжительность обработки стали синтетическим шлаком ограничиваетсядлительностью выпуска металла из агрегата в ковш. Для повышенияэффективности обработки необходимо при выпуске металла из сталеплавильногоагрегата отделять технологический шлак, не давая ему попадать в ковш.При перемешивании металла со шлаком во время обработки составсинтетического шлака изменяется по сравнению с начальным составом.Переходит из металла часть серы, примешиваются продукты раскисления стали, атакже иногда нежелательная часть конечного шлака из сталеплавильногоагрегата. Это и короткий период перемешивания металла со шлаком не позволяетиспользовать полностью способность синтетического шлака к удалению серы изметалла.Более полное использование шлака для удаления примесей осуществляютобработкой металла синтетическим шлаком в условиях разрежения.

Ковш сжидким шлаком устанавливают в вакуумную камеру, а сверху подают струюметалла. Под влиянием разрежения происходит вспенивание шлака и дроблениеструи металла на мельчайшие капли, что способствует увеличению поверхностивзаимодействия шлака и металла.Продувка металла газо-порошковыми струями осуществляется вдуваниемтонкоизмельченных твердых реагентов струей газа. Это ведет к увеличениюповерхности контакта твердых реагентов с металлом и интенсивному удалениюпримесей.В качестве твердых реагентов используют различные смеси извести,железной руды, плавикового шпата, карбида кальция, графита.

Характеристики

Список файлов книги