ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ ВНЕПЕЧНОГО ЛЕГИРОВАНИЯ И РАСКИСЛЕНИЯ СТАЛИ
Исин Д.К., Медведева И.Е., Юдакова В.А., Ковалева Т.В.
(КарГТУ, г. Караганда, Республика Казахстан)
The Broughted results of the studies on optimization of technologies removing the oxygen outside of stove become in factory condition.
Известно, что в мировой практике применение внепечного легирования и раскисления является необходимым элементом технологии производства металлопродукции, удовлетворяющим требованиям потребителя для самых разнообразных условий изготовления и службы изделий из этой металлопродукции.
В частности, применение внепечного легирования и раскисления позволяет получать равномерный состав как химический, так и фазовый. При этом происходит дополнительная очистка стали от растворенных газов, неметаллических примесей. В металлургии и литейном производстве широкое применение раскисления и легирования в ковше представляется актуальной задачей, решение которой обеспечит получение качественной и экономически выгодной, а, значит, и конкурентоспособной продукции.
Раскисление стали в печи требует больших затрат ферросплавов, чем удаление кислорода в ковше. Введение легирующих элементов в печь требует повышенного расхода вследствие повышенного угара, а также из-за продолжительности времени между введением ферросплавов и выпуском стали из печи. На растворение ферросплавов в ковше влияет их дисперсность и температура металла в ковше, которые необходимо оптимизировать в каждом конкретном случае.
Например, введение в ковш ёмкостью 1 тонна при выпуске металла дозированных добавок феррованадия и ферромолибдена фракцией 10…20 мм позволяет полностью растворить в основном металле ферросплавы, и получить требуемый химический состав стали по этим элементам. Увеличение фракции этих ферросплавов увеличивает химическую ликвацию в отливке, значительное измельчение приводит к повышенному угару, а, следовательно, и расходу легирующих добавок.
Следует учитыват и тот факт, что помимо газов, содержащихся в металле, определенная их часть вносится в форму в процессе заливки. Это происходит из-за дискретности струи металла. Следовательно, газосодержание в отливке будет тем больше, чем выше истечение металла из ковша и больше поперечная площадь струи металла, а также, как известно, на газосодержание влияют время заливки и температура металла. С понижением температуры заливаемого металла, дискретность струи увеличивается и тем самым в форму вносится большее содержание газов из атмосферы. При этом следует вычесть чистый металл, попадающий в форму.
Возьмем истинную плотность металла, соответствующую предельному состоянию и тогда количество вносимых с металлом газов в форму будет
Г=К·
·dt,
где К – температурный коэффициент, Fст – полная площадь сечения струи; h –высота струи; ρмет – плотность металла [1].
Очевидно, что в реальных условиях надо учитывать не истинную, а кажущуюся плотность металла. Однако, количество газов, вносимых металлом, контролируется с помощью раскислителей, в то время как газы, захватываемые из атмосферы струей во время заливки, учитывать сложнее.
В связи с этим, для получения металла без газовых включений по всему телу отливки возникает необходимость некоторого введения раскислителей в форму.
Для проведения исследований по внепечному раскислению использовался ферромарганец марки ФМ75 и ферросилиций ФС75.
Исследования по зависимости повышения содержания компонента от его фракции показали, что наиболее оптимальной фракцией для внепечного легирования и раскисления стали 80ГСЛ кремнием является ~1-2 мм (рисунок 1), т.к. меньший размер вызывает повышенный угар, а значительное увеличение фракции вводимых ферросплавов не позволяет им полностью раствориться в ковше.
Рисунок 1 – Зависимость повышения содержания кремния от фракции вводимых в ковш ферросплавов
Несколько иная картина наблюдается у марганца (рисунок 2). Особенно плохо растворяется марганец крупных фракций. Заметный скачок для стали 80ГСЛ наблюдался при переходе от фракции 1 мм к фракции 2 мм.
Температура металла – 1560 0С, объем металла, в который вводилась навеска 400 г ферросплавов различных фракции – 750 кг. Ферросплавы вводились на дно ковша. Вместе с тем более целесообразным способом введения этих ферросплавов является введение в струю металла, истекающей из печи.
Таким образом, легирование и раскисление в ковше позволяет значительно снизить расход ферросплавов, позволяет получать качественный металл с равномерной структурой и средним химическим составом по всему сечению отливки, а также с высокими механическими свойствами, удовлетворяющими требованиям потребителей для разнообразных условий изготовления и эксплуатируемых в различных условиях.
 |
Рисунок 2 – Зависимость повышения содержания марганца от фракции вводимых в ковш ферросплавов
Введение в ковш ферросилиция ФС-60 показало, что рациональнее его вводить в ковш, тогда как при введении на желоб летки угар кремния значительнее, что свидетельствует о неполном растворении кремния большей фракции. В то же время высокодисперсные ферросплавы (менее 0,3 мм) имеют больший процент угара.
В данном случае целесообразнее применять ферросилиций фракции 0,5…1 см и вводить их на дно ковша. При этом будет происходить наиболее полное растворение кремния в чугуне.
Использование внепечного легирования и раскисления жидкого металла представляется одной из наиболее актуальных задач, решение которой не только позволит обеспечить потребителя качественной продукцией, но и положительно скажется на экономике машиностроения.
Литература
1. Исагулов А.З., Куликов В.Ю., Воропаева О.Ю. Повышение качества стальных заготовок при использовании внепечного раскисления // Промышленность Казахстана. -2008. -№ 2.- С.88-90.
2. Юдакова В.А., Исагулов А.З., Платонова Е.С. Формула для определения количества контактов в слое полидисперсной среды // Труды международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы горно-металлургического комплекса Казахстана» (6-7 декабря 2007 г.) – Караганда, 2007. – С.405-407.