1.3 Второй этап производства стали

1.3.1 Общие аспекты

Достижение требуемых свойств стали часто требует высокой степени контролдя углерода, фосфора, азота, водорода и соединений кислорода. Индивидуально или в комбинации, эти элементы определяют такие материальные свойства как формируемость, сила, прочность, свариваемость и характер коррозии.

Есть ограничения на металлургическую обработку которая может производиться с растопленным металлом в высоком производстве, таком как конвертеры или электрические дуги доменных печей. Углерода, серы, водорода и кислорода (< 2 ppm) могут быть достигнуты только специальной обработкой. Чтобы обеспечить подходящие условия стали во время процесса литья, сплавы стали анализируются и проводятся специальные процедуры очистки.

Основные этапы производства стали:

• очистка и восстановление

• Удаление окисленных продуктов (Mn0, SiO₂, Al₂O₃)

• Десульфуризация до низкого уровня (< 0,008%)

• Гомогенизация состава стали

• Регулировка температуры для отлива

• Удаление кислорода до низкого уровня

Высокое содержание кислорода в конвертере может привести к большому отверстию продува во время затвердевания. Удаление избытка кислорода ("аннулирование") необходимо перед соответствующим литьем стали. Сталь произведенная таким образом называется аннулированная сталь. Все вторичные процессы сталепроизводства добавляют деокисляющие агенты с тем, чтобы деокисляция в конвертере не была необходима. Деокисляция может быть выполнена следующими элементами классифицируемыми по увеличению способности окисления; углерод – марганец – кремний – алюминий – титаниум. Наиболее популярные – кремний и алюминий.

После добавления, для реакции потребуется время в течение которого произойдет реакция и равномерность будет достигнута до определения финального уровня кислорода, используя пробы EMF (электро-химическая проба для растворимого содержания кислорода).

Большинство таких агентов нерастворимого содержания должны быть удалены одним из следующих процессов во время процедуры очистки:

1. Помешивание аргона и/или инъекция реагентов (CaSi, и/или осадок) достигается:

 гомогенный состав стали и температура

 удаление продуктов детоксикации

 десульфуризация класса стали с аннулированным аллюминием

 форма контроля серы.

2. ковш доменной печи

Помешивание растопленной стали аргоном или индуктивным оборудованием и разогревание дуги способствует:

 долгому времени обработки

 высоким добавлениям сплавов железа

 высокий уровень удаления продуктов деоксидации благодаря долгому времени обработки при оптимальных условиях

 гомогенный состав стали и температура

 десульфуризация, при сильном помешивании аргоном.

3. Вакуумная обработка: RH процесс (Ruhrstahl-Heraeus).

В этом процессе, сталь выжимается из ковша введением газа в вакуумную камеру и обработка стали производится во втором этапе. В процессе дегазатора резервуара, ковш стали ставится на вакуумный резервуар и растопленныя сталь выталкивается введением аргона вниз ковша.

Вакуумная обработка дает:

 снижение уровня кислорода меньше чем до 2 ppm

 значительное обезуглероживание стали не меньше чем до 30 ppm когда кислород вдувается ланцетом (RH - OB)

 сплавление под вакуумом

 гомогенный состав стали, высокая степень очистки от продуктов деоксидации

Потери высокой температуры (50 - 100C) это недостаток, тем не менее высокий перегрев очень важен.

Для большинства вторичных техник производства стали желательно или важно размешивать жидкий металл. Легкое помешивание достаточно; неметаллические вещества вступают в контакт с жидким шлаком. Для дегазирования и десульфуризации, помешивание необходимо чтобы увеличить площадь стали обработанной вакуумом (H-removal) или смесь стали и шлака для эффективной десульфуризации.