2. Особенности технологии выплавки специальных марок стали.

В промышленности накапливается до 30…40 % легированных отходов. Применение их для выплавки электростали является технически необходимым и экономически выгодным. Снижается расход дорогостоящих ферросплавов, электроэнергии, физического труда.

В настоящее время в достаточном количестве получают технически чистый О₂из воздуха на любом металлургическом заводе. Это создало условия для переплава отходов высокохромистых нержавеющих и других сталей. С точки зрения термодинамики при повышенных температурах средство к кислороду таких элементов как Сr,Mn,V,W,Nbи других уменьшается, а к углероду – растет.

Поэтому имеется возможность восстановления оксидов этих элементов углеродом ванны. Особенно это необходимо при выплавке нержавеющих сталей с содержанием [Cr] ≥ 13,0 %. Надо обеспечить максимальное усвоение хрома, минимальное содержание углерода для аустенитных коррозионно-стойких сталей и оптимальное количество кислорода.

Шихтовка плавки конструкционной легированной стали.

1. Δ[С] шихты ≥ 0,2…0,3 % по сравнению с нижним пределом заданной марки стали.

2. Отходы легированные этой и других подобных сталей – 70100 % в зависимости от содержания фосфора, так как скачивание шлака приведет к потере легирующих элементов (Сr,Mn,W,V,Nbи др.).

3. Отходы углеродистые с низким содержанием фосфора [Р] ≤ 0,010,015 %, в том числе кремнистые, чтобы по расплавлению содержание кремния было [Si]0,60,8 %. Вместо отходов возможно применение ФС45.

4. Шлакообразующие: известь (2-3) % от веса завалки.

5. Недостающее количество Ni,Mо,Cu,Co.

По аналогии с рассмотренной выше технологией на «свежей» шихте с окислением период плавления ведется на максимальной мощности трансформатора с применением топливо-кислородной интенсификации (СН₄+ О₂в соотношении 1:2).

Для максимального сохранения легирующих элементов продувку газообразным О₂начинают при полностью расплавленной шихте. Возможна подрезка с целью избежания поломки электродов. Расход кислорода в пределах 715 м³/т стали. После получения заданного содержания углерода меньшего на несколько соток нижнего предела заданной марки стали, шлак не скачивают, а приступают к эффективному осадочно-диффузному раскислению. В металл даются кусковые раскислители в видеFeMn,SiMn,SiСr,FeSi45,Alна штанге, а на шлак порошки кокса,FeSi75 %,SiСа,Alс целью максимального восстановления легирующих элементов. В это же время производят легирование хромом и другими элементами согласно частным заводским технологическим инструкциям. Рационально процесс вести без скачивания окислительного шлака в зависимости от содержания серы и возможности внепечной обработки. Если же технология двухшлаковая, то восстановительный период проводят под белыми, карбидными, слабокарбидными шлаками в соответствии с выплавляемой маркой стали и требованиями к ее качеству. Конечное раскисление алюминием и другими элементами с применением тех или иных методов внепечной обработки.

В настоящее время основным методом выплавки нержавеющей стали является переплав легированных отходов с окислением газообразным кислородом. Нержавеющие стали делятся на три группы по структурному состоянию, а именно: аустенитные, ферритные, ферритомартенситные. Кроме этого, от условий работы изделий из этой стали при статических, динамических нагрузках, в различных агрессивных средах, высоких температурах, они подразделяются на кислотоупорные, жаростойкие, жаропрочные. Но во всех случаях содержание хрома ≥ 13 %, а в жаропрочных, работающих при динамических нагрузках и высоких температурах (600…800 °С), добавляются 4-6 % легирующихV,W,Nb,Si,Al,Tiи др. [1, 11].

Остановимся на нержавеющих сталях аустенитного класса типа 0,812Х18Н10Т, 00Х18Н10, так как они очень широко используются в промышленности и машиностроении. Антикоррозийные свойства, т. е. сопротивление газовой внутрикристаллитной коррозии, определяются высоким содержанием хрома и низким углеродом. Оксиды хрома (Сr₂О₃) образуют пассивирующую микропленку и затрудняют диффузионные процессы железа и кислорода. Но хром образует карбиды с углеродом, разрушающие эту пленку. Поэтому вводятся стабилизирующие элементыTi,nbпримерно до 0,7 %, которые являются более сильными карбидообразующими элементами. Они связывают углерод в карбиды до предела растворимости в аустените (≤ 0,025 %), сохраняя стабильными антикоррозионные свойства. Технология выплавки должна обеспечить однородность фазовой структуры, т. е. минимальное количество феррита ≤ 4,0 %. Разнозернистость приводит к возникновению внутрикристаллитной коррозии. Поэтому в готовой стали должно соблюдаться соотношение.

Нержавеющие стали аустенитного класса выплавляются в основных дуговых печах монопроцессоми комбинированным (дуплекс-процессом) ДСП – агрегат типа конвертера.

В ДСП ведется период плавления по описанной ранее технологии и частичное окисление углерода порядка ∆[C] = 0,30,8 %. При этом хром практически не окисляется из-за высокого содержания углерода. Затем полупродукт сливается в конвертер, где осуществляется ступенчатая аргонокислородная продувка, как правило, в четыре этапа, в течение 80-100 минут, из них последний этап восстановительный ведется под белыми шлаками с продувкой толькоAr(рис. 12.11).

Кислород подается сверху, аргон через боковые фурмы. Комбинированная продувка позволяет ускорить кинетические процессы доставки углерода и кислорода к месту реакции и ускорить их протекание.

Обычно в таком ЭСПЦ на одну сверхмощную ДСП–100 имеется 2-3 конвертерных агрегата и две МНЛЗ, что обеспечивает максимальную производительность дуговой печи и всего металлургического модуля с высокими экономическими показателями. Дуплекс-процессы с применением вакуума и кислорода, вакуума, аргона и кислорода в сочетании с высокоосновными известковыми шлаками позволяют еще более существенно повысить динамичность процесса, его термодинамические и кинетические возможности по получению [C] ≤ 0,002…0,001 %; [O] ≤ 0,001 %, [Cr] ≥ 99 %, [S] ≤ 0,002…0,001 % [11, 12].