Требования к шихте при кислой и основной плавки стали.

Кислым процессом называют процесс плавки стали в печи, футеровка которой изготовлена из кислых огнеупорных материалов (~95 % SiO₂). Для перевода фосфора и серы из металла в шлак необходимо, чтобы в печи был основной шлак, поэтому в кислой печи с кислым шлаком ни серу, ни фосфор удалить из металла невозможно. В связи с этим к шихте и топливу предъявляют особые требования: топливо не должно содержать серы, а чугун должен содержать не более 0,025 % фосфора и серы. Вследствие высоких требований к чистоте шихты привозной стальной лом и скрап практически не используют, а в качестве основной железосодержащей составляющей шихты обычно используют заготовку, специально выплавляемую в основных мартеновских печах. Выплавленный при этом металл называют шихтовой заготовкой или полупродуктом (если металл заливают в жидком виде). Процесс, при котором жидкий полупродукт выпускают из основной печи в ковш и затем через отверстие в днище ковша при помощи специального желоба переливают в кислую печь, называют дуплекс-процессом.

При основном процессе в большинстве случаев завалку производят следующим образом: вначале заливают железный скрап, затем чугун. Капельки чугуна, расплавляющегося под воздействием факела, стекая вниз передают тепло нижним слоям шихты и науглероживают скрап, снижая тем самым температуру его плавления. В конце концов наступает момент, когда вся металлическая шихта расплавляется и начинается энергичное окисление находящегося в металле углерода: начинается период доводки и кипения. К этому моменту ванна оказывается покрытой шлаком.

Для удаления фосфора и серы основность шлака должна быть достаточно высокой, для этого в шихту основной мартеновской плавки вводят известняк или известь.

Во время завалки и плавления окисляются часть углерода шихты, весь кремний и значительная часть марганца и некоторое количество железа. Оксиды железа, кремния и марганца вместе со всплывшей известью образуют основной шлак. Общее количество шлака после расплавления составляет 8 – 10 % от массы металла. В таком основном шлаке к моменту расплавления находится и некоторое количество фосфора и серы, удаленных из металла за время плавления шихты. Продолжительность периодов завалки и плавления 5 – 6 ч.

15. Описать технологию выплавки стали 110Г13Л методом переплава, в том числе: а) подобрать плавильный агрегат; б) шихтовые материалы; в) шлаковый режим.

Выбор печи. Большим преимуществом электроплавки является сравнительная легкость установления желаемого температурного режима. Окислы Fe, Si и других элементов образуют шлаковый покров, который в определенной степени предохраняет жидкий металл от насыщения азотом. Поэтому выплавку стали 110Г13Л ведем методом переплава в дуговой электропечи.

Шихтовые материалы. Шихтой служат в основном легированные отходы стали нескольких марок, иногда для снижения содержания углерода и фосфора в шихту вводят низкоуглеродистую заготовку. Содержание углерода в шихте должно быть на 0,03-0,06 % ниже, чем в готовой стали, так как в процессе плавки происходит небольшое науглероживание металла. Если плавка проводится без окисления, содержание фосфора ограничивают до 0,015-0,020 %. При работе с продувкой ванны кислородом содержание углерода в шихте должно быть на 0,25-030 % выше заданного

Особенности процесса плавки. При получении стали методом переплава плавку проводят без окислительного периода или с частичным окислением при непродолжительной продувке ванны кислородом. Загрузку шихты проводят обычным способом, но во избежание излишнего науглуроживания необходимо хромистые отходы располагать ближе к откосам – дальше от электродов. В центр ванны под электроды дают тугоплавкие отходы к ферровольфрам. В процессе плавления 1роисходят окисление примесей шихты, степень которого зависит от родства элементов к кислороду и их концентрации в шихте. Кремний окисляется на 40-60 %, марганец на 20-30 %, хром на 10-15 %; вольфрам на 5-15 % и почти полностью окисляются алюминий.

Шлаковый режим. Для перевода в шлак оксидов и во избежание излишнего окисления металла при плавлении в печь вводят некоторое количество извести. Плавку ведут со скачиванием шлака или без его удаления. При плавке стали с применением кислорода последний вводят в ванну после расплавления шихты; продувку кислородом ведут до заданного содержания углерода. По окончанию продувки перед скачиванием шлака его раскисляют для восстановления окислившихся во время продувки легирующих элементов. Восстановительный период проводится так же, как в плавке с окислением, т.е. под карбидным шлаком.

Достоинства способа. Плавка методом переплава отходов по сравнению с плавкой с окислением способствует значительному уменьшению стоимости шихты, снижению расхода легирующих добавок, повышению производительности печи на 10-20 % и снижению расхода электроэнергии на 12-15 %. При комплексной автоматизации процесса плавки повышается производительность печей, снижается расход электроэнергии и легирующих добавок и улучшается качество металла.

Особые свойства 110Г13Л. В закаленном состоянии она имеет аустенитную структуру с низкой твердостью (НВ 200) и высокой вязкостью, что обеспечивает хорошее сопротивление ударным нагрузкам. Под их воздействием маранцевый аустенит наклепывается, и твердость повышается до НВ 600. В результате резко возрастает износостойкость в самых тяжелых условиях абразивного износа. Прочность стали 600-800 МПа; ударная вязкость 0,14-0,20 МДж/м². Высокомарганцовистая сталь обладает хорошей жидкотекучестью и пониженной температурой плавления (1330-1370 °С). Линейная усадка составляет 2,5-3 %. Сталь имеет повышенную склонность к образованию различных литейных пороков: трещин, рыхлот и транскристаллической структуры; очень плохо обрабатывается резанием. Для измельчения литой структуры рекомендуется вводить добавку титана 0,4-0,8 % или циркония 0,1-0,2 %.