ТЕХНОЛОГИЯ ПОТОЧНОГО РАФИНИРОВАНИЯ И МИКРОЛЕГИРОВАНИЯ СТАЛИ АКТИВИРОВАННЫМИ ШЛАКОВЫМИ СМЕСЯМИ И ПОРОШКОВЫМИ ПРОВОЛОКАМИ

В состав новых АШС входят в качестве металлической составляющей — кальций, в качестве шлаковой — СаС12, CaF2 и СаО.

Адсорбционную емкость рафинирующих флюсов (АШС) можно оценивать по равновесному содержанию в них вредных примесей (в числителе по сере, в знаменателе — по кислороду):

Состав АШС Са+СаС12 Ca+CaF2 Са+СаО

Адсорбционная емкость, % . 16,4/9,6 213/11,9 22,2/12,5

Согласно принципам теории АШС составы шлакометаллических наполнителей должны содержать кальций и компонент шлака в массовых соотношениях Са/СаС12 = 0,36; Ca/CaF2 = 0,53; Са/СаО = 0,72, обеспечивающих при температуре жидкого металла образование гомогенных фаз низшей валентности типа Ca2Cl2; Ca2F2; Са20.

Десульфурацию жидкого чугуна осуществляли в 350т заливочных ковшах миксерного отделения порошковой проволокой диаметром 8,0 мм, содержащей в 1 м (погонном) 50,0 г Mg (или десульфурирующей смеси на основе магния) фракцией ~ 1,0 мм. Порошковую проволоку вводили по направляющей с помощью трайб аппарата со скоростью 3,0—4,0 м/с, при которой расход магния составлял 0,25—0,30 кг/т. В результате такой обработки после скачивания шлака содержание серы в чугуне снижалось с 0,019—0,017 % до 0,008—0,007 %, что обеспечивало десульфурацию не менее 50%.

Следующим этапом, на котором рафинировали сталь, была установка доводки металла (УДМ). После продувки металла аргоном порошковую проволоку диаметром 10 мм, содержащую 70—80 г силикокалыщя марки СК25—СКЗО в 1м (погонном), вводили трайбаппаратом по направляющей в сталеразливочный ковш со скоростью 2,5—3,0 м/с.

Сравнительный анализ результатов обработки серии опытнопромышленных плавок стали марок Зсп, 17Г1СУ, 09Г2ФБ порошковой проволокой с расходом силикокальция 0,6—0,8 кг/т и плавок, обработанных силикокальцием в струе аргона с расходом 1,5—2,0 кг/т, показал, что первый способ обработки по эффективности не только не уступает второму, но и имеет перед ним следующие преимущества: позволяет сэкономить расход силикокальция в 2 раза; усиливает десульфурирующую способность используемых рафинирующих шлаков до 20—25 %; повышает степень усвоения кальция сталью до 11—12%; эффективно влияет на восстановление марганца и железа из покровного шлака (в шлаке снижается содержание МпО на 1,31,6 %, a Fe^ на 5—8%); оказывает положительное действие на экологию при внепечной обработке стали силикокальцием. Так, в месте ввода порошковой проволоки происходит только разжижение покровного шлака и незначительное искрение силикокальция, в случае же инжекции силикокальция в струе аргона наблюдается открытое бурлящее зеркало металла, газо и пылевыде ление и пироэффект.

На этом же этапе внепечной обработки осуществляли раскисление стали алюминиевой катаной проволокой вместо ввода алюминия чушками. Алюминиевую проволоку диаметром 12 мм вводили трайбаппаратом по направляющей в сталеразливочный ковш со скоростью от 200—310 м/мин. Это позволяло за 1—2 мин достичь необходимого раскисления. Усвоение алюминия, введенного проволокой, составило 60—70 %, а это в 2—3 раза выше, чем при раскислении чушками (20—30%).

Окончательное рафинирование и микролегирование стали осуществлялось в промежуточном ковше MHJI3 в процессе непрерывной разливки. Так, после ввода порошковых проволок с силикокальцием, РЗМ или с их смесями в приемную секцию трехсекционного промежуточного ковша увеличенной вместимости установлено эффективное действие плакированных порошковых модификаторов на формирование мак ро и микроструктуры непрерывнолитого металла, на снижение осевой химической ликвации (серы, фосфора в 2 раза; марганца, кремния, титана в 1,5 раза) и рассредоточение структурной осевой неоднородности (пористости) на 1,0—1,5 балла, на уменьшение степени загрязненности стали неметаллическими включениями на 1—2 балла, газами на 10—20 %, особенно если использовать в различных секциях промежуточного ковша новые покровные шлаки, в состав которых входят кальцийсодержащие оксидные (фторидные) компоненты. Оставшиеся же неметаллические включения в металле становятся мелкодисперсными, глобулярными и равномерно распределенными сложными оксисульфидными включениями, которые при прокатке не деформируются. 3 результате обработки повышается осевая сплошность литого сляба, снижается различие в микротвердости основного матричного катаного металла и зоны осевой ликвации, значительно возрастают относительное сужение и ударная вязкость, особенно в поперечном направлении толстолистового металла (в 2—3 раза), при одновременном увеличении прочности на 5—10% и коррозионных свойств на 50 %, а также хладостойкости на 1520 °С.

Обработку стали порошковыми проволоками с титаном и кальцием осуществляли в приемной секции промежуточного ковша MHJI3 с регулируемой скоростью их ввода, зависящей от содержания этих элементов в пробах стали, взятых из сталеразливочного ковша на У ДМ перед отправкой его на MHJ13, от способа защиты металла, скорости разливки и т.д. Такая обработка обеспечивает не только увеличение усвоения титана и алюминия на 15—20%, но и равномерное распределение их по длине и сечению сляба, а также корректировку химического состава стали по титану и алюминию в узких пределах (± 0,005 %), что способствует повышению механических свойств металла за счет комплексного микролегирующего их действия как в толще, так и в границах зерен стали.

На основании полученных результатов предлагается технология поточного рафинирования и микролегирования металла при производстве низкосернистых качественных непре рывнолитых сталей, которая заключается в десульфурации чугуна магнийсодержащей порошковой проволокой в разливочных ковшах, рафинировании стали адсорбционными шлаковыми смесями при выпуске ее из конвертера в сталеразливочный ковш с последующим рафинированием и микролегированием металла новыми шлаковыми смесями и порошковыми проволоками с различными эффективно действующими наполнителями в сталеразливочном ковше на УДМ и в промежуточном ковше MHJ13. Такая технология обеспечивает выпуск высококачественных непрерывнолитых слябов, экономию ферросплавов, микролигатур, синтетического шлака и твердых шлаковых смесей.

СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ Черная металлургия России и стран СНГ в XXI веке. Т о м 3, Москва 1994