Обработка металла под давлением

 

    Вывод фурмы из расплава производят при  объёмном расходе кислорода  10-15 м/мин. После окончания продувки кислородом производят усреднительное перемешивание металла аргоном  с объёмным расходом 20-70 м³/мин в течение 1-3 мин. Затем отбирают пробу металла на химический анализ и измеряют температуру. При получении заданной температуры металла и результатов химического анализа металла, плавку передают на УНРС. При необходимости производят корректировку химического состава металла и модифицирование.

     Результаты  исследования включений в литом  металле, показывают, что порядок  ввода раскислителей в ковш влияет, во-первых, на природу образующихся включений, и, во-вторых, определяет кинетические условия удаления включений. Загрязнённость готового проката на плавках с  передувом и на сравнительных  плавках представлена в табл. 12. При  первоочередном вводе алюминия в  ковш (опытный вариант) загрязнённость стали оксидными включениями  как на плавках с науглероживателем, так и без науглероживания ниже, чем на обычных плавках с вводом алюминия после ферросплавов. При сохранении одной и той же схемы раскисления металл, полученный  с передувом, содержит большее количество оксидных неметаллических включений. Однако, при применении новой схемы раскисления содержание оксидных включений в передутом металле оказалось ниже, чем при обычной технологии (остановка  на собственном углероде и ввод алюминия в ковш после кремнийсодержащих ферросплавов). Так, содержание оксидных включений в стали 3сп соответственно составляет 0,0058 и 0,0064 %, в стали 20 тр. сш. - 0,0097 и 0,0100 %, а стали 35ГС - 0,0128 и 0,0188 %, в стали 45 - 0,0167 – 0,0169 %. 

     Независимо  от технологии выплавки при первоочередном вводе алюминия в ковш в составе  включений уменьшается содержание кремнезёма, а содержание глинозема сохраняется практически на одинаковом уровне, а в стали 20 тр. сш. даже снижается. Это подтверждает вывод о преимущественном удалении включений глинозема. Сохранение этой закономерности для всех исследованных марок стали (от 3сп до обработанных синтетическим шлаком - 20 тр. и низколегированной - 35ГС) говорит о том, что можно технологически простым способом регулировать состав оксидных включений и, в конечном итоге, управлять их влиянием на технологические и эксплуатационные свойства готового проката. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

                                                                                                                                                                                                                                                Таблица 12

     Влияние порядка ввода алюминия в ковш и степени передува металла на загрязненность готового проката оксидными  включениями (электролитическое растворение)

       

 

     С целью повышения точности прогноза расхода алюминия исследовали влияние  основных технологических факторов на расход и угар алюминия в период доводки металла в ковше. Оценили  более 40 плавок с контролем технологии выплавки, выпуска металла из конвертера и обработки в ковше, при этом измеряли температуру и состав стали, интенсивность и продолжительность продувки аргоном, количество и последовательность присадок алюминия.

     Вводимый  в металл алюминий расходуется на раскисление, легирование и угар. При определении количества алюминия, расходуемого на раскисление, считали, что образуются неметаллические  включения стехиометрического состава, и расчёт проводили по изменению  содержания растворённого в металле  кислорода. Содержание кислорода определяли по величине измеренной его активности α[о] и табличных значений коэффициента активности f[o] в расплаве данного состава.

     Количество  алюминия, расходуемого на раскисление (qp, кг/т) представили в виде следующего уравнения: 

                         qp= 11,25(α_[о]н /f_[o]н - α_[o]k /f_[o]k),                                           (2) 

     где α_[o]н-активность кислорода до раскисления, определяемая по измерению э.д.с. и температуры; α_[о]к-активность кислорода после раскисления.

     Известно, что количество алюминия, пошедшее на легирование (qл, кг/т) пропорционально его общему содержанию в стали после обработки в ковше: 

                                          qл =10[AL]                                       (3) 

     Остальное количество алюминия (qу, кг/т), расходуемое на взаимодействие со шлаком, атмосферой и футеровкой ковша, составляет:

                                                                                                   (4)                        

     Учитывая, что общий расход алюминия равен  сумме q_л, qp и qу, и объединяя ypaвнения (2), (3) и (4), получим выражение для удельного расхода алюминия на плавку (кг/т):

     

                                                                                                                          (5) 

     Окончательные значения коэффициентов при изменяемых параметрах в этом уравнении были получены путём стандартного регрессионного анализа результатов опытных  плавок, что позволило статистически  учесть действие других технологических  факторов.

     Расход  алюминия на плавку (кг):  

                                                 GAL= qGст.                                    (6) 

     где Gст - масса жидкой стали в ковше, тн.

     Для прогноза содержания алюминия в стали  после раскисления, усреднительной продувки и выдержки получили зависимость:

       

                                                        (7) 

     где q - расход алюминия на плавку, кг/т.

     Таким образом, математическая модель позволила  рассчитать теоретически необходимое  количество гранулированного алюминия для раскисления при остаточной концентрации его в стали 0,03-0,04 % с целью обеспечения штампуемости холоднокатаных листов. На практике расход алюминия должен быть несколько больше. Для обеспечения достижения равновесия в системе FeO-AL2О3 и обеспечения оптимальной остаточной концентрации алюминия необходимо 0,650-0,750 кг/т расплава.

     Нами  представлена сравнительная оценка эффективности разных способов раскисления, а также приведены результаты экспериментальных исследований по разработке технологии раскисления стали с остаточной концентрацией алюминия в металле 0,03-0,04 %.

     С помощью математической модели было определено теоретически необходимое  количество алюминия, вводимого в  сталь, для получения его концентрации 0,03-0,04% при различных способах раскисления. Установлено, что при вводе алюминия в виде гранул фракции 7-15 мм расход алюминия минимален и составляет 0,7 кг/т стали.

     Экспериментально  проводилось исследование ввода  алюминия различного фракционного состава  при раскислении стали во время  выпуска металла из плавильного  агрегата: I - куски размером 40-60 мм; II - фракции размером 0,5-3,0 мм; III - гранулы  фракции 7-15 мм. Удельный расход алюминия во всех случаях составлял 0,7 кг/т  стали.

     Результаты  исследования показали (табл. 13), что  в первом варианте ввода алюминия разброс концентрации алюминия в  готовом металле составлял 0,004-0,065 % (с менее 0,03 % [AL] - 56 % плавок; с более 0,04 % [AL] - 8 % плавок и только на 36 % плавок получено оптимальное остаточное содержание 0,03-0,04 % [AL]). При этом способе алюминий ошлаковывался, окислялся за счёт воздуха и шлака, поэтому среднее его усвоение по всем плавкам первого варианта составило всего 19 %. 

                                                                                                                                    Таблица 13

         Количество плавок с остаточной концентрацией алюминия в готовой стали

 

     Исследование  по второму варианту раскисления  стали показало, что остаточная концентрация алюминия в готовой стали менее 0,03 % [AL] получилась на 60 % плавок; концентрация более 0,04 % [AL] не была достигнута. Оптимальное остаточное содержание алюминия 0,03-0,04 % [AL] -на 40 % плавок. Среднее усвоение алюминия на плавках второго варианта составило 21 %. Применение алюминия в виде фракции 0,5-3,0 мм сопровождается большим выгоранием вводимого раскислителя во время ввода его в ковш в период выпуска металла из печи, в результате чего значительная его часть не поступает в реакционную зону взаимодействия алюминия с растворённым кислородом. Поэтому и усвоение активного элемента составляет 21 %. Остаточное содержание алюминия в готовом металле составило        0,002-0,034 %.