Синтетическим шлаком в ковше

Для ускорения реакции окисления и дефосфорации и особенно раскисления с десульфурацией применяется обработка СШ. Этот процесс основан на том, что при разливке металла в ковш с СШ происходит интенсивное перемешивание (коктейль), увеличивается в сотни раз поверхность контакта (шлак-металл). Высо- ко глинозёмистый шлак (97% Al₂O₃; 0,3-0,7% SiО₂; 0,5-0,9% FeO) выплавляют отдельно в спец. печах.

 

Обрабатывают таким шлаком:

· шарикоподшипниковые

· конструкционные

· нержавеющие стали.

После обработки СШ содержание S уменьшается до 0,001-0,006% (на 50-80%), L_S=(100-120); неметаллические загрязнения уменьшаются в 2-4 раза, а время плавки на 30-50 мин.

Применение порошкообразных материалов

Является средством интенсификации плавки в дуговых печах, (продувка порошкообразными материалами в потоке с газом). Повышается:

· обезуглероживание

· дефосфорация

· раскисление

Для дефосфорации вдувается смесь известь – Fe (руда) – CaF₂ (7:2:1) с размером около 1 мм. Это позволяет не скачивать плавильный шлак. Если вдувать в восстановительный период то можно удалять S (СаО + немного СаF₂). Газ - носитель Ar.

Обработка ЩЗМ

При продувке SiCa или Mg+Fe (порошок). Содержание [O] снижается на 20 –55% (до 0,0015-0,0025%). Содержание серы снижается на 20-80% (до 0,002 - 0,0011%). В Германии существует метод ТN: вдувание соединений Са+Мg в смеси с СаО и СаF₂. ЩЗМ способствуют образованию глобулярной формы окислов (лучше удаляются из металла, S удаляется на 90%).

Обработка металла аргоном

Продувка Ar – осуществляется в ковше, через спец. отверстие в днище.

Преимущество:

1. выравнивается химический состав металла, усредняется Т;

2. степень удаления Н₂ повышается на 15–40%,[H₂] с 6*10^-4% до 5,3*10^-4%; [N] c 0,006 до 0,005%; [O] с 0,004 до 0,0017%;

3. температура разливки стали снижается на 30–70 без ухудшения разливки;

4. повышается плотность металла;

5. повышаются механические свойства.

Продолжается продувка 5 – 15 мин.

Вакуумирование

Может применяться параллельно с продувкой аргоном в:

1. ковше, это позволяет ускорить дегазацию стали (t=10 –17 мин.);

2. дегазация стали в струе;

3. порционная дегазация стали Р=0,002– 0,003, t=15 – 25 мин. +Аr;

4. циркуляционное вакуумирование +Ar; Н₂ снижается с 6-8 до 2-3 мл/100г., а О₂ снижается с 0,01 до 0,002 – 0,004%.

Специальные способы электроплавки стали

(ЭШП, ВДП, ЭЛП, ПДП, ВИП)

К ним относятся ЭШП, ВДП, ПДП и ЭЛП – перечисленные в порядке распространения. Все эти методы вторичного переплава с целью глубокого рафинирования. Иногда используют комбинацию переплавных методов. Их общая черта – необходимость изготовления расходуемого электрода из слитка основного переплава.

1) ЭШП – рафинирует капли металла, проходящие сквозь слой синтетического шлака (электропроводного), чаще системы СаО-СаF₂=85–15%, рафинируя от серы и неметаллических включений. Несколько уменьшается содержание фосфора, но не снижается газосодержание, поэтому часть комбинируется с вакуумным методом. Установка состоит из следующих основных частей: (1-поддон, 2-кристалл., 3-слиток, 4-дуга,5-расходуемый электрод, 6-синтетический шлак, 7-металл. ванна).

2) ВДП – Работает без шлака. Более доступен по сравнению с ЭЛП и дешевле. Удаляет газы и неметаллические включения. Дополнительный эффект рафинирования во всех способах при кристаллизации слитка, вследствие ликвации примесей по принципу зонной плавки, которая применяется для получения очень чистых металлов. При ВДП водород удаляется на 100%, кислород 30 – 65%, азот 25 – 30%.

3) ПДП – позволяет удалять испарением при высоких температурах: а) газы (на 30-80% О₂, 1,5-2 раза Н₂ и N₂; б) примеси, в том числе и углерод (до низкого содержания S в 3-5 раз); в) неметаллические включения (на 30-50% цветные металлы). Установка состоит из следующих основных частей (1,4,9-Н₂О, охлаждение; 2-слиток; 3-Аr; 5-плазмотрон; 6-дуга; 7-плав. камера; 8-кристаллизатор; 10-откачка).

4) ЭЛП – электропушка работает в вакууме 10^-5, таким вакуумом обрабатывается металл в капельном объёме, отсутствуют футеровка и электроды, поэтому обеспечивается «стерильная» чистота. Максимальное испарение летучих примесей. Водород удаляется на 100%, кислород 40 – 90%, азот на 40 – 80%. Общий недостаток: дороговизна, сложность оборудования, необходимость квалифицированного персонала. Однако качество металла обеспечивается на высочайшем уровне.

 

Ответы на вопросы по курсу «Металлургия цветных металлов»