Материал: Хан Б.Х. Раскисление, дегазация и легирование стали

РАСКИСЛИТЕЛИ

Почти все раскисляющие элементы вводятся в жидкий металл

в виде ферросплавов и лишь немногие — в относительно чистом виде.

Основное требование, предъявляемое к ферросплавам,—высо­ кая концентрация легирующего элемента (или элементов в комплексном сплаве) и минимальное содержание в них вредных

примесей (серы и фосфора). Желательно, чтобы ферросплавы

содержали минимальное количество углерода, однако это связа­

но с их удорожанием, вследствие чего применение малоуглеро­ дистых сплавов не всегда экономически целесообразно. Ферро­ сплавы не должны быть загрязнены шлаками ферросплавного

процесса.

Очень важными свойствами ферросплавов являются удельный вес и температура плавления, с которыми связана их способ­ ность проникать в металл через шлаковый покров и способность плавиться и растворяться в жидкой стали. При раскислении ферросплавы присаживаются в металл в кусках определенного размера, поэтому необходимо, чтобы они сравнительно легко

дробились и измельчались.

Наиболее распространенными раскислителями являются мар­ ганец, кремний, алюминий, кальций, титан,которые применяются

в сталеплавильном производстве в виде сплавов с железом и другими элементами-раскислителями, а некоторые из них и в чи­ стом виде.

Марганец для раскисления стали наиболее часто применя­ ют в виде высокоуглеродистого ферромарганца. Этот сплав вы­ плавляют в доменных и электрических печах путем восстановле­ ния марганцевой руды твердым углеродом. Кроме доменного ферромарганца, в сталеплавильном производстве используют зеркальный чугун, выплавляемый в доменных печах, а также мало- и среднеуглерод1истый ферромарганец, получаемый в

электрических печах путем окисления силикомарганца марганце­ вой рудой или путем восстановления марганцевой руды ферро­

силицием.

В табл. 22 приведен состав некоторых сплавов, содержащих марганец.

Для выплавки высоколегированных сталей с содержанием углерода меньше 0,1% и для безуглеродистых сплавов применя­

ют металлический марганец, получаемый путем восстановления высокомарганцовистого шлака ферросилицием в электрических печах или восстановлением марганцевой руды алюминием. Осо­ бо чистый марганец получают путем электролиза марганцевых

солей в жидких растворах. Содержанием марганца в алюмотер-

этому быстро усваиваются жидкой сталью, даже если вводятся в

металл, покрытый слоем шлака.

Кремний для раскисления спокойных сортов стали приме­ няют в виде ферросилиция. Состав основных марок ферросили­

ция приведен в табл. 23.

92 Раскисление стали

Доменный ферросилиций ранее широко использовался для предварительного раскисления стали в мартеновских печах. Боль­ шой удельный вес доменного ферросилиция позволяет вводить его в ванну в виде чушек, получаемых на чугуноразливочной машине. Электротермический ферросилиций имеет малый удель­

ный вес и его в раздробленном виде вводят в ковш под струю ме­

талла. Позднее введение ферросилиция в ковш приводит к боль­ шому угару кремния, вследствие окисления шлаком. Добавки

электротермического ферросилиция с содержанием кремния 75 и 90% не снижают температуру жидкой стали, а наоборот, разо­ гревают металл. Доменный ферросилиций выплавляют из руд с. высоким содержанием кремнезема. Электротермический фер­ росилиций получают в электропечах. Сырьем для его производ­

ства служат кварциты и стружка углеродистых сталей. В каче­ стве восстановителя используют коксик.

Кроме ферросилиция и ферромарганца, для-раскисления ста­ ли используют комплексные кремнемарганцовистые сплавы — силикомарганец и силикошпигель. Силикошпигель выплавляют в доменных печах. Примерный его состав: 9—13% Si, 18—24% Мп,

не более 0,20% Р и 0,03% S. Силикомарганец изготовляют в элек­ тропечах путем восстановления марганцевой руды, богатых мар­ ганцем шлаков и кварцитов. Восстановителем служит углерод. Для раскисления стали в настоящее время применяют три марки

легче ферромарганца, но все же хорошо проникает сквозь шлак и поэтому его применяют обычно для раскисления стали в печи. При раскислении стали силикомарганцем уменьшают количество

ферросплавов, вводимых в металл. Продуктами раскисления яв­ ляются в этом случае жидкие силикаты марганца, которые легко укрупняются и быстро всплывают из металла. Особенно хорошо

происходит укрупнение включений при отношении марганца к

кремнию в сплаве, равном 6ч-7 (в стандартном силикомарганце это отношение составляет 3,54-4,5). Силикомарганец с высоким отношением марганца к кремнию целесообразно применять при

выплавке кремнемарганцовистых или марганцовистых сталей с повышенным содержанием марганца и для обычных сталей в

случае работы на маломарганцовистых чугунах. Если марганец по ходу плавки восстанавливается до 0,35—0,4%, то при выплав­

ке углеродистых сталей приходится вводить небольшое количе­ ство сплава. Эффект от введения малого количества сплава по­

лучается ничтожным Алюминий для раскисления стали применяют либо в виде

металлического алюминия, либо в виде комплексных сплавов алюминия с кремнием (силикоалюминий) или с кремнием и марганцем (сплавы АМС, симанал). Наиболее чистый (первич­ ный) алюминий употребляют при выплавке легированных алю­

минием и ответственных по назначению марок стали. Для вы­ плавки обычных марок качественной стали используют менее

чистый (вторичный) алюминий.

Состав алюминия, применяемого для раскисления, приведен

Содержащиеся в алюминии цинк, олово и другие примеси при введении в жидкую сталь частично испаряются и окисляют­ ся, образуя газообразные окислы, которые создают вокруг кус­ ков алюминия паровую рубашку. Образование паровой рубаш­ ки уменьшает контакт алюминия с металлом и приводит к его плохой усвояемости жидкой сталью. Алюминий следует вводить в струю металла во время выпуска в кусках весом 2—3 кг. Для больших печей вес кусков может быть увеличен до 5—7 кг и даже

больше. Алюминий, применяемый для легирования, вводят в

сталь в жидком и твердом виде.

94 Раскисление стали

20% Мп, примерно 20% А1, остальное — железо. Сплавы алю­

миния с марганцем и кремнием имеют низкую температуру плав­ ления, легко дробятся. Комплексный сплав силикоалюминий, со­ держащий около 20% алюминия и 40% кремния, находит все более широкое применение при производстве стали.

Титан применяют как раскислитель и как легирующий эле­ мент. Его вводят в сталь в виде ферротитана. Состав ферроти­

Ферротитан изготовляют алюмотермическим способом и по­ этому он содержит много алюминия и кремния, что необходимо

учитывать при раскислении и легировании стали ферротитаном.

Ферротитан обычно вводят в ковш во время выпуска металла.

Ввиду малого удельного веса ферротитана куски его плавают

на поверхности металла в ковше и окисляются кислородом воз­ духа. Использование титана при введении его в ковш составляет в среднем 50%.

Кальций применяют в сталеплавильном производстве глав­