Вопрос № 92. Обработка жидкой стали инертными газами.

Продувка стали инертными газами в известной мере влияет на качество готовой металлопродукции так же, как обработка вакуумом. При продувке инертными газами массу стали пронизывают тысячи пузырьков инертного газа (обычно аргона). Каждый пузырек представляет собой маленькую "вакуумную камеру", так как парциальные давления водорода и азота в таком пузырьке равны нулю. При продувке инертным газом происходит интенсивное перемешивание сплава, усреднение его состава; в тех случаях, когда на поверхности металла наведен хороший шлак, перемешивание облегчает протекание процесса ассимиляции таким шлаком неметаллических включений; если этот шлак имеет высокую основность (а также малую окисленность) происходит и десульфурация стали. Когда хотят получить сталь с особо низким содержанием углерода (например, особо качественную нержавеющую сталь или металлопрокат), кислород, подаваемый для продувки ванны, разбавляют инертным газом, при этом равновесие реакции O2 + 2[С] = 2СО газ сдвигается вправо, так как в газовой фазе в составе продуктов реакции, кроме оксидов углерода, будет находиться и инертный газ, и парциальное давление уменьшится. Масса пузырьков инертного газа сама облегчает процессы газовыделения, так как эти пузырьки являются готовыми полостями с развитой поверхностью раздела для образования новой фазы. Необходимо иметь в виду, что продувка стали инертным газом сопровождается снижением температуры сплава (газ нагревается и интенсивно уносит тепло), поэтому ее часто используют для регулирования температуры металла в ковше. Технически операция продувки больших масс металла инертными газами в ковше проще и дешевле, чем обработка стали вакуумом, поэтому там, где это возможно, продолжительная по времени продувка инертными газами, проводимая через пористые пробки в днище ковша или через полый стопор, заменяет обработку вакуумом. Во многих случаях продувку стали инертным газом проводят одновременно с обработкой вакуумом, так как вызываемое продувкой энергичное перемешивание металла ускоряет процессы вакуумирования, делает вакуумирование более эффективным. При производстве стали простых марок для металлопродукции обычного качества, невысоких температурах, аргон заменяют более дешевыми газами (азотом или даже паром). Таким образом при продувке стали инертными газами достигают:

• энергичного перемешивания сплава, облегчения протекания процессов удаления в шлак нежелательных примесей;

• усреднения состава металла;

• уменьшения содержания газов в стали;

• облегчения условий протекания реакции окисления углерода;

• снижения температуры металла.

Вопрос № 93. Рафинирование стали синтетическими шлаками.

Перемешивание стали со специально приготовленным ("синтетическим") шлаком также является способом рафинирования стали и позволяет интенсифицировать переход в шлак тех вредных примесей, которые удаляются в шлаковую фазу: серы, фосфора, кислорода (в виде оксидных неметаллических включений). В тех случаях, когда основная роль в удалении примеси принадлежит шлаковой фазе, скорость процесса пропорциональна величине площади межфазной поверхности. Обычно способ обработки стали синтетическим шлаком используют прежде всего для удаления серы, поэтому основой искусственно синтетического шлака является СаО; для снижения температуры плавления в состав шлаковой смеси вводят Al2О3 или другие добавки. Поскольку в таком шлаке практически нет оксидов железа, он является одновременно хорошим раскислителем. Если ставится задача очистки сплава от неметаллических включений определенного состава, то соответственно подбирают состав синтетического шлака. Во всех случаях задача заключается, во-первых, в получении шлака нужного состава и, во-вторых, в разработке способа получения максимальной поверхности контакта шлаковой и металлической фаз.

Вопрос № 94. Обработка стали на установке печь ковш.

При обработке металла на установке ковш-печь производятся следующие операции:

• усреднение расплава по заданному химическому составу и температуре путем перемешивания за счет продувки расплава инертным газом;

• корректировка химического состава стали путем ввода кусковых ферросплавов и порошковой проволоки с различными наполнителями;

• нагрев металла с помощью погруженных в шлак электрических дуг;

• раскисление металла основным шлаком и удаление неметаллических включений путем поглощения их шлаком;

• защита инертным газом поверхности расплава от окисления;

• дегазация и десульфурация;

• модифицирование неметаллических включений.

Порядок подачи материалов следующий:

• известь кусковая;

• раскислитель;

• плавиковый шпат;

• шлаки алюминиевого производства;

• ферросплавы;

• науглераживатель;

• проволока с порошковым наполнителем.

По ходу обработки металла происходит продувка металла аргоном через две продувочные пробки с расходом 1,5÷2,0 л/т в минуту.Устанавливается температурный режим нагрева металла, ступень нагрева выбирают, исходя из требуемой скорости нагрева. Температура металла в сталеразливочном ковше должна соответствовать для стали нормальной прочности 1560-1575°С; для повышенной прочности 1565-1585° С