Производство стали на агрегате ковш-печь

Дюдкин Д.А., Бать С.Ю., Гринберг С.Е.
Донецк, 2003 г.

Ссылка доступна только зарегистрированным пользователям.
Производство стали на агрегате ковш-печь

Комплексное воздействие кальция на свойства жидкой и твердой стали
 
На металлургических предприятиях обработкой расплава кальцием, прежде всего, решается важная задача разливаемости на МНЛЗ сталей, раскисленных алюминием. При этом устраня­ется отрицательное влияние глинозема в расплаве и готовой продукции, снижается содержание вредных примесей, оксидов и сульфидов, изменяется состав и форма неметаллических включений, что приводит к повышению качества металла.
Принимая во внимание, что на ряде предприятий кальций при его вводе в жидкую сталь используется не в полной мере, целесообразно напомнить, что кроме обеспечения разливаемос­ти  раскисленной алюминием стали, особенно в условиях непре­рывной разливки, этот высокоактивный элемент предназначен для решения следующих задач [78]:
снижение содержания кислорода, серы, неметалличес­ких включений;
модифицирование неметаллических включений с це­лью получения глобулярных, недеформируемых при прокат­ке включений или, наоборот, высокопластичных для глубо­кой вытяжки;
улучшения качества поверхности и макроструктуры за­готовок;
повышения ударной вязкости, пластических свойств, хладостойкости, улучшения анизотропии свойств;
снижения водородного растрескивания высокопроч­ной стали, улучшение коррозионной стойкости и обрабаты­ваемости стали и др.
Количество усвоенного кальция, морфология и состав включений зависят, прежде всего, от изменения концентрации алюминия, кислорода и серы в расплаве.
Порошковые проволоки в СНГ активно начали использовать­ся на ряде предприятий в 1994-95 г.г. и за прошедшее время получе­ны промышленные данные, подтверждающие теоретические предпосылки многофакторного воздействия кальция на физико-химическое состояние расплава и свойства металлопродукции.
При обработке кальцием раскисленной алюминием стали сни­жается содержание кислорода до значений, близких к равновесному с алюминием, что не достигается в обычных условиях. Уменьшение содержания кислорода на этапе внепечной обработки обеспечивает снижение количества неметаллических включений в период охлаж­дения и затвердевания стали вследствие смещения равновесий и ра­створимости элементов. На металлургическом комбинате им. Ильи­ча при обработке сталей трубного сортамента кальцийсодержащей проволокой с расходом по кальцию 0,10-0,15 кг/т активность кис­лорода удается снизить до 0,0002% [93] (рис. 10.5).
При производстве практически безалюминиевой стали ([А1] < 0,005 %) с получением мелкосортных заготовок 0 120 мм, например, стали марок 1008, 1010 под катанку 0 6-12 мм на Белорусском металлургическом заводе, без агрегата «ковш-печь», решена задача снижения содержания серы — неболее 0,015-0,020 %, и активности кислорода — не более 25 ррт, что позволило устранить дефекты сталеплавильного происхожде­ния (раскатанные пузыри, трещины). Основным фактором, наря­ду с другими технологическими приемами, явилось использование раскисляющей и десульфурирующей способности кальция. При обработке сталей, раскисленных Mn-Si, кальций способствует су­щественному снижению содержания кислорода до 10—15 ррт.
Более глубокое раскисление металла активизирует процесс удаления серы. При повышенном содержании серы в расплаве степень попутной десульфурации при вводе кальция может со­ставлять, исходя из промышленных данных, 15—24 %. В отдель­ных случаях ввод кальцийсодержащих материалов порошковой проволокой используется целенаправленно для удаления серы. При этом расход кальция определяется исходя из конкретных условий, после его ввода необходимо активное перемешивание расплава. Такой прием позволяет увеличить степень десульфу­рации до 40—50 %. Ввод кальцийсодержащей проволоки для трансформации включений глинозема осуществляется на пос­ледней стадии с учетом содержания Al, S, О. На одном из пред­приятий Украины при производстве особо низкосернистой ста­ли Х42, Х60 такая технология позволяет получать сталь с содер­жанием серы менее 0,0015—0,0010 %.
Вместе с тем при внепечном рафинировании следует учи­тывать, что процесс десульфурации при вводе в расплав кальцийсодержащей проволоки может сопровождаться непрерыв­ным и, возможно, значительным обогащением расплава глино­земом .
При этом расчетного количества кальция, который предназ­начен для преобразования включений, оказывается недостаточно, что отражается на ухудшении разливаемости стали. Для устране­ния этого нежелательного эффекта следует либо корректировать ввод силикокальция с учетом процесса десульфурации, либо, в особых случаях, принять меры по стабилизации содержания серы [79]. Для этого в ковшевой шлак на определенном этапе процесса вводят, например, гранулированную огнеупорную глину, содержа­щую 60 % по массе кремнезема и 32 % глинозема. В результате со­держание кремнезема в шлаке существенно возрастает (на 35 %), основность падает и десульфурация стали прекращается.
По данным работы [95] содержание неметаллических включе­ний в стали за 6—8 мин продувки инертным газом с интенсивностью 0,3-0,4 м3/т-ч после ввода проволоки уменьшается примерно в два раза (рис. 10.6). Следует учитывать, что интенсивная длительная продувка способствует эффективному удалению неметаллических включений, а для влияния на заданные свойства готовой продукции важно обеспечить определенный уровень остаточных жидких алюмокальциевых включений и, соответственно, остаточного кальция. Здесь необходимо отметить, что иногда относительно низкое оста­точное содержание кальция говорит о более высокой чистоте метал­ла по неметаллическим включениям. Например, при одинаковом расходе кальция на обработку и одинаковом его содержании по вво­ду (проба через 3 мин.) в разливочной пробе содержание кальция и, следовательно, неметаллических включений, может различаться в 2-3 раза, что зависит от интенсивности, длительности и вида про­дувки. Таким технологическим приемом следует пользоваться в за­висимости от целей внепечной обработки.
Такое же снижение кальцийсодержащих неметаллических включений (40—50 %) происходит во временном интервале от момента ввода проволоки и 2—3 мин. легкого перемешивания до начала подачи плавки на МНЛЗ. Это следует учитывать при нормированном содержании кальция в затвердевшей стали. Получение жидких включений, их коалесценция, приводит к значительной адгезии мелких, твердых и огнеупорных продук­тов раскисления, к крупным каплям и к быстрому их удалению. Особенно это важно при раскислении стали кремнием, так как в этом случае удаление включений происходит в 4—5 раз медленнее, чем при раскислении алюминием [21].