Теория и технология производства ферросплавов

Гасик М.И.и др
Металлургия, 1988 г.

Ссылка доступна только зарегистрированным пользователям.
Теория и технология производства ферросплавов

 

ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К КАЧЕСТВУ ФЕРРОСПЛАВОВ
 
Качество ферросплавов характеризуется содержанием в пределами колебаний ведущего элемента, концентрацией регламентируемых сопутствующих примесей (С, S, Р, цвет­ные металлы, N и др.), гранулометрическим составом, плотностью, состоянием поверхности кусков, слитка, тем­пературой плавления, содержанием неметаллических вклю­чений, кислорода, водорода и др. Основным показателем качества ферросплавов является его химический состав и, прежде всего, содержание в нем ведущего элемента. В соответствии с требованиями изготовителей стали, заин­тересованных в малой массе легирующей присадки, фер­росплавная промышленность выпускает преимущественно сплавы с высокой концентрацией ведущего элемента. При этом важно постоянство содержания легирующего элемен­та в ферросплаве отдельных плавок, объединяемых в одну партию. Однородность химического состава ферросплавов характеризуется максимально допустимым отклонением от среднего содержания ведущего элемента в партии. Для большинства ферросплавов это отклонение устанавлива­ется равным ±2%, что обеспечивает получение стали узкими заданными пределами содержания легирующих элементов.
Присадка ферросплавов в стальную ванну осуществля­ется, как правило, в заключительный период плавки, когда возможности рафинирования металла от примесей, внесен­ных ферросплавами, ограничены. В связи с этим стандар­ты на ферросплавы нормируют содержание примесей, вредное влияние которых на свойства стали установлено.
В первую очередь это относится к фосфору, сере и угле­роду. В настоящее время в стандарты на ферросплавы введены нормы содержания таких остаточных элементов, как титан, алюминий, ванадий, вольфрам, молибден и дру­гие, контроль которых ранее не предусматривался.
 
Особо вредными в ферросплавах являются примеси цветных металлов (Сu, Pb, Zn, Sn, Sb, As, Bi, Cd), ко­торые практически не удаляются из металла в процессе плавки. В связи с этим содержание цветных металлов в металлическом шихте, в первую очередь, в ферросплавах ограничивают. Особую актуальность этот вопрос приобрел в последнее время, поскольку в условиях вынужденного использования бедных и комплексных руд не всегда мож­но гарантировать постоянство химического состава.
Важной характеристикой качества ферросплавов явля­ется его гранулометрический состав, поскольку при пра­вильном его выборе ускоряется процесс расплавления, обеспечивается высокое усвоение легирующего элемента и уменьшаются потерн ферросплавов при транспортировке. Допустимый размер кусков в стандартах характеризуется габаритными размерами (300 мм) или максимальной массой куска (5—45 кг). Для снижения потерь сплава специально оговаривается допустимое количество мело­чи определенного класса крупности (3—10% фракции <20 мм). По требованию потребителей осуществляется поставка ферросплавов со строго заданным гранулометри­ческим составом. Внешний вид кусков сплава также дает представление о его качестве. Высококачественные ферро­сплавы не должны иметь окисленной поверхности, прива­рок шлака и обмазки изложниц, представляющих дополни­тельный источник газов и включений в стали. Практика сталеплавильных заводов свидетельствует о необходимости учета при оценке качества ферросплавов не только их хи­мического состава, но и физических свойств (температуры плавления, плотности и др.), которые в значительной мере определяют эффективность процесса легирования стальной ванны. Недопустимо большое различие плотностей ферро­сплава и легируемого металла. Стандарты на ферроспла­вы пока не оговаривают уровень их физических свойств, хотя такие данные существенно облегчают выбор типа ле­гирующей добавки при выплавке стали и сплавов раз­личных марок. Важное значение имеют также механиче­ские свойства легирующих добавок, поскольку на их основе производится выбор дробильных устройств для получения заданного гранулометрического состава сплавов.
Выплавка ферросплавов сопровождается их загрязне­нием неметаллическими включениями. Это связано с по­вышенной концентрацией в ферросплавах элементов, об­ладающих значительным химическим сродством к кисло­роду. Поскольку непосредственная оценка количества включений в ферросплавах путем их подсчета или выде­ления с последующим анализом по массе в настоящее время встречает затруднения, целесообразно контролиро­вать их по содержанию в сплаве кислорода, азота, серы и углерода. Растворимость этих элементов в ферросплавах определяет количество и форму содержащихся в них вклю­чений. Важным фактором, влияющим на качество стали и сплавов, является содержание в ферросплавах газов, в особенности водорода и азота. Наиболее опасен водород в ферросплавах на основе высокореакционных металлов (Ti, V, Nb, Са, Si), концентрация водорода в которых до­стигает 200 см3 на 100 г. Присадка таких ферросплавов в ковш приводит к рослости слитков. Более низкий уро­вень содержания водорода в ферросплавах особенно желателен при использовании дегазации стали под вакуумом. Прокаливание ферросплавов малоэффективно, так как по­зволяет удалить только влагу и не снижает, а иногда даже повышает, концентрацию кислорода и азота. Фер­рохром, например, вносит до 50% азота, содержащегося в коррозионностойкой стали. Хотя контроль газонасыщенности ферросплавов не предусмотрен действующими стан­дартами, ограничения по содержанию газон оправданы.
Очевидно, что требования к качеству ферросплавов должны устанавливаться в зависимости от их технологи­ческого назначения.