ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛИ КАЛЬЦИЕМ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛИ КАЛЬЦИЕМ. Для воздействия на физико-химическое состояние расплава, микролегирование, легирование, корректи­ровку химического состава и углеродного эквивален­та за рубежом общепринято использование порошко­вой проволоки.

Эта технология, обеспечивающая кон­тролируемый ввод материалов в расплав с высоким стабильным усвоением, активно применяется и в СНГ на ряде предприятий с использованием кальцийсодер-жащей проволоки различных видов — SiCa (СК20, СКЗО, СК40), А1Са, FеСа, а также проволоки с угле­родом, серой, титаном, ниобием, ванадием, бором, магнием.

Усвоение Nb и V практически 100 %-ное, при оптимальной технологии усвоение титана достигает 95 %. Наиболее эффективной по многофакторному воздействию на свойства жидкой и твердой стали счи­тается кальцийсодержащая проволока. К настоящему времени получены многочисленные результаты, под­тверждающие существенное влияние кальция на рас­кисление металла, десульфурацию, трансформацию и значительное уменьшение загрязненности неметалли­ческими включениями и улучшение свойств готовой продукции.

Вместе с тем результаты обработки на разных пред­приятиях далеко не однозначны как в отношении вво­димого кальция, его усвоения и остаточного содержа­ния, так и в отношении влияния на разливаемость раз­ных групп сталей и свойства готовой продукции. Это обусловлено многими причинами: спецификой произ­водства стали конкретного цеха, использованием каль­ция только для решения локальных задач (требований по разливаемости), несовершенством технологии про­изводства стали, отсутствием оперативного контроля состояния расплава по основным параметрам, недоста­точным пониманием механизма взаимодействия каль­ция с компонентами расплава. Достаточно отметить, что по основному показателю контроля процесса (ус­воению кальция по вводу) результаты на разных пред­приятиях отличаются в 2 - 3 раза. Постоянное ужесточение требований к качеству ме­талла ставит задачи совершенствования технологии его обработки кальцийсодержащими материалами.

При вводе кальция в расплав наряду с высокой эффективно­стью его влияния на свойства металла при отклонении от заданной технологии имеется вероятность получения в стали вредных включений — твердых алюминатов кальция и сульфидов кальция.

Так, последние исследо­вания показали, что наличие таких включений в труб­ной стали приводит к ухудшению коррозионной стой­кости труб и сокращению срока их эксплуатации.

Эти коррозионно-активные неметаллические включения (КАНВ) служат источником образования блистирингов (вздутий), приводящих к возникновению питтингов (язв внутренней коррозии). Рис. 7- типы включений в зависимости от фазового состояния систе­мы СаО-А12О3-SiO2: 1,4 — недеформируемые повышенной вязко­сти; 2 — жидкие недеформируемые; 3, 5 — деформируемые; 6,7-твердые недеформируемые. При этом исследования качества металла аварийных труб показывают, что массовая доля химических элементов и механические характеристики полностью соответствуют техническим условиям и сер­тификатным данным.

Указанные дефекты выявляются при коррозионных испытаниях и считаются браковоч­ным признаком. Очевидно, что присутствие КАНВ в таких сталях недопустимо. При обработке разных групп сталей кальцийсодержащей порошковой проволокой ставится задача полу­чения в металле включений разных типов: недеформи-руемых, повышенной вязкости; жидких недеформиру-емых; пластичных деформируемых; твердых недефор-мируемых.

Это достигается изменением состава напол­нителя проволоки и регламентируемым ее вводом в соответствии с диаграммой фазового состояния систе­мы СаО - А12O3 – SiO2 (рис. 7). В непрерывнолитых заготовках относительно боль­ших сечений (слябы, блюмы) определенное количество остаточного глинозема, твердых алюминатов кальция и сульфида кальция не вызывает существенных откло­нений по разливаемости из-за большого диаметра ста­канов (50 - 60 мм). Однако это недопустимо при отлив­ке сортовых заготовок, когда применяется диаметр раз­ливочного стакана 15-18 мм. Учитывая современную тенденцию отливки заготовок преимущественно малых сечений, в том числе из раскисленных алюминием ста­лей, требуется решение рассмотренных проблем.

ВЫВОД. Современные технологические схемы предусматривающие применение УКП в сочетании с установками обработки металла вакуумом, существенно повышают производительность сталеплавильных агрегатов, окупают затраты на них за счет снижения расходов материальных ресурсов, повышения качества выпускаемой металлопродукции и позволяют достигать высоких экономических результатов. При этом обеспечивается возможность глубокого обезуглероживания расплавов любого химического состава, точное легирование металла с высоким усвоением легирующих, получение стали с содержанием серы менее 0,001%, водорода менее 2 ррm, высокий уровень чистоты по НВ, а также регулирование температуры металла перед разливкой в узких пределах (±5 °С). Одним из главных условий получения высоких стабильных результатов сталеплавильного производства является строгое соблюдение технологических режимов внепечной обработки. Поэтому установки ковшовой металлургии оснащаются эффективными средствами контроля технологических параметров и автоматизированными интегрированными системами управления процессами и операциями внепечной обработки жидкой стали с использованием компьютерной техники.

Эффективность использования УКП подтверждается довольно быстрым распространением этого метода внепечной обработки в сталеплавильных цехах России, в которых с 1991 г. введено в эксплуатацию 43 таких установки, в том числе 12 установок отечественного производства с техническими характеристиками, не уступающими зарубежным.

УКП потребляют 20-30 кВт*ч/т и графитированных электродов 0,2-0,3 кг/т. В зависимости от ряда планировочных и технических решений в отдельных сталеплавильных цехах отечественных предприятий с дуговыми печами или кислородными конвертерами и МНЛЗ используют либо только установки ковш-печь, либо УКП в сочетании с вакууматорами.

В перспективе ковшовая металлургия будет развиваться в направлении увеличения объемов вакуумирования стали, совершенствования процессов и повышения эффективности достигаемых результатов.