Рафинирование стали в ковше жидким синтетическим шлаком

Аналогично углеродному раскислению в вакуумной камере.

Этот метод был разработан и применен в России в 1925 г. А. С. Гочмиским и в сороковые годы усовершенствован во Франции Р. Пирреном. Основополагающие теоретические и практические разработки и исследования процесса выполнены С. Г. Воиновым и А. Г. Шалимовым и развиты их сотрудниками. Следует подчеркнуть, что рафинирование стали в ковше жидким синтетическим шлаком в условиях отечественной металлургии является наиболее эффективным, способом значительного повышения качества стали массового назначения. Способ является универсальным с точки зрения его сочетания с любым из существующих в настоящее время сталеплавильных агрегатов.

Авторы работы предложили составы шлаков и технологию обработки ими стали различного назначения, создали агрегат и технологию выплавки шлаков. Основными компонентами известково-глиноземистого шлака являются сплавленные в электродуговой печи свежеобожженная известь (~55 % СаО) и высокоглиноземистый полупродукт.

Жидкий синтетический шлак выливают в обычный разливочный ковш пер. выпуском в него металла из сталеплавильного агрегата. Количество шлака составляет 3-5% от массы рафинируемого металла.

Основными параметрами, влияющими на эффективность рафинирования, являются высота, с которой металл выпускается из сталеплавильного агрегата, диаметр струи и скорость поступления металла в ковш со шлаком. Чем больше эти параметры, тем интенсивнее происходит перемешивание металла со шлаком и тем больше поверхность их соприкосновения.

Рафинирование в ковше жидким синтетическим шлаком обеспечивает в стали массового назначения содержание серы 0,005-0,010 %, кислорода 0,003-0,005%. При этом указанные содержания серы и кислорода не зависят от их начальной концентрации перед выпуском металла из сталеплавильного агрегата. Более низкие содержания этих элементов и получение труднодеформируемых глобулярных включений достигаются обработкой порошками силикокальция или редкоземельных элементов, которые вводят струей инертного газа при продувке стали в ковше после ее рафинирования.

Низкое содержание кислорода в стали свидетельствует о высокой раскислительной способности жидкого синтетического шлака. Это позволяет сэкономить раскислители и значительно повысить эффективность их использования. Авторами установлено, что при одинаковом содержании углерода и основных легирующих элементов рафинированная сталь характеризуется более высокими характеристиками прочности и эксплуатационными свойствами, чем обычная. Это объясняется более высокой эффективностью использования марганца и кремния встали с низким содержанием серы и неметаллических включений оксидного и силикатного происхождения.

Дальнейшим развитием процесса рафинирования жидким синтетическим шлаком явилась разработанная А. И. Шмыревым и др. технология выплавки рафинирующих шлаков из отходов алюминотермического производства ферросплавов. Вместо чистых по примесям и дорогих глиноземсодержащих материалов для выплавки синтетического шлака используют отвальные шлаки алюминотермичекого производства ферротитана и борсодержащих сплавов.

При этом содержащиеся в готовом жидком синтетическом шлаке двуокись титана и оксиды бора в процессе рафинирования стали восстанавливаются и переходят в металл. При рафинировании металла жидким, синтетическим шлаком нового состава, содержащим 4,5 % Т1О2, ферротитан для легирования (микролегирования) стали не применяется. Степень восстановления бора из синтетического шлака учитывается в связи с особенностями непрерывной разливки и при производстве стали определенного сортамента.

При продувке рафинированной стали аргоном с порошками силико-кальция и другими реагентами степень десульфурации металла увеличивается в среднем на 37,5%.

Применение отвальных шлаков ферросплавного производства при выплавке жидкого синтетического шлака для рафинирования стали позволяет сэкономить дорогостоящие высокоглиноземистые шихтовые материалы, сократить расход ферросплавов для легирования и снизить себестоимость проката.