Способы плавки металла

Конвертерная плавка нержавеющей стали проводится с донным воздушным дутьем (бессемеровский и томасовский метод), а также с продувкой кислородом сверху и снизу. Кислород воздуха окисляет примеси, в результате чего чугун превращается в сталь. Тепло, выделяющееся при окислении, нагревает расплав до температуры 1600 °C.

1. Бессемеровский метод

Кислая футеровка конвертера, разработанная английским инженером. Бессемером в средине XIX века, позволяет переплавлять обогащённый кремнием чугун с минимальным содержанием фосфора и серы. Футеровка бессемеровского конвертера кислая — динасовый кирпич. В конвертер заливают чугун (0,7−1,2%Si), разогретый до 1250 — 1300 °C и продувают его воздухом. Происходит окисление кремния, углерода и марганца, а из окислов формируется кислый шлак. После этого продувку заканчивают. Металл сливают в ковш, одновременно раскисляя его. Поскольку шлак кислый, сера и фосфор не удаляются.

2. Томасовский метод

Томасовский метод предложен С. Томасом в конце XIX века для переработки чугуна обогащенного фосфором. Внутренняя. Футеровка томасовского конвертера — основная (смоло-доломитовая). Снизу к кожуху конвертера крепиться воздушная коробка. Дутье через фурмы (сопла) поступает внутрь конвертера. В конвертер загружают известь, формирующая основной шлак. Затем заливают чугун (0,3 — 0,5%Si, 1,6 — 2,0%P; <0,08%S;), разогретый до 1250°C и продувают воздухом. Происходит окисление кремния, углерода и марганца а. в образующийся шлак удаляются сера и фосфор. Продувку заканчивают, когда содержание фосфора в металле снизится в 30 раз.

Этим методам присущ общий недостаток — насыщение стали азотом, который попадает в расплав из воздуха во время продувки металла. Поэтому томасовская и бессемеровская и сталь более хрупкая и склонная к старению. Поэтому в настоящее время эти методы были вытеснены кислородно-конвертерной плавкой с верхней и нижней подачей дутья.

3. Кислородный конвертер

Используется конвертер с основной футеровкой и продувкой кислородом через охлаждаемую водой фурму. Используются следующие шихтовые материалы:

• жидкий передельный чугун;
• металлолом;
• шлакообразующие (известь, полевой шпат, железная руда, бокситы).

Перед плавкой в конвертер загружают металлолом (скрап) и заливают чугун, нагретый до 1300−1400°C. После этого в конвертер вводят водоохлаждаемую фурму и через нее подают кислород. С началом продувки в конвертер засыпают известь, бокситы, железную руду. Кислород вызывает циркуляцию и перемешивание металла со шлаком, окисляет марганец, кремний, углерод. Интенсивное окисление разогревает смесь. Фосфор связывается FeO и CaO Если фосфора более 0,15%, для его удаления необходимо сливать шлак и наводить новый. Удаление серы в шлак проходит в течении всей плавки. Подачу кислорода оканчивают, когда содержание углерода в металле соответствует заданному. После этого вводят в ковш раскислители и легирующие добавки. Длительность плавки в конвертере емкостью 50 — 350 тонн — менее часа.

4. Плавка в конвертере с донной продувкой.

В конвертер загружают стальной лом и заливают жидкий чугун. Во время заливки конвертер лежит почти горизонтально, чтобы жидкий чугун не залил фурм, через которые в это время продувают азот или воздух, вдувают порошкообразную известь иногда с добавкой плавикового шпата. Затем включают кислород, и конвертер переводят в вертикальное положение. Продувка окисляет кремний, углерод, марганец. Формируется шлак, в который переходит фосфор и сера. Продувку завершают при заданном содержании углерода в металле. Обезуглероживания протекает более интенсивно из-за перемешивания ванны и более полного усвоения кислорода.

Производство нержавеющей и жаропрочной стали методом переплава. Кислородная плавка

Сегодня производство аустенитной нержавеющей и жаропрочной стали основано на методе переплава с продувкой кислородом. Это обеспечивает оптимальное растворение легирующих элементов, содержащихся в шихте. Следует учесть, что в дуговых печах плавка без окисления приводит к науглероживанию металла электродами, что требует, минимального исходного содержания углерода. Это ограничивает использование высоколегированных отходов и вынуждает включать в состав шихты малоуглеродистое и очищенное от примесей фосфора и серы мягкое железо, что повышает себестоимость конечного продукта.

Кислородные плавки исключают использование высоко-хромистых отходов, так как при аналогичном сродстве к кислороду хрома и углерода трудно окислить углерод, не окисляя одновременно хром. Но сродство к кислороду у углерода и хрома меняется по-разному с изменением температуры: с повышением температуры сродство хрома к кислороду уменьшается, а сродство углерода возрастает. Поэтому чем выше температура, тем активнее окисляется и выводится с печным газом углерод при неизменном содержании хрома.

Роль кислорода

Использование газообразного кислорода позволяет эффективно повысить температуру металла и окислять углерод. Из практики известно, что для обычной температуры плавки стали достичь 0,1% содержания углерода можно лишь в случае наличия в металле менее 3% хрома. Но если t° 1800 °C, то целевая концентрация углерода достигается при содержании хрома 15%. Окисление газообразным кислородом углерода при повышенной температуре позволяет достичь его оптимальной концентрации в химическом составе стали и использовать в завалку неограниченное количество высокохромистых отходов, Повышенное содержание углерода в шихте не препятствует получению низкоуглеродистого металла. А содержание хрома в шихте будет определять только процент углерода в готовой стали и температура плавки в конце продувки.

Наполнение завалки. Хром, никель, молибден

Для получения 13−14% Cr — в завалке может быть до 70% отходов стали. Для защиты хрома от окисления и более быстрого повышения температуры ванны во время продувки — важно, чтобы в завалке содержалось 0,7−0,9% Si. Недостающее количество кремния вводят в виде ферросилиция, силикохрома, или отходов кремнистых марок стали. Недостающую часть молибдена включают в завалку в виде ферромолибдена. А необходимое количество никеля вводят в завалку в виде никелевых сплавов, металлического никеля, или закиси никеля.

Кремний и фосфор

Трансформаторная сталь содержит 3−4% Si, поэтому в завалку желательно вводить 20−25% отходов трансформаторной стали. Это вносит в завалку необходимое количество кремния, что позволяет отказаться от использования более дорогих кремнистых сплавов. Кроме того, трансформаторная сталь содержит очень мало фосфора, что гарантирует оптимальный состав по фосфору. При отсутствии отходов трансформаторной стали в завалку для разбавления фосфора необходимо вводить отходы малофосфористых углеродистых сталей.

Углерод

Для хорошей дегазации металла во время кипения — шихта должна вносить не менее 0,3% углерода. Если необходимо, для науглероживания используют электродный бой или кокс. На подину, кроме того, присаживают известь (0,5−1,0%) и иногда для уменьшения угара хрома — 0,5% хромистой руды

Продувка

Продувку ванны кислородом начинают после расплавления ¾ шихты. Это позволяет ускорить плавление и уменьшить расход электроэнергии. Более ранняя продувка сопряжена с большим угаром хрома. Продувку ведут на включенной печи для ускорения нагрева ванны. За счет тепла экзотермических реакций окисления кремния, хрома и температура ванны быстро возрастает. При определенной температуре начинается окисление углерода — из печи появляется свертящееся пламя. После этого печь отключают, отбирают пробу на химический анализ и продолжают продувку ванны до получения необходимого содержания углерода.

Температура

При продувке температура ванны может превысить 1800 °C. Такая высокая температура нарушает стойкость футеровки печи. Поэтому после окончания продувки ванну быстро раскисляют ферромарганцем и присаживают расчетное количество подогретого докрасна феррохрома. Для более быстрого охлаждения металла иногда дополнительно присаживают до 5% чистых отходов стали выплавляемой марки.

Шлак

К концу продувки шлак обычно содержит до 30% окислов хрома и марганца, до 20% окислов кремния, железа и кальция, до 10% окислов марганца и алюминия. Высокое содержание тугоплавких окислов хрома делает шлак гетерогенным. Для восстановления хрома из шлака его обрабатывают порошком силикохрома или ферросилиция, Раскисление силикохромом предпочтительнее, так как при этом сталь легируется хромом. Если при раскислении в шлак не давать дополнительно извести, то в печи сформируется кислый шлак с pH 0,6−0,8. Накопление окиси кремния в шлаке замедляет восстановление хрома кремнием.

Кислород

Связать кислород в окислах хрома можно присадками извести. Са способствует восстановлению хрома кремнием. Но присадки извести увеличивают количество шлака, что даже при низком содержании окислов хрома в шлаке может явиться причиной больших потерь хрома со шлаком. Поэтому нецелесообразно, чтобы pH шлака была более 1,5−1,6.

Результаты испытаний

После выплавки и обработки металла проводится различные виды механических испытаний для определения качества полученного продукта и его соответствия требованиям отечественных и международных стандартов. Так, результаты испытаний металлов на растяжение позволяют определить их предел упругости. Данный параметр относится к механическим характеристикам и является очень важным элементов в расчетах при возведении конструкций разных типов сложности. От того насколько высоким является показатель предела прочности металла при растяжении зависит сфера его применения.

Твердость

Еще одним видом контроля полученной стали выступают способы испытания металлов на твердость с помощью вдавливания «индентора». Полученные при исследовании результаты относят к физическим характеристикам стали и, как правило, используют шкалы Роквелла или Бринелля.

Сведения о прокате

Кроме того, существуют химические испытания металлов призваны определить состав сплава с точки зрения количества и качества имеющихся элементов. А также циклические испытания металлов, основанные на приложение разных нагрузок для установления их выносливости. Дополнительно общие сведения о прокате металла говорят о том, что помимо названных способов исследований характеристик выплавленного металла на производстве применяют испытания на:

·ударную вязкость;

·глубокую вытяжку;

·сжатие;

·ползучесть;

·излом.

Поставщик

Поставщик «Ауремо» предлагает купить стальной прокат на выгодных условиях. Большой выбор на складе. Соответствие ГОСТ и международным стандартам качества. Всегда в наличии стальной прокат, цена — оптимальная от поставщика. Купить стальной прокат сегодня. Оптовым заказчикам цена — льготная.

Купить, выгодная цена

Поставщик «Ауремо» предлагает на выгодных условиях купить стальной прокат, цена — обусловлена технологическими особенностями производства без включения дополнительных затрат. На сайте компании отображена самая оперативная информация о товарах, есть каталог продукции и прайс-листы. Под заказ можно купить стальной прокат нестандартных параметров. Цена заказа зависит от объема и дополнительных условий поставки. Поставщик «Ауремо» приглашает купить стальной прокат оптом или в рассрочку. У нас наилучшее соотношение цена-качество на весь ряд продукции. В данном сегменте компания «Ауремо» — выгодный поставщик. Купить стальной прокат сегодня. Лучшая цена от поставщика. Ждем ваших заказов.