Исследование усвоения легирующих элементов в ковше при выплавке стали 09Г2С Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

3. Побочная продукция АО «Арселор Миттал Темиртау» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://arcelormittal.kz/produkriya/pobochnaya_pro-dukciya.

4. Кокс каменноугольный среднетемпературный (спецкокс) из Шубар-кольского угля ТУ 3510 РК 39286395 Т00-160-2005 [Электронный ресурс]. -Режим доступа: http://speckoks.kz/products.

5. Домокеев А.Г. Строительные материалы. - «Высшая школа», 1988. -285 с.

ИССЛЕДОВАНИЕ УСВОЕНИЯ ЛЕГИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ В КОВШЕ ПРИ ВЫПЛАВКЕ СТАЛИ 09Г2С1

© Яшнов В.С.*

Выксунский филиал Национального исследовательского технологического университета «МИСиС», г. Выкса

В статье рассмотрено влияние некоторых технологических особенностей ковшовой обработки на усвоение легирующих элементов при выплавке стали 09Г2С в литейно-прокатном комплексе «ОМК-Сталь».

Операции легирования и раскисления в ходе выплавки стали имеют существенное значение в отношении качества и стоимости металлопродукции. Процесс окисления элементов-раскислителей определяет образование первичных неметаллических включений и, как следствие, влияет на механические свойства стали, а повышение количества окислившегося введенного элемента увеличивает расход дорогостоящих ферросплавов.

В данной работе приведены исследования влияния некоторых технологических особенностей ковшовой обработки на усвоение легирующих элементов при выплавке стали 09Г2С в литейно-прокатном комплексе «ОМК-Сталь». Исследования проведены на основании анализа 53 текущих плавок.

В электросталеплавильном цехе литейно-прокатного комплекса «ОМК-Сталь» выплавку углеродистого полупродукта проводят в дуговой сталеплавильной печи с массой плавки, равной 160 тонн и продолжительностью около 55 минут при мощности печного трансформатора 140 + 10 % МВА. Средний состав углеродистого полупродукта представлен в табл. 1.

Внепечная обработка стали 09Г2С проводится на двухпозиционном агрегате ковш-печь. Мощность трансформатора АКП - 25 + 20 % МВА, которая обеспечивает максимальную скорость нагрева металла в ковше равную 4,5 °С/мин.

1 В работе над материалами статьи использовались данные 53-х текущих плавок стали 09Г2С в

литейно-прокатном комплексе «ОМК-Сталь» (ковшовая обработка).

* Студент.

Таблица 1

Химический состав углеродистого полупродукта, % масс.

Химический элемент С 81 Мп Р 8

Содержание в полупродукте 0,072 0,012 0,043 0,004 0,034

Разливают металл на тонкослябовой машине непрерывной разливки стали с толщиной сляба 110/90 мм и шириной 800 ^ 1800 мм. МНРС оснащена системой динамического обжатия и регулировкой жидкой лунки.

а)

1,3

I !'28 *

С 1,26 у

I 1,24

Ч 1,22 о

и

1,2

♦

♦

4 , Д

$ 4 А ♦

♦ ▼ Ж ♦ ♦ ♦

/ Ф

♦ ♦ ♦

1400 1600 1800 2000 2200 Масса введённого Мп-965, кг

2400

б)

Рис. 1. Зависимость усвоения легирующего элемента в готовой стали от массы введённого ферросплава

Согласно сложившейся в цехе технологии выплавки стали 09Г2С для снижения окисленности металла на выпуске из ДСП в сталеразливочный ковш подавали дисперсные углеродистые материалы в количестве от 300 до 1600 кг и в некоторых случаях ферросилиций, в количестве от 430 до 1300 кг. На отдельных плавках для ускорения шлакообразования в ковш на выпуске присаживали известь (500 кг). При поступлении сталеразливочного ковша в агрегат ковш-печь в течение примерно 70 минут проводили раскисление стали ферроалюминием (РеЛ1-50) и алюминиевой проволокой, а для снижения окисленности шлака применяли алюминиевые гранулы в количестве от 77 до 161 кг Ввод от 600 до 1670 кг ферросилиция (Ре8ь65) и металлического от 750 до 2420 кг марганца (Мп-965) проводили порциями до 300 кг. На некоторых плавка вводили ферросиликомарганец, массой от 100 до 600 кг.

Для формирования рафинировочного шлака в АКП добавляли от 800 до 2600 кг извести, 95-911 кг плавикового шпата и около 100 кг карбида кальция.

В ходе исследования установлено, что величина окисленности расплава перед выпуском колебалась в весьма существенных пределах - от 1100 до 1500 ррт, однако, обнаружить явную зависимость влияния начальной окисленности расплава ни на усвоения марганца, ни на усвоение кремния не удалось. При этом содержание кремния и марганца в готовой стали довольно стабильно и среднем составляет 0,49 и 1,25 % соответственно (рис. 1). Очевидно, что стабильное содержание кремния на уровне от 0,45 до 0,55 % достигали путем корректировки в АКП, присаживая в ковш от 1100 до 1900 кг ферросилиция (разница массы вводимого ферросплава составляет около 800 кг). Аналогичные операции выполняли при вводе от 1550 до 2250 кг металлического марганца, содержание которого в готовой стали колебалось также в узких пределах - от 1,20 до 1,29 %, при разнице массы ферросплава около 700 кг.

Установлено, что на усвоение кремния наибольшее влияние оказывает общая масса алюминия, введённого для раскисления стали и шлака. Так, увеличение массы введенного алюминия с 200 до 380 кг приводит к заметному росту усвоения с 67 до 83 % соответственно (рис. 2).

90 85 80 75 70

а 65

§ 60

'Ь

§ 55

V = 0.000х2 - О.ЗОЗх + 102.7

♦ *

4 * ----

*-

т*

♦

200

^'¡Масса:

300 алюминия, кг

350

400

Рис. 2. Усвоение кремния от общей массы введённого алюминия

Следует отметить, что данная тенденция не выполняется по отношению к усвоению марганца. А именно, установлена довольно явная зависимость между степенью усвоения марганца от массы введённого ферросилиция. Более того, анализ плавок, на которых вводили в сталеразливочный ковш от 500 до 750 кг ферросилиция на выпуске, показывает, что среднее усвоение марганца при этом превышало 100 %. По нашему мнению, это связано с тем, что, введённый на выпуске ферросилиций, активно восстанавливал оксид марганца, содержание которого в печном шлаке превышало 5,0 %. Состав печного шлака представлен в табл. 2.

Таблица 2

Примерный состав печного шлака, % масс.

Состав CaO SiO2 FeO P2O5 MnO MgO

Содержание 26,937 11,692 42,816 0,435 5,062 4,184 3,925

Следует отметить, что кремний, как достаточно сильный раскислитель, реагировал с оксидом марганца и при ковшовой обработки в АКП. Количество оксида марганца в рафинировочном шлаке АКП зависело от качества отсечки печного шлака. Поэтому на конечной стадии выплавки это обстоятельство окончательно определяло степень усвоения марганца и кремния в стали 09Г2С. Очевидно, что по ходу ковшевой обработки происходило восстановление «печного» оксида марганца преимущественно кремнием, а процесс восстановления оксида марганца шлака тесно связан с угаром кремния, что подтверждает зависимость, приведенная на рис. 3.

103 -1

и 102

92 -I-,-,-,-,-,-

60 65 70 75 80 85 90

Усвоение кремния, % масс.

Рис. 3. Связь усвоения марганца и кремния при выплавке стали 09Г2С

Видно, что степень усвоения марганца свыше 100 %, которая вызвана восстановлением «печного» оксида марганца, определяет высокий угар кремния (усвоение 62-73 %), незначительное же количество печного шлака не является дополнительным источником поступления марганца в сталь и не требует расходования кремния на процесс.

* * *

В ходе исследования установлено, что окисленность расплава в дуговой сталеплавильной печи перед выпуском колеблется в весьма существенных пределах от 1100 до 1500 ppm и не влияет на степень усвоения кремния и марганца. При этом на усвоение кремния наибольшее влияние оказывает количество алюминия, введённого для раскисления стали и шлака. Также установлено, что по ходу ковшовой обработки происходило восстановление «печного» оксида марганца преимущественно кремнием, поэтому процесс восстановления оксида марганца шлака тесно связан с угаром кремния. Так, восстановление «печного» оксида марганца приводит к увеличению угара кремния на 15-20 %.