Способы модифицирования стали

В настоящее время существует три основных способа ввода модификаторов в сталь:

  1. В ковш при выпуске плавки;
  2. В процессе внепечной обработки стали;
  3. Во время разливки стали.

Общим для этих способов является необходимость глубокого предварительного раскисления, чтобы исключить взаимодействие активных элементов модификатора (кальций, барий, РЗМ) с кислородом, растворенным в металле.

Поэтому обычно перед присадкой модификаторов, в сталь задают то или иное количество такого сильного раскислителя как алюминий.

В зависимости от места ввода технология модифицирования имеет свои особенности.

Ковшевое модифицирование

Самый простой, но не самый эффективный и экономный способ модифицирования — введение материалов в ковш во время слива металла из печи. При использовании ковшей небольшой емкости (до 1-1,5 тонн) и быстром сливе металла модификаторы задают в самом начале выпуска плавки или даже засыпают предварительно на дно ковшей, если они холодные или теплые, тем самым исключается преждевременное загорание лигатур. На более крупных ковшах модификаторы присаживают, начиная с наполнения ковша примерно на 1/3 и заканчивают к 2/3 высоты ковша.

Особенностью этого способа модифицирования является необходимость выбора оптимального фракционного состава используемых лигатур, определяющего эффективность модифицировнаия и через удельный расход его - экономические показатели. Другая особенность — это необходимость уменьшения попадания печного шлака в ковш, особенно в начале выпуска, т.к. этот шлак окисляет активные элементы модификатора, способствует запутыванию в нем мелких фракций модификаторов и, в результате, снижает эффективность и стабильность процесса модифицирования.

Для ослабления влияния шлака и обеспечения стабильного эффекта модифицирования в некоторых литейных цехах освоена технология принудительного ввода модификаторов в контейнерах, закрепленных на металлических штангах и вводимых в ковш вручную или краном после полного слива из печи стали и шлака. Однако, по нашему мнению, наиболее перспективным для этих целей является использование трайб-аппаратов и порошковой проволоки, тем более что эта современная технология позволяет существенно снизить затраты на модифицирование за счет уменьшения удельного расхода модификаторов.

Следует отметить, что при применении ковшей с кислой (песок) или шамотной футеровкой происходит ее интенсивное взаимодействие с микроэлементами стали (кальций, РЗМ). Этот процесс их окисления дополнительно усиливается при наличии в ковше значительного слоя жидкого шлака. Поэтому при использовании ковшей большой емкости и, следовательно, при продолжительной разливке металла, эффективность его модифицирования с определенного момента может полностью исчезнуть или проявляться в резко ослабленном виде.

Модифицирование при внепечной обработке стали

В последниие годы наличие внепечной обработки жидкого металла стало обязательной особенностью современного сталеварения. Эта обработка проводится в различных технологических вариантах и на установках различного типа. По нашему мнению, одной из самых эффективных разработок, обеспечивающей максимально благоприятные условия для модифицирования стали, является установка "печь-ковш" со следующими основными технологическими преимуществами:

  • наведение высококачественного рафинировочного шлака, обеспечивающего получение сверхнизких содержаний серы в готовом металле;
  • стабильное получение оптимального химического состава стали в суженных пределах;
  • присадка модификаторов в виде порошковой проволоки с использованием "трайб-аппаратов";
  • донная продувка металла аргоном, обеспечивающая однородный состав стали в объеме ковша после ее модифицирования;
  • использование для футеровки ковша основных или высокоглиноземистых огнеупоров, исключающих взаимодействие с микроэлементами стали и обеспечивающих стабильность эффекта модифицирования в процессе разливки металла;
  • минимальные затраты на модифицирование, т.к. удельный расход модификаторов в 2-3 раза меньше в сравнении с ковшевым модифицированием в прцессе выпуска плавки.

Сейчас для модифицирования различных сталей на установках "печь-ковш" используется только силикокальций. Попытка применить дополнительно РЗМ не дала положительного результата из-за затягивания шиберных разливочных стаканов.

Модифицирование при разливке стали

Недостатками метода ковшевого модифицирования, даже при использовании установки "печь-ковш", являются:

  • затягивание шиберного стакана в прцессе разливки модифицированного металла, особенно при применении для этой цели РЗМ;
  • низкая и недостаточно стабильная степень усвоения модификаторов (кальция, РЗМ), связанная с окислением струи разливаемого металла кислородом воздуха.

Указанные недостатки ослабляются или полностью устраняются при модифицировании стали непосредственно в процессе ее разливки на УНРС или по изложницам в слитки. К сожалению, данные об успешном промышленном применении модификаторов с дачей их в промежуточный ковш или кристаллизатор при разливке на УНРС нам пока неизвестны, хотя именно эта технология модифицирования, по нашему мнению, наиболее необходима и перспективна. Определенный положительный опыт накоплен при модифицировании стали, разливаемой в изложницы - сифоном или сверху.

В первом случае показателен опыт производства мартеновских трубных сталей на ЧТПЗ, где модификатор содержащий РЗМ, в виде "чипсов" задается равномерно в центровую с использованием специальных дозаторов или засыпается в воронку шнековым питателем или просто черпаками.

Во втором - дробленые и фракционированные "чипсы" засыпаются с помощью простейшего устройства (воронка и трубка) на струю металла, вытекающую из промежуточного устройства, установленного на прибыльную надставку.

В обоих случаях удельный расход модификаторов не превышает 1 кг/т стали. Следует отметить, что модифицирование при разливке металла по изложницам вообще является единственно возможным способом при необходимости модифицирования стали, разливаемой на слитки из крупных ковшей, футерованных шамотом и имеющих в них значительный слой окислительного печного шлака.


Другие Сталь: