ТЕХНОЛОГИЯ ВЫПЛАВКИ ТРУБНОЙ СТАЛИ
С ЗАМЕНОЙ АНТРАЦИТА И ЧАСТИ ПЕРЕДЕЛЬНОГО
 ЧУГУНА CSiC - БРИКЕТАМИ 

Трубную сталь традиционно выплавляют в мартеновских печах с использованием металлошихты, состоящей из 58-68% стального лома и 32-42% передельного чугуна. По действующей в настоящее время технологии с целью снижения себестоимости металла 30-40% чугуна в составе шихты заменяют карбюризатором и дополнительным количеством металлолома. В качестве карбюризатора применяют антрацит марки АС фракции 10-50 мм с содержанием золы не более 16% и серы не выше 2,2%. Расход антрацита составляет 5-8 % от массы металлозавалки.

Анализ параметров технологии плавки стали с антрацитом, качества слитков и механических свойств металла труб показал, что применение антрацита в качестве карбюризатора имеет ряд недостатков. Так, использование антрацита на науглероживание стальной ванны не превышает 50-60%, вследствие окисления углерода печной атмосферой и частичным выносом карбюризатора потоком отходящего газа. В период полировки и чистого кипа стальная ванна «переокисляется», т.к. в расплаве недостаточное количество элементов, которые регулировали бы окисляемость ванны.

Проведению опытно-промышленных плавок трубной стали с CSiC-брикетами в 250-тонных печах предшествовало успешное освоение этой технологии для выплавки трубной стали со 100%-ной заменой чугуна в 10-т мартене. Физико-механические свойства металла труб, прокатанных из 52 слитков (1,7 т) опытной стали мартеновской плавки в 10-т печи, были на 10-15% выше чем труб текущего производства, полученных из стали, выплавленной с применением антрацита. Одним из факторов, позволяющих повысить качество трубного металла, является наличие в составе брикетов карбида кремния (70% Si и 30%C), обладающего модифицирующими и раскисляющими свойствами.

В опытных плавках в 250-т мартеновской печи заменяли антрацит и 50% чугуна CSiC-брикетами и стальным ломом. Шихта состояла из 200 т стального лома, 40 т передельного чугуна и 4,5 т CSiC-брикетов. В ходе опытных плавок отрабатывались способы загрузки брикетов в ванну печи.

Лучшие показатели по усвоению углерода и карбида кремния получены при загрузке CSiC-брикетов на стальную стружку и известь (известняк) в правые и левые участки ванны печи с последующей загрузкой на брикеты металлолома и чугуна. По расплавлении шихты концентрация углерода в расплаве составляла 0,65-0,8%, а серы 0,035-0,045%. Практически полное отсутствие в CSiC-брикетах фосфора позволило получить в стали по расплавлении 0,013-0,018% Р против 0,020-0,025% Р в плавках текущего производства с использованием чугуна и антрацита.

Ход кривых, описывающих изменение концентрации углерода во времени в окислительный период плавки по опытной и текущим действующим технологиям, существенно отличается (рис.4). Так, в опытных плавках во временном интервале с 10 по 40 мин окислительного периода содержания углерода в металле было на 0,1-0,2% выше, чем в металле плавок текущего производства, а начиная с 45 мин – практически одинаково. В результате статистической обработки экспериментальных данных (см. рис.4) найдены коэффициенты уравнения:

,             (1)

описывающие мгновенные скорости окисления углерода при выплавке стали с использованием в шихте чугуна, чугуна + антрацита, CSiC-брикета и чугуна (табл.1).

Таблица 1. Значения коэффициентов Vo и k и мгновенные скорости окисления dVc/dt при выплавке трубной стали по различным технологиям

 

Технология выплавки
с использованием в шихте

Vo, 10-4

k, 10-2

Значения dVc/dt,
%/мин2X10-4

время от начала кипа, мин

10 20 30 40
чугуна

2,84

1,9

1

1

2,36

1,73

1,44

1,20

чугуна+антрацита

2,55

2,1

0,90

1,1

2,06

1,66

1,35

1,10

СSiC-брикеты+чугун

2,91

1,7

1,03

0,89

2,44

2,07

1,75

1,46

Анализ приведенных данных показывает, что наибольшая мгновенная скорость окисления наблюдается при выплавке стали с применением в шихте CSiC-брикетов, а наименьшая при использовании антрацита. Различие в скоростях окисления углерода объясняется тем, что в опытных плавках происходит постоянный подвод углерода и карбида кремния в зону реакции из брикетов, находящихся в стальной ванне.

Сталь опытного и текущего производства разливают по изложницам в круглые слитки диаметром 450-500 мм и высотой 2050 мм. Анализ результатов прокатки 330 слитков опытного металла на трубы диаметром 168 и 219 мм показал, что брак труб сократился с 1,2% для металла текущего производства до 0,28% для опытного. Технологические испытания металла труб опытных плавок подтвердили более высокие значения его свойств в сравнении с металлом серийного производства (табл.2).

Заключение

Внедрение технологий выплавки 110Г13Л и низколегированных сталей 20ГЛ и 20ГФЛ в дуговых электропечах сталей трубного сортамента, в мартеновской печи показало целесообразность применения CSiC-брикетов в технологическом процессе плавки.

Результаты сдаточного контроля плавок стали 110Г13Л, выплавленных по разработанной технологии, показал, что 35-40% крестовин сдается по первой группе качества и 40-45% крестовин – по второй группе качества, что объясняется уменьшением «переокисленности» металлической ванны и режимом раскисления стали алюминием.

Механические свойства металла отливок из сталей 20ГЛ и 20ГФЛ по данным сдаточного контроля соответствуют требованиям ТУ 24.05.486-82, что подтверждает целесообразность выплавки стали с заменой чугуна CSiC-брикетами.

Применение CSiC-брикетов в мартеновском процессе взамен антрацита и 50% чугуна не только позволяет снижать себестоимость стали, но и получать трубы по своему качеству, удовлетворяющие требованиям отечественных и зарубежных нормативных документов.


Авторские права на публикуемые материалы принадлежат "ООО АМЮС".
Перепечатка любых частей документов, иллюстраций или статей данного сайта
без разрешения руководства компании запрещена
Патентным Законом Российской Федерации.
МОСКВА    2004 -2005