1.2 Метод выплавки стали марки Х12МФ
Выплавку данной марки стали производим методом переплава легированных отходов с окислением газообразным кислородом.
Схема выплавки ДСП-12 – Печь-ковш – разливка сифоном.
1.3 Общие положения выплавки
 |
Химический состав стали Х12МФ должен быть в соответствии с ГОСТ 5950-2000.
Выплавка исходного металла должна производиться методом переплава легированных отходов с окислением кислородом в электродуговой печи номинальной емкостью 6 тонн.
1.4 Требования к электродуговой печи.
Выплавка должна производиться в печи с хорошим или удовлетворительным состоянием подины, откосов, стен, свода, желоба, выпускного отверстия, охлаждающей арматуры, механического и электрического оборудования.
- Требования к металлу перед выпуском в ковш должны удовлетворять следующим требованиям:
металл выплавляемой марки стали по химическому составу доведен в печи, за исключением случаев, когда доводка химического состава производится в ковше (легирование титаном, доводка по углероду и т.д.);
температура металла в печи соответствует установленным пределам для данной марки стали (1570…1616 °С);
металл, налитый в стаканчик, перед выпуском дает усадку;
степень раскисленности шлака соответствует установленным визуальным признакам, а его жидкоподвижность обеспечивает сход вместе с металлом, за исключением случаев, когда по технологии выпуск или начало выпуска металла должны производиться без шлака.
1.5 Очистка и заправка печи.
После выпуска металла в ковш необходимо сразу же произвести очистку откосов при помощи баклуш (гребков по необходимости), после чего приступить к заправке откосов и подины заправочными материалами.
Заправка откосов и подины не обчищенных от остатков шлака и металла запрещается.
В качестве заправочных материалов следует применять периклазовый (магнезитовый) порошок, фракцией 5 мм; обожженный доломит – до 10 мм, хромопериклазовую крупку («половье») – до 10 мм, полдучаемую в результате дробления и помола отходов хромопериклазового кирпича.
Заправку печи следует производить:
- периклазовым порошком – для выплавки различных марок стали и сплавов, методом выплавки.
- хромопериклазовой крупкой в смеси с периклазовым поршком в соотношении 1:1-1:3, в данном случае содержание «половья» допускается больше (в зависимости от содержания хрома в стали).
При значительных повреждениях откосов допускается их заправка смесью периклазового порошка и жидкого стекла в соотношении 10:1.
При значительных повреждениях подины, слой заправки следует закрыть слоем извести.
После заправки печи необходимо осмотреть состояние выпускного отверстия и желоба и принять меры к приведению их в надлежащее состояние, а также осмотреть состояние стен, свода и, при необходимости, в дальнейшем произвести их ремонт.
 |
1.6 Расчет шихтовых материалов на плавку.
Перед завалкой шихты в печь, мастер по плавке обязан записать химический состав ферросплавов, шихты, номера вагонов или автомобилей с шихтой, номера корзин, произвести в плавильной карте расчет элементов, вносимых составляющими металлошихты.
Расчетное содержание углерода в металле перед продувкой кислородом должно быть в пределах 0,50…0,60%.
Содержание в металлошихте элементов не удаляемых в процессе выплавки металла не должно превышать значений заданного химического состава.
При расчете мастер должен знать химический состав шихтовых материалов и руководствоваться следующими требованиями (переплав кислородом):
- содержание углерода по расплавлении шихты, вносимое металлошихтой и углеродосодержащими добавками (ферросплавами, электродным боем, крупкой, кусковым коксом из расчета не более 15 кг/т, огарками угольной футеровки, алюминиевых электролизеров не более 20 кг/т) должно быть 1,30…1,60%;
- масса металлошихты, которая будет присаживаться в металл после продувки кислородом, должна определяться из расчета 50…200 кг/т шихты в завалке.
Перед завалкой производится осмотр электродов. Электроды должны быть без ниппельных гнезд и трещин.
1.7 Завалка шихтовых материалов в печь.
Перед началом завалки сталевар обязан принять от бригадира (мастера) шихтового пролета точное количество и местонахождение мульд
(корзины) с шихтой и мульд с ферросплавами, предназначенными для завалки и ведения плавки, записать их количество (номер корзины) в плавильную карту.
Сталевары обязаны перед завалкой ознакомиться с состоянием погрузки шихты в корзину, не допускается наличие выступающих за ее края концов и свешивания стружки. При опускании корзины в печь необходимо следить, чтобы корзина не раскачивалась и не задевала стенки печи. Затвор печи следует открывать на высоте ее нижней части не более 0,5 м от подины.
Углеродосодержащие добавки следует присаживать на подину печи в «колодцы» по электроды в первой половине плавления.
После завалки шихты песочный затвор должен быть очищен от стружки и мусора и плотно перекрывать зазор между сводом и верхом печи.
Присадку шлакообразующих в завалку следует производить после завалки первой порции мелкой шихты, причем часть смеси (не более 1/3) дается на подину печи перед завалкой, а оставшаяся смесь присаживается в первые 20-30 минут плавления в «колодцы».
 |
1.8 Плавление.
После завалки шихты перед включением печи сталевар совместно с дежурным персоналом службы механика и электрика обязан осмотреть и проверить исправность систем водяного охлаждения, отводов газа из печи, механического и электрического оборудования и произвести опрессовку водоохлаждаемой арматуры, о чем делается соответствующая отметка в плавильной карте.
Перед включением печи необходимо проверить состояние (наличие сколов, трещин, качество ниппельных гнезд) и длину электродов. Электроды должны быть без видимых повреждений, а их длина обеспечивать проведение всей плавки без наращивания. При необходимости замену электродов или их наращивание следует производить перед включением печи после завалки шихты или в начале периода плавления.
Включение печи на плавках «переплавом с кислородом» особенно низкоуглеродистой стали при наличии трещин и сколов на конце хотя бы одного электрода, ниппеля или ниппельного гнезда не допускается.
Плавление шихтовых материалов следует производить на максимальной мощности трансформатора.
Выпускное отверстие печи должно быть заделано в первые 20 мин плавления.
Порог завалочного окна следует заправлять в первой половине плавления, при этом высота заправочных материалов должна обеспечивать уровень жидкого металла и шлака не выше нижнего уровня выпускного отверстия при нормальном положении печи.
В процессе плавления шихту и ферросплавы следует периодически стаскивать с откосов в жидкий металл или в середину ванны, поднимая
электроды, когда эта операция грозит их поломкой.
Перемешивание жидкого металла следует производить ошлакованными гребенками после стаскивания кусков шихты и погружения их в металл в следующей последовательности: в начале шлак разгоняется гребком в ту или другую сторону (как правило от первого электрода ко второму) и после образования на нем пленки шлака, гребок с силой погружается на возможно большую глубину в направлении от завалочного окна к заднему откосу и обратно.
Допускается применять газообразный кислород при давлении не более 8 кгс/см2 после расплавления не мене 80% шихты (определяется визуально мастером и сталеваром) в течении 10…15 мин при включенной печи.
После расплавления шихты и перемешивания металла не меньше чем двумя гребками следует отобрать пробу на химический анализ.
Содержание углерода в первой пробе должно быть в пределах 0,55…0,60%.
В случае низкого содержания углерода по расплавлении следует снять шлак, произвести науглероживание металла и после наведения шлака отобрать повторную пробу на углерод.
Периодом плавления считается время от момента включения печи после завалки шихты до момента получения содержания углерода 0,50…0,60% и, при необходимости, других элементов, удовлетворяющих требованиям проведения следующего периода плавки, и начала подачи кислорода в металл.
 |
1.9 Окислительный период
Продувку металла кислородом следует начинать при содержании углерода 0,50…0,60% по расплавлении шихты.
Давление кислорода во время продувки металла должно быть не менее 7 кгс/см2.
Вторую пробу на химический анализ следует отбирать во время продувки сразу после появления пламени в печи.
Продувка прекращается по достижении содержания углерода не более 0,15%, что обеспечивает проведение легирования, и получения заданного химического состава стали.
Отбор проб металла после продувки кислородом следует производить сразу по окончании продувки.
После продувки и отбора проб, в металл вводится на рукоятке кусковой алюминий из расчета 1 кг/т. Затем присаживается шихта выплавляемой или близких по химическому составу марок стали до 20 кг/т, затем феррохром, известь 10…20 кг/т и раскислители из расчета: до 10 кг/т кускового 45% ферросилиция (ферросиликохрома ФСХ40) или до 5 кг/т порошка 65…75% ферросилиция и 1…2 кг/т порошка алюминия.
Все раскислители должны присаживаться в смеси с известью в соотношении 1:1. После расплавления раскислительных смесей окислительный шлак полностью снимается и наводится известково-глиноземистый.
 |
1.10 Внепечная обработка стали на установке печь-ковш
Все ферросплавы и шлакообразующие материалы должны быть воздушно сухими.
При подготовке установки ковш-печь к приёму плавки необходимо проверить:
– исправность всех механизмов, органов управления установки и блокировок;
– исправность и работоспособность весов сталевоза;
– работоспособность донных пробок для продувки металла аргоном;
– состояние электродов и электрододержателей;
– обеспечение установки электроэнергией и аргоном;
– работоспособность системы бункеров и наличия в них ферросплавов и других материалов;
– работоспособность трайб-аппаратов;
– наличие пробоотборников и термопар.
Мостовым краном сталеразливочный ковш подают на сталевоз, подручный сталевара установки внепечной обработки стали подсоединяет аргонопровод, и сталевар установки внепечной обработки стали начинает подачу аргона через пробки в днище сталеразливочного ковша.
После приёма плавки в сталеразливочный ковш и установки его в рабочую позицию «печь-ковш» для предотвращения подсоса атмосферного воздуха, свод установки ковш-печь должен плотно лежать на сталеразливочном ковше.
Возникающие течи воды из водоохлождаемых элементов установки печь-ковш должны немедленно устраняться в промежутках между плавками.
При попадании в печь-ковш печного шлака в количестве, превышающем 1/2 части от массы шлакообразующих (контролируется визуально), сразу после выпуска плавки, производится слив излишков шлака через край сталеразливочного ковша в шлаковую чашу или аварийную ёмкость. Слив шлака производится под наблюдением персонала участка внепечной обработки или раздаточного пролёта.
Интенсивность продувки металла аргоном выбирается таким образом, чтобы не оголялось зеркало металла из-под шлака. Расход аргона составляет от 15 м3 /час до 35 м3/час. Наибольший расход соответствует времени присадки ферросплавов и науглероживателя. В этот период допускается оголение зеркала металла из-под шлака.
Количество шлака должно обеспечивать незначительное оголение металла в зоне продувки (продувочное пятно не более 0,5 м в диаметре для принятой интенсивности продувки), устойчивое и бесшумное горение дуг, защиту водоохлаждаемых элементов установки от прямого излучения дуг, теплоизоляцию металла и удовлетворительное проведение технологического процесса. Наведение рафинирующего шлака производят присадками порошкообразной извести, комовой извести и плавикового шпата в
количестве. Количеств 
о присаживаемых шлакообразующих зависит от необходимого конечного химического состава и должно согласовываться с нормами расхода на каждую конкретную марку стали. Для повышения стойкости футеровки ковшей перед внепечной обработкой допускается присадка магнезитового порошка в количестве до 40 кг/плавку. С целью ускорения процесса внепечной обработки, экономии шлакообразующих материалов, допускается производить долив шлака из ковша после разливки стали. Отсев извести и комовой извести допускается использовать в случаях отсутствия порошкообразной извести или неудовлетворительного ее качества.
Основным шлакообразующим материалом является порошкообразная известь фракции 0…10 мм. Присадка порошкообразной извести производится через пневмокамерную установку. Максимальная разовая порция не должна превышать 250 кг. С целью ускорения процессов формирования рафинировочного шлака и десульфурации допускается увеличивать разовую порцию порошкообразной извести до 300 кг, при удовлетворительной продувке аргоном. Требования к порошкообразной извести: содержание CaO+MgO должно быть не менее 90…92 %, MgO не более 6 %, SiO2 не более 2,0 %, S не более 0,06 %, Р не более 0,10 %, фракция материала 0…10 мм.
Произвести раскисление шлака. Использовать порошок кокса, инжектируемый на поверхность шлака с помощью пневмокамерной установки равномерно по всему зеркалу шлака порциями 10…100 кг в зависимости от заданного содержания углерода в выплавляемой марке стали. Для более глубокого раскисления рафинировочного шлака допускается использовать чушковый, гранулированный, порошкообразный алюминий.
Допускается использовать в качестве раскислителя шлака кусковой силикокальций фракции 10…50 мм, а также проволоку с порошкообразным наполнителем – SiCa, FeCa, С в количествах, обеспечивающих наведение хорошо раскисленного белого шлака.
Поскольку шлак не может быть оперативно проанализирован на химический состав, необходимо ориентироваться на другую информацию, которая основана на визуальной оценке внешнего вида шлака.
Проба шлака отбирается посредством погружения на глубину, не превышающую толщину шлакового расплава металлического стержня либо трубки (например: длиной до 2,5м и диаметром 15…20 мм). Длительность погружения 1…2 секунды. Оценка проводится по остывшей пробе шлака.
Произвести отбор пробы металла №1. После получения анализа химического состава произвести, при необходимости, корректировку содержания углерода, кремния и марганца из расчета получения целевого значения.
Дальнейшую обработку металла необходимо вести исходя из следующих требований: конечное рекомендуемое содержание серы, должно быть:
- не более рекомендуемого значения, оговоренного в технологической
карте и соответствующем приложении к ней для данной марки стали;
- должно быть обеспечено поддержанием основности и окисленности шлака в необходимых пределах присадками порошкообразной или комовой извести и раскислением шлака.
При необходимости производятся повторные корректировки химического состава металла по углероду, марганцу и кремнию по результатам анализа пробы № 2 (3), отбираемых через 5 или 10 мин (в зависимости от количества присаживаемых ферросплавов).
Окончательную корректировку по содержанию углерода, марганца и кремния, вне зависимости от количества присаживаемых ферросплавов производить не позднее, чем за 10 мин до окончания доводки стали.
За 6…8 мин до окончания доводки нагреть металл на 3…5 ºС выше рекомендуемой температуры в ковше, отключить дуговой подогрев и ввести с помощью трайб-аппаратов SiCa или FeСа проволоки. При необходимости корректировки содержания кремния на 0,01…0,02 % допускается замена феррокальциевой проволоки на силикокальциевую.
Во время введения любого из видов проволоки с порошкообразным наполнителем интенсивность продувки металла устанавливается минимальной для исключения выноса непрореагировавшей проволоки на поверхность металла или в шлак.
Подогрев металла во время и после ввода любого из видов проволоки исключается. Количество вводимой SiСа и FeCa-проволоки определяется исходя из остаточного содержания Al в последней пробе. После ввода SiСа-проволоки продувка металла осуществляется в течение 2…3 минут без оголения зеркала металла.
После окончания продувки и извлечения фурмы из ковша произвести измерение температуры стали, которая должна быть 1520±5 °С. После получения температуры в необходимых пределах для данной марки стали в ковш, для утепления, даётся вермикулит, который должен закрывать всю поверхность металла. Также для утепления и наводки шлака после обработки на печь-ковше даётся шамот с расходом до 5 кг/т. Ковш с металлом вывозится из под стенда печь-ковша, накрывается теплоизолирующей крышкой и передаётся на участок разливки.
 |
Порядок введения раскислителей и легирующих.
Кремний.
Легирование предварительно раскисленного металла, дающего усадку, осуществляем ферросилицием. Кусковой ферросилиций 3 класса крупности присаживается в ковш, через 5 минут необходимо тщательное перемешивание металла. Порошок ферросилиция присаживается вдуванием в печь-ковш в конце восстановительного периода для более полного раскисления шлака и корректировки состава металла.
Марганец.
Легирование расплава можно производить кусковым ферромарганцем, присаживая его в восстановительный период на дно ковша при выпуске нераскисленного металла из печи. Крупность кусков не более 60мм.
Хром.
Для легирования применяем феррохром кусковой. Присаживаем в ковш с металлом одновременно с наведением восстановительного шлака в предварительно раскисленный металл. Феррохром должен присаживаться в прокаленном докрасна состоянии. Возможно, также применение металлического хрома.
Молибден
Для легирования применяем ферромолибден кусковой. Присаживаем в ковш с металлом одновременно с наведением восстановительного шлака в предварительно раскисленный металл.
Ванадий
Для легирования применяем феррованадий. Присаживаем в ковш с металлом одновременно с наведением восстановительного шлака в предварительно раскисленный металл.
 |
1.11 Выпуск металла
Выпуск производится в подогретый ковш.
Выпуск металла производится со шлаком. Шлак должен покрывать всю поверхность металла в ковше. Температура металла в ковше должна быть 1530…1570°С.
Металл в ковше продувается аргоном не менее 3 минут.
Температура металла в ковше должна быть:
- до продувки аргоном – 1550…1570°С;
- после продувки аргоном – 1530…1550°С.
1.12 Разливка стали
Разливку стали проводим в сквозные уширенные кверху изложницы через сталеразливочный канал с диаметром в ковшевом
стакане 90 мм, в плитах 70 мм, в стакане – коллектора 40 мм.
При разливке металл в прибыли, после наполнения ее не менее чем на 2/3 высоты, утепляется люнкеритом. Расход люнкерита 2 кг/т.
Ковш с металлом должен устанавливаться над центровой таким образом, чтобы отверстия стакана ковша и воронки центровой находились на одной вертикальной прямой.
Струя металла в течение разливки должна быть ровной, неразбрызгивающейся, непрерывной и нарастающей, обеспечивающей
спокойную поверхность поднимающегося металла. Для предотвращения образования плен в нижней части слитка отверстие стакана ковша плавно открывают на 1/3…1/2 толщины струи и такой струёй наполняют изложницы в течение 10…20с. Затем скорость разливки постепенно увеличивают, приоткрывают «контрольную» изложницу и наполнение регулируют по виду «зеркал» поднимающегося металла в «контрольной» изложнице.
Продолжительность наполнения изложниц и прибыльных надставок должна регламентироваться температурой металла, маркой стали. Конструкционные марки стали следует разливать с «чистым зеркалом», с половины высоты изложницы допускается лёгкая плёнка. Продолжительность наполнения металлом прибыльной надставки должна составлять не менее 50% времени наполнения изложницы.
Во время разливки стали «контрольная» изложница должна быть приоткрыта, остальные закрыты листами жести. При отсутствии тонкой рамки допускается в «контрольную» изложницу бросать щепки.
 |
1.13 Техника безопасности
При выполнении работ, связанных с подготовкой и использованием материалов, механизмов электропечи, инструмента и приспособлений, а также выполнении технологических операций при выплавке металла в электропечи и выпуске его в ковш, должны соблюдаться требования инструкции по безопасности труда для сталевара и подручного сталевара.