ПРЯМОЕ ЛЕГИРОВАНИЕ

 

Получение ферросплавов и лигатур является наиболее энерго-, трудо- и материалоемким производством в чер­ной металлургии. При этом операции загрузки шихты, плавления и восста­новления, разливки, грануляции, дробления, упаковки ферросплавов не только требуют больших затрат труда, но и сопровождаются потерями метал­ла1 и интенсивным пылевыделением. При разработке технологических при­емов получения легированных сталей приходится учитывать, с одной сторо­ны, высокую температуру плавления ряда ферросплавов, а с другой —за­метные колебания их плотности (табл. 14.2). В связи с этим металлурги ведут активный поиск путей создания технологий легирования, которые по­зволяли бы проводить прямое легиро­вание из сырых материалов, минуя стадии производства ферросплавов. В ряде случаев такие пути уже найдены. В качестве сырых материалов, исполь зуемых для прямого легирования

 

1 Особенно велики потери марганца; об­щие потери марганца в процессе обогащения и выплавки марганцевых сплавов превышают 50%.

 

 

Таблица 14.2.Температура плавления и плотность основных ферросплавов

Сплав '„л, 'С р, г/см3
Феррохром:    
низкоуглеродис­тый 1560-1670 1640-1740* 7,1-7,4* До 7,15
среднеуглеродис-тый ФХ100 1400-1580 5-7
высокоуглеродис­тый ФХ850 1400-1660 5-7
Хром металлический 1830-1870 7,2
Ферровольфрам 1640-2500 13,8-15,5
Ферромолибден 1550-1900 9,0-9,2
Феррованадий 1470-1570 6,7-7,0
Феррониобий (40—50 % Nb) 1750-1800 6,75-7,9
Ферробор 1470-1700 5,6-5,8
Лигатуры хромо-марганцевые 1290-1630 6,7-7,6
* Содержание хрома < 80 %.

 

применяют конвертерный ванадиевый шлак (18-19 % V2O2), молибденовый концентрат (82-90 % МоО3), хромо­вую руду (45-53 % Сг2О3), ниобиевый концентрат (38-43 % Nb2O3) и др. Эти материалы вводят в металл раз­личными способами (на дно сталераз-ливочного ковша при выпуске, на шлак в печь, путем вдувания в глубь металла в печи или в ковше и т. п.). Материалы вводят обычно или в виде порошка, или в виде брикетов, в со­став которых кроме основного мате­риала вводят сильные восстановители (алюминий, кальций и т. п.), с тем чтобы в момент контакта материала с расплавленным металлом протекали реакции восстановления: например, 3V2O5 + 10А1 -> 6[V] + 5А12О3, МоО3 + 2А1 -»[Мо] + А12О3 и др.

Для таких элементов с относитель­но невысоким химическим сродством к кислороду, как Мп, Сг, некоторое повышение содержания легирующих может быть обеспечено путем взаимо­действия смесей или шлаков с желе­зом (в пределах, ограниченных кон­стантой равновесия). Например, для реакции (MnO) + Fe = (FeO) + [Mn]

К= a(Fe0) • [Mn]/a (Mn0),

т. e. [Mn] = К a(Mn0)/a(FeO)

При введении в ванну марганецсо-держащих добавок повышается a(MпО) и соответственно возрастает содержа­ние марганца в металле. Сквозное из­влечение ценных легирующих эле­ментов при прямом легировании обычно выше, чем при использова­нии ферросплава. Недостатком мето­да являются нестабильность получае­мых результатов, большие колебания степени восстановления в зависимос­ти от условий выплавки, особеннос­тей выпуска из агрегата данной плав­ки, количества и состава попавшего в ковш шлака и т. п. Однако этот недо­статок практически исчезает по мере развития методов внепечной обработ­ки, особенно методов, включающих предотвращение попадания конечно­го шлака в ковш, длительное переме­шивание металла со шлаком, подо­грев металла и шлака в процессе пе­ремешивания и т. п.

Наиболее рационально в качестве восстановителя использовать углерод:

С + МпО = Мп + СО,

ЗС + Сг2О3 = 2Сг + ЗСО,

ЗС + V303 = 2V + ЗСО,

2С + NbO2 = Nb + 2CO,

5С + Nb2O5 = 2Nb + 5СО и т. д.

При наличии в ванне углерода об­работка металла вакуумом или инерт­ными газами сдвинет вправо равнове­сие реакции (М?О) + [С] = СОГ + [Me]:

На этом основано, например, пря­мое легирование металла хромом, ни­обием и др. Учитывая высокую эконо­мичность прямого легирования, ме­таллурги изыскивают возможности использования всех материалов — от­ходов различных производств — в слу­чае, если эти материалы содержат за­метное количество ценных легирую­щих примесей.

В некоторых случаях для упроще­ния технологии и повышения степени-

использования ферросплавов приме­няют так называемые экзотермичес­кие смеси, экзотермические ферро­сплавы или экзотермические брикеты. В состав экзотермических смесей для изготовления брикетов входят обыч­но: порошок материала, содержащего лигатуру (порошок феррохрома, фер­ромарганца, ферровольфрама и т. п.); руда (марганцевая, хромовая и т. п.); связующие добавки (например, жид­кое стекло), а также небольшие коли­чества сильного восстановителя (на­пример, порошка алюминия) и силь­ного окислителя (например, натрие­вой селитры NaN03).

Выделяемого при взаимодействии экзотермических смесей тепла доста-

точно не только для быстрого рас­плавления материала, но и для ком­пенсации затрат тепла на восстанов­ление входящих в состав смеси ок­сидов. Эффективность применения экзотермических ферросплавов оп­ределяется некоторым снижением расхода ферросплавов и дополни­тельным восстановлением компо­нентов из руд. При этом, однако, приходится учитывать дополнитель­ные затраты на дробление, смеше­ние, брикетирование, а также на хра­нение взрывоопасных окислителей. Обычно экзотермические ферро­сплавы применяют на агрегатах не­большой емкости при обработке не­больших масс металла.

 








Дата добавления: 2015-06-22; просмотров: 759;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.005 сек.