ВНЕПЕЧНАЯ ОБРАБОТКА СТАЛИ
В тех случаях, когда технологические операции, обеспечивающие получение металла требуемого качества, непосредственно в самом агрегате приводят к потере его производительности, их выполняют во вспомогательной емкости (ковше или др.), т. е. переводят в разряд внепечной, или вторичной, металлургии. Основную цель вторичной металлургии можно сформулировать как осуществление ряда технологических операций в специальных агрегатах быстрее и эффективнее по сравнению с решением аналогичных задач в обычных сталеплавильных печах.
В настоящее время методами внепечной металлургии обрабатывают сотни миллионов тонн стали массового назначения. Установки для внепечной обработки имеются практически на всех заводах качественной металлургии. Обработке подвергают металл, выплавленный в мартеновских печах, дуговых печах и конвертерах. О масштабах применения методов вторичной металлургии и причинах этого можно судить, отталкиваясь от следующих конкретных проблем.
1. Внепечная обработка и разливка.Практика показала, что эффективная работа установок непрерывной разливки обеспечивается лишь в тех случаях, когда мы имеем дело с чистой (прежде всего по содержанию серы) сталью стандартно-высокого качества по составу и температуре от плавки к плавке. Внепечная обработка стали обеспечивает эти условия.
2. Внепечная обработка и работа конвертеров.Переход в конвертерном производстве на использование более дешевого низкокремнистого и маломарганцовистого чугуна (малошлаковая или безшлаковая технология конвертерной плавки) эффективен лишь в том случае, когда выпускаемый из конвертера металл дополнительно рафинируется вне агрегата. Это рафинирование обеспечивает внепечная обработка.
3. Внепечная обработка и ферросплавы.При наличии внепечной обработки можно использовать более дешевые и менее дефицитные ферросплавы, в частности высокоуглеродистые ферросплавы при производстве низкоуглеродистых марок стали.
4. Внепечная обработка и прямое легирование.При организации методов внепечной обработки появляется возможность во многих случаях использовать способы прямого легирования или обходиться вообще без расхода ферросплавов (путем использования природно-легированных руд, шлаков ферросплавного производства и отходов других производств, таких, например, как абразивное и др.).
5. Внепечная обработка и работа дуговых печей.При наличии внепечной обработки возрастает эффективность использования нового мощного электротехнического оборудования (прежде всего трансформаторов), обеспечиваются условия для достижения высокой производительности труда, что особенно важно при высоком уровне заработной платы. Кроме того, появляется возможность иметь более компактно спланированные цехи, облегчаются условия для улавливания вредных пылегазовых выделений и выбросов и др.
6. Внепечная обработка и новые марки стали.Разработка и совершенствование методов внепечной обработки способствуют появлению и организации производства новых марок стали с особо низким (< 0,01 %) содержанием углерода, низким (< 0,002 %) содержанием серы и весьма низким содержанием газов (IF-стали, некоторые новые марки нержавеющей стали и др.).
7. Внепечная обработка и эффективность использования металла. Вданном случае имеется в виду связь между качеством выплавляемого металла и надежностью получаемых из него изделий. О важности этой взаимосвязи можно судить на следующих примерах:
а) фактические нагрузки, действующие на металлоизделия, могут значительно отличаться от тех, которые приняты для расчета (в частности, расчеты формы и массы изделия);
б) свойства (качество) металла также могут отличаться от стандарта;
в) факторы, снижающие прочность (перегрузки, неоднородность материала и т. п.), часто носят форсмажорный (случайный) характер и предварительно не могут быть учтены;
г) принимаемые на стадии конструирования меры предосторожности подчинены принципу, в соответствии с которым испытываемые деталями, изделиями напряжения должны быть ниже тех предельных напряжений, при которых может произойти разрушение или возникнуть пластическая деформация: [ ] = пр/[п], где [ ]— допускаемые напряжения; пр — предельно допустимые напряжения; [п] — нормативный коэффициент запаса прочности (или коэффициент безопасности).
При статических нагрузках в качестве величины апр берутся значения предела прочности для хрупких материалов и предела текучести для пластичных материалов.
Величина коэффициента [п] складывается из ряда составляющих — частных коэффициентов запаса, каждый из которых отражает влияние какогото фактора, т.е. [п] = [п1] • [п2] ∙ [п3].... Обычно величина [п1] отражает отклонение реальных механических характеристик, колебания нагрузок, т. е. значение [п1] от деятельности металлургов (от технологии производства металла) не зависит. Коэффициент [п2] учитывает неоднородность материала (от металлургов очень зависит), недостатки механической обработки и т.п. Коэффициент [п3] учитывает условия работы (эксплуатации) оборудования, степень ответственности изделия и т. п. Значения коэффициента [п2] колеблются в пределах 2—6, коэффициента [п3] — в пределах 1,0—1,5.
Внепечная обработка обеспечивает получение металла высокой чистоты, содержащего минимум газов и неметаллических включений, что позволяет заметно снизить величину коэффициента запаса. Практически это дает возможность " существенно снизить массу (расход) металла при изготовлении оборудования, уменьшить вес машин, станков и т. п. В свою очередь, это приводит к снижению расходаэнергии при работе этого оборудования и машин и т. д.
Таким образом, уверенность в качестве и надежности получаемого металла и его однородности при использовании методов внепечной обработки существенно возрастает.
8. Внепечная обработка и качество используемой металлошихты.Возможности получения стали той или иной степени чистоты существенно различаются для условий конвертерного и электросталеплавильного производств. Конвертерное производство имеет то преимущество, что шихта состоит в основном из жидкого чугуна, не содержащего обычно примесей цветных металлов (по крайней мере, заметного их количества). Однако чугун содержит некоторое количество таких примесей, как сера и фосфор. В настоящее время металлурги располагают проверенными на практике способами внепечной (внедоменной) обработки чугуна, обеспечивающими эффективное удаление серы и фосфора. Развитие комплексных технологий внепечной обработки чугуна и стали позволяет для каждой группы марок стали выбрать оптимальную технологию, включающую одну или несколько операций одновременно (в зависимости от требуемой чистоты стали по фосфору, сере, содержанию газов, примесей цветных металлов, а также от затрат на проведение отдельных операций в конкретных местных условиях).
Электросталеплавильное производство связано с использованием в качестве металлошихты в основном металлолома. Отдельные виды металлолома содержат заметную долю примесей цветных металлов. При этом часть этих примесей удаляется в процессе плавки и задерживается пылеулавливающими устройствами (например, цинк, свинец, кадмий и др.). Получают распространение технологии предварительной обработки металлолома с целью извлечения этих примесей. В данных случаях создаются комплексные технологии внепечной обработки металлолома и жидкой стали.
9. Внепечная обработка — основные технологические приемы.Современные сталеплавильные технологии с использованием методов внепечной обработки основываются на использовании следующих технологических приемов:
а) обработка металла вакуумом;
б) продувка металла инертными газами;
в) одновременная обработка вакуумом и инертными газами;
г) одновременная обработка вакуумом и продувка кислородом;
д) одновременная продувка инертными газами и кислородом;
е) обработка твердыми шлаковыми смесями;
ж) обработка жидкими шлаками;
з) одновременная обработка жидкими синтетическими шлаками и инертными газами;
и) комплексная обработка металла вакуумом, кислородом, инертными газами и шлаковыми смесями;
к) вдувание в глубь металла порошкообразных реагентов;
л) введение в глубь металла реагентов в виде композитных блоков, проволоки и т. п.
10. Распространение внепечной обработки стали.Перечисленные выше и многие другие достоинства сталеплавильных технологий с использованием методов внепечной обработки привели к тому, что на современном этапе развития металлургии работа сталеплавильных цехов немыслима без внепечной обработки; практически вся сталь, производимая в мире, подвергается тому или иному приему внепечной обработки.
Дата добавления: 2015-06-22; просмотров: 1396;