Обработка стали

Описание

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.

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.

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.

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.

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.).

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.

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.).

Эффективность использования металла

В данном 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:   [σ] = σпр/[n],   где   [σ]— допускаемые напряжения; предельно допустимые напряжения; [n] — нормативный    коэффициент    запаса прочности   (или   коэффициент   безопасности).

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).

Основные технологические приёмы внепечной обработки

Современные сталеплавильные технологии с использованием методов внепечной обработки  основываются  на  использовании следующих технологических приемов:

  • продувка металла инертными газами;
  • одновременная обработка вакуумом и инертными газами;
  • одновременная продувка инертными газами и кислородом;
  • обработка твердыми шлаковыми смесями;
  • обработка жидкими шлаками;
  • одновременная обработка жидкими синтетическими  шлаками и инертными газами;
  • комплексная обработка металла вакуумом, кислородом, инертными газами и шлаковыми смесями;
  • вдувание в глубь металла порошкообразных реагентов;
  • введение в глубь металла реагентов в виде композитных блоков, проволоки и т. п.

Распостранение 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.