Технічні науки / Металургія

Григор’єв С.М., Іванов В.І., Нестеренко Т.М., Моісейко Ю.В.

Запорізька державна інженерна академія

ПРО ЗАСТОСУВАННЯ ХРОМВМІСНИХ БРИКЕТІВ

ДЛЯ ЛЕГУВАННЯ СТАЛІ

Одним з найбільш поширених легуючих елементів у металургії сталі є хром, що має серед 3d-перехідних металів найбільш високу температуру плавлення. Хром має особливі антикорозійні властивості, входить до складу легованих і високолегованих сталей і сплавів, зокрема на залізній основі. Концентрація хрому в сталі залежить від її призначення та змінюється від десятих часток відсотка до 30…40%.

В даний час зростання обсягів виробництва легованих сталей зумовлює підвищення випуску феросплавів на основі хрому.

Аналіз динаміки виробництва та споживання феросплавів на основі хрому сталеплавильними і сталеливарними підприємствами свідчить про наявність передумов і необхідність вдосконалення якості легуючих матеріалів на основі хрому та технології їх додавань до сталі.

Практика одержання та використання губчастих легуючих матеріалів методами порошкової металургії підтверджує перспективність даного напряму в металургії [1].

Оскільки процеси утворення карбідів одержують розвиток на відновних стадіях та ймовірність одержання безвуглецевого продукту на гетерогенній стадії є малою [2,3], тому підвищення вмісту оксидів хрому у складі шихти не змінює форми присутності провідних елементів у цільовому продукті, а призводить до його дорожчання.

З урахуванням виявленої закономірності розроблено технологічні параметри одержання хромвмісних брикетів для легування сталі в гетерогенній системі без появи оксидних фаз.

Технологічний регламент, розроблений щодо одержання хромвмісних брикетів із заданими властивостями для використання як легуючого матеріалу, виявив ряд чинників, що враховуються під час оцінки економічної ефективності, як у виробництві феросплавів, так у їх застосуванні. До таких чинників слід віднести суттєве зниження витрати електроенергії, оскільки процес відновлення та утворення карбідів провідних елементів рудної сировини здійснюють не руднотермічним плавленням, а у гетерогенній системі методами порошкової металургії. Виключення операції оброблення значних плавлених злитків на дрібні частини також зменшує собівартість переділу відновлення рудних концентратів.

Під час використання хромвмісних брикетів як легуючого матеріалу суттєво скорочується тривалість розчинення провідного елементу в розплаві, що сприяє зниженню угару легуючих елементів і збільшує продуктивність основних металургійних агрегатів, а, отже, зменшує собівартість плавильного переділу.

В процесі застосування хромвмісних брикетів встановлено певний взаємозв’язок між формою присутності провідних елементів і їх засвоєнням розплавом сталі. Дослідженнями виявлено існування тільки простих оксидних і карбідів сполук на всіх стадіях перетворень. Ймовірно, це пов’язано з відносно низьким вмістом супутніх залізовмісних домішок у хромовій руді. Наявність в шихті приблизно половини складу шлакоутворюючих оксидів перешкоджає утворенню складних оксидів шпінельного типу, оксикарбідів і тригональних карбідів, які утворюються під час виплавляння вуглецевого ферохрому або одержання високохромового сплаву з технічного оксиду хрому й оксиду заліза в гетерогенній системі. Така карбідна форма присутності провідного легуючого елементу в брикеті різко знижує його окислювальний потенціал під час додавання хрому до розплаву сталі.

Хромвмісні брикети, що містять 30% легуючого елементу, завантажували на черінь печі під металеву частину шихти індукційного плавлення. Виплавляння порошкового металу проводили за діючою технологічною інструкцією без будь-яких змінювань. Доведення розплаву сталі до заданого хімічного складу проводили стандартними феросплавами марки ФХ800, ФМо60 і ФВд75. Найбільш раціональна витрата брикетів під час виплавлення сталі марок Х12-МП і Х12МФ-МП становить 50…120 кг/т сталі. Розчинення хрому відбувається практично одночасно з рештою шихти, а засвоєння його розплавом сталі сягає 92…95%.

При виплавці високохромових сталей ефективними є варіанти додавання брикетів разом із завантаженням металевої шихти перед продуванням розплаву сталі киснем після видалення шлаку. Обсяг брикетів, що вводять, дорівнює 400…2500 кг на плавку залежно від вмісту хрому в шихтових матеріалах.

Результати випробувань виплавлення сталі із застосуванням хромвмісних брикетів щодо засвоєння хрому, вмісту вуглецю та фосфору показали, що їх можна використовувати замість середньовуглецевого ферохрому за ГОСТ 4757-79 марки ФХ100 – ФХ400. Засвоєння хрому рідкою сталлю з брикетів за періодами плавки коливається залежно від способу додавання до розплаву в межах 87…93%.

Література:

1. Острик П.Н., Гасик М.М., Пирог В.Д. Металлургия губчатых и порошковых лигатур. – Киев: Техника, 1992. – 128 с.

2. Острик П.Н., Гасик М.М., Попов А.Н. Термодинамика восстановления и карбидообразования в системе Cr – O – C // Известия вузов. Черная металлургия. – 1986. – № 10. – С. 2-4.

3. Острик П.Н., Гасик М.М., Попов А.Н. Термодинамика восстановления и карбидообразования в системе Fe – Cr – O – C // Известия вузов. Черная металлургия. – 1987. – № 4. – С. 1-4.