Непрерывная разливка сортовой заготовки
  Раздел 2.1.2

Осаждающее раскисление стали

Осаждающее раскисление заключается в том, что растворенный в стали кислород переводят в нерастворимые оксиды элементов-раскислителей. Последние различными способами вводят непосредственно, в жидкий металл. Этот способ раскисления широко распространен главным образом благодаря простоте его реализации. Основным его недостатком является то, что требуется значительное время и организация специального режима принудительного перемешивания металла для удаления образовавшихся неметаллических включений и ассимиляции их шлаком. Сильное влияние на скорость всплывания неметаллических включений в стали оказывает размер частиц. Вместе с тем, практика внепечной обработки показала, что, несмотря на относительно малый размер продуктов раскисления, например, алюминия, его оксиды довольно быстро покидают жидкий металл. Как отмечает Г. Кнюппель [167], удаление продуктов раскисления при вводе в металл сплавов силикокальция и силикомарганца, а также кремния происходит крайне медленно. В этих случаях снижение суммарной концентрации кислорода в стали сравнительно невелико и существенно зависит от продолжительности выдержки металла в ковше. Силикатные включения, даже если они имеют большие размеры, плохо удаляются из расплава, поэтому для производства стали высокой чистоты необходимо стремиться к тому, чтобы их образование в расплаве было в значительной степени подавлено. Для этого к моменту ввода кремния необходимо иметь низкое содержание кислорода в стали.

При добавке кремния и алюминия в сталь рекомендуется сначала вводить в достаточном количестве алюминий, чтобы связать и удалить большую часть кислорода и только потом присаживать кремний. В результате высокой скорости удаления включений глинозема их содержание в стали после раскисления не зависит от исходной концентрации кислорода, а если она велика, то это способствует образованию крупных конгломератов включений, которые удаляются достаточно быстро. В противном случае, в зависимости от исходного количества кислорода, образуются более или менее грубые алюмосиликаты, которые медленнее удаляются из жидкой стали.

Результаты промышленных экспериментов показывают, что при раскислении стали алюминием в ковше содержание кислорода к концу выпуска плавки в результате быстрого всплытия глиноземистых включений достигает 15 % от начального. Процесс удаления же силикатных включений более продолжителен и при раскислении стали кремнием происходит снижение исходного содержания кислорода, в лучшем случае, на 50 % и, как правило, при более высокой конечной его концентрации.

В случае диффузионного раскисления металл выдерживают под жидкоподвижным раскисленным шлаком. При этом по мере приближения системы к состоянию термодинамического равновесия концентрация кислорода в стали уменьшается, приближаясь к равновесной со шлаком. Этот процесс протекает за счет диффузии кислорода из металла в шлак.

Раскислительная способность шлака по отношению к металлу определяется следующими основными факторами: активностью оксидов железа в шлаке; химическим составом шлака; температурой, которая определяет величину коэффициента распределения кислорода между шлаком и металлом; фактическим содержанием кислорода в стали.

Величина активности оксидов железа в шлаке при неизменной его концентрации может меняться в широких пределах в зависимости от содержания в шлаке основных и кислотных оксидов. При повышении температуры величина коэффициента распределения кислорода между шлаком и металлом уменьшается. Поэтому повышение температуры при прочих равных условиях приводит к росту окислительной способности шлака.

При уменьшении концентрации оксида железа в шлаке можно достичь довольно низкой равновесной концентрации растворенного в стали кислорода. Расчеты показывают, что при температуре системы 1560 oС рафинировочный шлак состава CaO-Al2O3-CaF2 с содержанием оксида железа менее 1,5 % обеспечивает равновесное содержание кислорода в металле ниже 0,0020%.

Преимущество диффузионного раскисления перед осаждающим состоит в том, что продукты раскисления не загрязняют металл. Однако реализация такого способа требует дополнительного расхода шлакообразующих материалов, энергии и приводит к существенному увеличению продолжительности рафинирования стали, а также снижает показатель стойкости огнеупоров рабочего слоя ковша.

  Раздел 2.1.2
РЕКЛАМА НА САЙТЕ

КНИГИ ПО МЕТАЛЛУРГИИ