» » Особенности легирования мартеновской стали 38ХНМ молибденом металлизованного концентрата
17.01.2015

Для выплавки стали 38ХНМ в мартеновском цехе Донецкого металлургического завода была поставлена опытная партия KMM массой 79,70 т по техническим условиям ТУ 48-01.05-47/0-80 Содержание молибдена в опытной партии колебалось в пределах 54...62% мас. (среднее 59,5); меди 0,25...0,33 % мас.; серы 0,110...0,137 % мае.; (среднее 0,123); вольфрама 0.47.. .0,79 % мае.; оксида кремния 2,7...3,7 % мас.; углерода 2,20...4,22 % мае. (среднее 3,45). Плотность концентрата определялась Донецким металлургическим заводом расчетным путем 1,73...2,5 г/см3 (среднее 2,2). Химический состав использованных материалов концентрата (КМо), стандартного ферромолибдена (ФМо6О), поставляемых из ЧЭМКа и KMM приведены ниже в табл. 9.14.
Особенности легирования мартеновской стали 38ХНМ молибденом металлизованного концентрата

В опытной партии KMM в сравнении ФМо 60 отмечалось повышенное содержание серы, оксида кремния, углерода, пониженное содержание меди и колебание содержания основного элемента до 8%абс. Опытные плавки стали 38ХНМ выплавляли в 150-тонных мартеновских печах, работающих в скрап-рудным процессом, в соответствии с требованиями технологической инструкции TH-1-М-76 Донецкого металлургического завода. KMM присаживали в печь и ковш по следующим вариантам технологии:
1) В период завалки и частично в период доводки.
2) В период доводки.
3) В период доводки и частично в ковш.
4) В ковш.
По действующей технологии при выплавке стали 38ХНМ использовали стандартный ферромолибден ФМо6О и молибденовый концентрат (KMo 1, KMo 2) с присадкой их в печь в период доводки. Технологические показатели выплавки с использованием металлизованного концентрата (KMM) приведены в табл. 9.15, а показатели сравнительных плавок, выплавленных по действующей технологии с применением ферромолибдена.
Присадка молибденсодержащих материалов в завалку, как показала практика выплавки молибденсодержащих сталей в различных металлургических агрегатах, нецелесообразна, так как приводит к значительным потерям молибдена.
Это связано с тем, что молибден легко окисляется кислородом газовой фазы или твердыми окислителями, а образующиеся оксиды молибдена интенсивно испаряются при температурах более 1073 К. Присадка молибденсодержащих материалов в жидкий металл (из практики выплавки высоколегированных молибденом сталей в дуговых электропечах) способствует уменьшению потерь молибдена на 7...10 % мас.
Так как действующая технология легирования стали предусматривает присадку ферромолибдена в период доводки, то сравниваться могут только плавки с применением КММ, выплавленные по аналогичной технологии (вариант 3). Усвоение молибдена в этом случае составляет в среднем 90,75 %, что несколько лучше показаний действующей технологии (87,8 %).
Колебания усвоения молибдена на опытных плавках (82,8...94,6 %) и действующей технологии (75,8...96,7 %) может объясняться возможными отклонениями фактического содержания молибдена в ферросплавах, определенного анализом и принятого в расчете, а также погрешностями во взвешивании шихты и ферросплавов. Следует отметить, такое более высокое содержание молибдена в готовой стали на опытных плавках (0,33 %), по сравнению с плавками по действующей технологии (0,31 %), причем 20 % плавок в технологии имеет содержание молибдена на нижнем пределе допуска.
Особенности легирования мартеновской стали 38ХНМ молибденом металлизованного концентрата

Таким образом, проведенные промышленные испытания показали возможность применения KMM наряду с ферромолибденом. Кроме этого, установлена возможность легирования стали молибденом в ковше so время выпуска плавки, что является значительным технологическим преимуществом. Окончательные выводы по этому варианту легирования могут быть получены после проведения более широких исследований с вводом в ковш до 100 % нового материала.
Плотность KMM составила в среднем 2,2 г/см3, что ниже плотности расплавленного металла и находится на уровне плотности жидкого шлака, поэтому его растворение в сталеплавильной ванне проходит на границе раздела металл-шлак, что исключает контакт с кислородом газовой фазы. Наличие в брикетах остаточного углерода 3,45 % мас. в контакте с окисленным шлаком и металлом способствует быстрому разрушению брикетов и переходу молибдена в расплав стали.
Растворение молибдена в ванне из KMM оценивали по содержанию его в пробах металла, отобранных через различные промежутки времени. Полученные результаты приведены в табл. 9.16.
Особенности легирования мартеновской стали 38ХНМ молибденом металлизованного концентрата

Представленные данные свидетельствуют о том, что KMM введенный в кипящую ванну, как и плавленый ферромолибден, усваивается за время до 35 минут после его ввода.
Учитывая сравнительно низкую плотность KMM и относительно плавленого ферромолибдена низкую прочность брикетов с целью снижения потерь опробована технология легирования стали молибденом KMM вводом его в ковш при выпуске металла.
KMM вводили в ковш из лотка вместе с остальными ферросплавами в количестве от 100 до 520 кг (10.. .60 % мас.) вторую половину нового легирующего материала присаживали в завалку или в период доводки. Данные по содержанию молибдена в стали при вводе KMM в ковш приведены в табл. 9.17.
Особенности легирования мартеновской стали 38ХНМ молибденом металлизованного концентрата

Благодаря интенсивному перемешиванию металла в ковше при выпуске плавки за счет кинетической энергии падающей струи, KMM полностью растворяется в расплаве стали. При вводе от 10 до 60 % мае. молибдена в ковш от необходимого количества для легирования стали металл в объеме ковша получается однородный. Разброс значений молибдена по сифонам составил 0,01...0,02 % абс., что находится в пределах допустимых погрешностей химического анализа.
Анализ данных по усвоению молибдена опытных плавок и плавок, выплавляемых по обычной технологии показал, что на опытных плавках с присадкой в ковш 100...150 кг KMM усвоение составило 70...96% (среднее 85,3). На плавках с присадкой большего количества KMM (300...520 кг) усвоение повысилось до 92 %. Из-за отсутствия достаточного количества KMM на заводе опыты с присадкой в ковш в больших количествах не были проведены.
По действующей в цехе технологии присадка стандартного ферромолибдена и обожженного молибденового концентрата в ковш не производится.
Качество металла исследовали в объеме сдаточного контроля для стали 38ХНМ по ГОСТ 14.21-77. Контролировали балл неметаллических включений, механические свойства, результаты макроконтроля, содержание водорода в стали и химическую неоднородность стали по сифонам.
Результаты контроля содержания неметаллических включений опытных и сравнительных плавок, проведенные в металлографической лаборатории в соответствии с ГОСТ 1778-70, представлены в табл. 9.18.
Особенности легирования мартеновской стали 38ХНМ молибденом металлизованного концентрата

Результаты контроля неметаллических включений опытных и сравнительных плавок свидетельствуют примерно об одинаковом загрязнении металла.
Результаты контроля макроструктуры горячим травлением темплетов диаметром 0,140 м, прокатанного из опытного металла, приведены в табл. 9.19 и свидетельствуют о соответствии макроструктуры требованиям технических условий
Химическую неоднородность стали 38XHM определяли по содержанию молибдена в пробах отобранных в процессе разливки и прокатанном металле (круг 0,140 м) штанг "А" и "О" по сифонам 1, 3, 5, 6. Результаты контроля химической неоднородности приведены в табл. 9.20.
Особенности легирования мартеновской стали 38ХНМ молибденом металлизованного концентрата

Металл опытных плавок практически однороден по содержанию молибдена, за исключением двух плавок. Колебания содержания молибдена в готовом металле находятся в пределах требований ГОСТ 14.21-77.
Отклонение величины ударной вязкости на одной плавке в пределах требований ГОСТ, очевидно, можно объяснить присадкой в ковш KMo, который внес значительное количество примесей цветных металлов. Присадка KMo в ковш не предусматривалась программой исследований, табл. 9.21.
Особенности легирования мартеновской стали 38ХНМ молибденом металлизованного концентрата

Для определения влияния присадки KMM на газонасыщенность металла определяли содержание водорода в стали перед раскислением, перед выпуском и во время разливки.
Пробы отбирали с помощью кварцевой трубки с последующими закаливанием в воде и 4-х суточной выдержки в спиртовых эвдиометрах по принятой на заводе методике. Результаты определения содержания водорода в стали приведены в табл. 9.22, которые свидетельствуют о том, что содержание водорода в стали разлитой в изложницу находится на уровне обычных плавок.