» » Изменение содержания газов в стали при плавке ее в дуговых печах с электромагнитным перемешиванием
25.12.2014

В работе была поставлена задача выяснить влияние магнитного Перемешивания (ЭМП) на изменение содержания водорода и азота по ходу восстановительного периода применительно к плавкам легированной стали в печах емкостью 40 и 80 т. Кроме того, изучалось изменение содержания кислорода.
Пробы карандашной формы на водород отбирались в стальную разъемную изложницу, закаливались в воде и помещались в сосуд Дьюара с жидким азотом (сталь Э3А) или с твердой углекислотой (сталь 12ХМФ), где к хранились до анализа. Анализ проб производился не позднее чем через 12 час после их отбора методом вакуум-нагрева при температуре 710—720° С. Расхождение между параллельными пробами не превышало +0,1 см3/100 г. Перед взятием пробы ванна перемешивалась либо с помощью ЭМП, либо металлическими гребками (в плавках без ЭМП).
Изменение содержания газов в стали при плавке ее в дуговых печах с электромагнитным перемешиванием

На рис. 1 представлено изменение содержания водорода по ходу восстановительного периода в плавках с ЭМП (кривые 1 и 2) и без него (кривые 3 и 4) для стали Э3А (печь ДСП-80).
ЭМП обычно включалось через 30—40 мин после присадки чугуна. В плавке № 8260 ЭМП работал 15 мин сразу после присадки чугуна. В конце периода окисления (который проводился с продувкой ванны газообразным кислородом) присаживался чугун в количестве 10 кг/т, скачивался окислительный шлак, на голое зеркало ванны присаживался прокаленный SiCa в количестве 4 кг/т (для глубинного раскисления) и затем в печь давались прокаленные шлакообразующие материалы восстановительного периода. Перечисленные операции вместе с наведением восстановительного шлака продолжались 25—30 мин. Содержание водорода в этот период во всех плавках возрастало. Исходное содержание водорода к началу восстановительного периода в плавках с ЭМП и без него было приблизительно равным и составляло 2,9—3,5 см3/100 г. Прирост водорода в процессе наводки восстановительного шлака для всех плавок составлял 1,0—1,2 см3/100 г. Однако к моменту выпуска металла из печи содержание водорода в плавках с ЭМП и без него оказалось различным и составляло соответственно 3,8—4,1 и 5,2—5,5 см3/100 г.
Изменение содержания газов в стали при плавке ее в дуговых печах с электромагнитным перемешиванием

Таким образом, после включения ЭМП прирост водорода замедляется, а затем либо прекращается, либо имеет место снижение содержания водорода к концу плавки.
В плавках без ЭМП прирост содержания водорода наблюдался на протяжении всего восстановительного периода. Для стали 12ХМФ (печь ДСВ-40) исходное содержание водорода к началу восстановительного периода (после окисления металла рудой) составляло 3,2—3,6, к моменту выпуска в плавках с ЭМП 4,0—5,0, а в плавках без ЭМП—5,5—6,8 см31100 г. Больший, чем в предыдущем случае, разброс в содержании водорода к моменту выпуска объясняется недостаточной просушкой шлакообразующих материалов и ферросплавов перед введением их в печь.
На рис. 2 представлено изменение прироста водорода в восстановительный период (от скачивания окислительного шлака до выпуска металла из печи) в зависимости от продолжительности работы ЭМП за данный период для стали ЭЗА (печь ДСП-80). Прирост водорода за восстановительный период в плавках без ЭМП (на рисунке соответствует продолжительности работы ЭМП, равной нулю) составляет 1,8—2,7 см3/100 г. Для стали 12ХМФ (печь ДСВ-40) прирост водорода за восстановительный период в плавках без ЭМП составляет в среднем 1,8 см3/100 г, а при работе ЭМП в течение 20—25 мин — только 0,7 см3/100 г. Таким образом, длительная непрерывная работа ЭМП во время восстановительного периода позволяет получать сталь с более низким содержанием водорода.
Характер изменения содержания азота в стали по ходу восстановительного периода качественно аналогичен изменению содержания водорода. В табл. 1 приведены некоторые данные по изменению содержания азота в отдельных плавках стали ЭЗА и 12ХМФ по ходу восстановительного периода.
Изменение содержания газов в стали при плавке ее в дуговых печах с электромагнитным перемешиванием

На рис. 3 приведена зависимость содержания азота перед выпуском от продолжительности работы ЭМП в восстановительный период для стали ЭЗА (печь ДСП-80). Как следует из графика, при надлежащей продолжительности работы ЭМП в восстановительный период можно получить сталь с более низким содержанием азота, чем при плавках без перемешивания.
Аналогичная зависимость получена для стали 12ХМФ, выплавленной в печи ДСВ-40.
Результаты исследований подтвердили данные по изменению содержания кислорода по ходу восстановительного периода в плавках с ЭМП.
Получены дополнительные данные, характеризующие влияние продолжительности работы ЭМП в восстановительный период на содержание кислорода в металле.
При продолжительности работы ЭМП 30—35 мин количествоудаленного за восстановительный период кислорода в плавках с ЭМП в 1,5 раза больше, чем в плавках без ЭМП.
На рис. 4 приведены данные о влиянии продолжительности работы ЭМП в восстановительный период на содержание кислорода в стали ЭЗА перед выпуском ее. Как видно из приведенных данных, продолжительная работа ЭМП (35 мин) позволяет получать сталь с содержанием кислорода на один порядок ниже, чем в плавках без ЭМП.
Изменение содержания газов в стали при плавке ее в дуговых печах с электромагнитным перемешиванием