Металлургия » Электрометаллургия стали » Технология выплавки быстрорежущих сталей.

Технология выплавки быстрорежущих сталей.

 (голосов: 0)
Технология выплавки быстрорежущих сталей. Технология выплавки быстрорежущих сталей.
Быстрорежущие стали представляют собой группу инструментальных сталей. Эти стали применяют для резания металла с большой скоростью и в условиях значительного разогрева рабочей кромки, поэтому они должны обладать высокой твердостью, прочностью, износостойкостью, коррозионной стойкостью, сохранять неизменными размеры и форму инструмента в течение длительного времени, обладать способностью противостоять большим динамическим нагрузкам.
Необходимый комплекс свойств быстрорежущая сталь получает в результате легирования металла углеродом, хромом, вольфрамом, молибденом, ванадием. Высокое содержание углерода (> 0,6 %) обеспечивает высокую твердость после закалки. Хром понижает критическую скорость закалки и увеличивает прокаливаемость стали. При 3,8-4,4 % Сг быстрорежущие стали способны закаливаться на воздухе. Основными легирующими элементами быстрорежущих сталей являются вольфрам и молибден. Эти элементы повышают устойчивость мартенсита против отпуска, уменьшают скорость коагуляции дисперсных карбидов, которые образуются при распаде твердого раствора в процессе отпуска закаленной стали, поэтому твердость быстрорежущей стали не понижается при нагреве до темно-красного каления и сталь приобретает свойство красностойкости. Ванадий придает быстрорежущей стали мелкозернистую структуру и повышает вязкость металла. Дисперсионное твердение быстрорежущей стали вызывается выделением карбидов вольфрама, молибдена и в небольшом количестве ванадия. Такие стали содержат 6-18 % W, 6-9 % Мо, 1-2,5 % V. Для повышения красностойкости некоторые быстрорежущие стали легируют кобальтом, увеличивая также содержание в них ванадия.
Содержание серы и фосфора в быстрорежущей стали должно быть небольшим (< 0,030 % Р, [W] в результате конвективной диффузии. Кратковременное интенсивное перемешивание ванны при продувке кислородом часто оказывается недостаточным для полного растворения ферросплавов. Для снижения потерь легирующих разработана технология выплавки быстрорежущих сталей без применения кислорода, позволяющая производить интенсивное перемешивание ванны длительное время в течение периода плавления. Для этого на подину печи производили послойную завалку окалины (10-20 кг/т окалины быстрорежущих сталей), кокса в соотношении с окалиной 1:6, известняка (10—30 кг/т), ферросплавов и легированного лома. Через 15-20 мин после начала плавления, когда электроды опускались до слоя известняка, начинался процесс его разложения. Выделяющиеся газы вызывали перемешивание жидкого металла и несколько уменьшали окислительный потенциал атмосферы печи. В конце плавления нагретый жидкий металл расплавлял образовавшийся из кокса и окалины конгломерат. При этом окалина взаимодействовала с углеродом кокса. Выделение с подины печи монооксида углерода сопровождалось активным бурлением ванны, длительность которого определялась количеством присаженной окалины. Интенсивное перемешивание ванны практически в течение всего периода плавления пузырями СО, выделяющимися в результате использования приема, позволило отказаться от продувки ванны кислородом. Применение описанного приема в сочетании с усовершенствованием шлакового режима плавки позволило в условиях завода «Ижсталь» увеличить усвоение из шихты хрома с 87,5 до 94,8 %, молибдена с 94,8 до 96,8 %, ванадия с 88,8 до 94,1 %, вольфрама с 94 до 95,8 %. В связи с усложнением подготовки шихты и ведения плавки описанный вариант технологии не получил широкого распространения.
Более перспективным для уменьшения расхода легирующих является ведение плавки быстрорежущей стали одношлаковым процессом. Это подтверждают исследования, проведенные НИИМ и Златоустовским металлургическим заводом. Обычная технология предусматривала выплавку быстрорежущей стали как двухшлаковым, так и одношлаковым процессом. Однако практическая реализация одношлакового процесса была затруднена, так как за время плавления и продувки образовалось большое количество (10 % от массы металла) шлака низкой основности [(СаО) / (Si02) = 0,4-0,6] с высоким содержанием FeO (до 14 %). При использовании кремнистых раскислителей не удавалось получить требуемую степень десульфурации металла при ведении плавок под одним шлаком. Это вынуждало заменять шлак в восстановительный период плавки.
Результаты балансовых плавок показали, что вместе со скачиваемым из печи шлаком теряется 18—22 кг высоколегированного металла в виде корольков и мелкого скрапа, что в пересчете на легирующие составляет 0,6-1,2 кг хрома, 1,1-1,7 кг молибдена, 1,2-1,9 кг вольфрама и 0,2-0,8 кг ванадия на 1 т стали. Кроме того, с недовосстановленным шлаком теряется значительное количество хрома и ванадия в виде оксидов.
Таким образом, при двухшлаковом процессе неизбежны значительные потери металла со скачиваемым шлаком. Реализация одношлакового процесса с необходимой степенью десульфурации металла может быть значительно облегчена при уменьшении количества шлака периода плавления. В этом случае облегчается и упрощается получение основного шлака в восстановительный период плавки.
Для уменьшения количества шлака периода плавления необходимо уменьшать количество кремния в заваливаемых шихтовых материалах. Некоторое увеличение угара легирующих в период продувки может быть компенсировано увеличением расхода раскислителей или применением более сильных раскислителей для раскисления шлака.
При разработке усовершенствованной технологии плавки быстрорежущей стали исключили введение шлакообразующих в завалку, содержание кремния в шихте ограничили. После Расплавления металлической шихты, не добавляя в печь шлакообразующих, проводили продувку ванны кислородом.
После окончания продувки в печи образовывалось небольшое количество шлака низкой основности (0,3) с повышенным по сравнению с обычной технологией содержанием оксидов железа (18 %), хрома (17,5 %) и ванадия (15 %). На такой шлак после окончания продувки присаживали отходы алюминиевого производства (для раскисления), известь и плавиковый шпат (для повышения основности). Это приводило к быстрому формированию в печи основного хорошо раскисленного шлака [(СаО)/ (Si02) =2,1; FeO = 1,6 %] и способствовало получению низкого содержания серы в готовой стали, что позволило реализовать одношлаковый процесс плавки.
Отказ от скачивания шлака исключил потери высоколегированного металла в виде корольков и мелкого скрапа. Уменьшение количества печного шлака и применение для его раскисления более сильного раскислителя — отходов алюминиевого производства позволили улучшить восстановление оксидов хрома и ванадия, что увеличило усвоение этих элементов из шихты.
Качество металла, полученного по усовершенствованной технологии, не уступало качеству стали, выплавленной двухшлаковым процессом. Значительно улучшились технико-экономические показатели процесса: уменьшились потери легированного металла на 20,9 кг/т стали, сквозное усвоение легирующих элементов из шихты выросло — хрома на 3,8 %, вольфрама на 2,1 %, молибдена на 1,9 %, ванадия на 7,7 %.
Печать

РЕКЛАМА

Видео металлургия

Счетчики