Обработка жидкой стали Nb и V-содержащими феросплавами

ОГЛАВЛЕНИЕ

Сущность понятия жидкая сталь …………………………………...........3
Обработка жидкой стали Nb и V-содержащими феросплавами…..…...5
Заключение………………………………………………………………...9
Список литературы……………………………………………………….10

Сущность понятия жидкая сталь

Жидкая сталь — это сплав железа с углеродом, который используется
как первичное сырье для производства металлопродукции. 1
Производится как традиционным способом в мартеновских печах, так и
в электрических печах. 2 Жидкая сталь разливается без добавки
раскислителей. В изложнице быстро начинается интенсивное образование
газов. Основная масса газов уходит из расплава в виде СО.
Жидкая сталь, в какой бы печи она ни была выплавлена, должна быть
раскислена - освобождена от содержащихся в ней окислов. Для раскисления
стали применяют либо марганец (в виде ферромарганца), либо кремний (в
виде ферросилиция), либо алюминий.
Сталь, раскисленная марганцем, называется кипящей: она затвердевает
неспокойно - бурлит, и кажется, как будто она кипит. Сталь, раскисленная
кремнием или алюминием, называется спокойной: затвердевание ее не
сопровождается бурлением и протекает спокойно.
Жидкая сталь, полученная в результате, поступает в приемный
литейный ковш. На этом этапе в нее могут быть добавлены легирующие
элементы или раскислители для повышения качества продукции. Полученная
жидкая сталь содержит много закиси железа, для раскисления которой
требуется большой расход ферросплавов, так как при содержании окиси
железа выше 0 5 % сталь при штамповке, ковке и прокатке дает трещины. 3
Улучшение качества металла возможно при любом, как жидком, так и
твердом, состоянии путем термического и термомеханического упрочнения,
контролируемой прокатки, освоения эффективного профильного и
размерного сортамента проката и др.

1 Минфин предлагает ввести акциз на жидкую сталь // URL: https://www.pnp.ru/economics/minfin-
predlagaet-vvesti-akciz-na-zhidkuyu-stal.html (дата обращения: 19.04.2022).
2 В России введен акциз на жидкую сталь // URL: https://rg.ru/2021/12/03/v-rossii-vveden-akciz-na-
zhidkuiu-stal.html (дата обращения: 19.04.2022).
3 Жидкая сталь // URL: https://www.ngpedia.ru/id476805p1.html (дата обращения: 19.04.2022).

В жидком состоянии, когда расплав находится в плавильном агрегате
или в ковше, можно воздействовать на прочностные и пластические свойства
стали, ее чистоту по неметаллическим включениям, сере, фосфору, цветным
примесям и газам, однородность и будущую структуру металла.
Традиционно самый распространенный способ в этом случае - обработка
стали ферросплавами 4 .

4 Исследование поведения легирующих элементов в металлическом расплаве с помощью рентгено-
телевизионной установки // URL:
https://dspace.susu.ru/xmlui/bitstream/handle/0001.74/12180/2016_678_Fedyaevsp.pdf?sequence=1
(дата обращения: 19.04.2022).

Обработка жидкой стали Nb и V-содержащими феросплавами
В последние годы широкое распространение получили методы
повышения качества металлопродукции ферросплавами, содержащими V,
Nb, B, Ca, Ba и другие элементы 5 .
Легирование стали — добавление в состав материалов примесей для
изменения физических или химических свойств и обработки основного
материала.
Выплавка легированных сталей сопряжена со значительными
трудностями, поскольку большинство легирующих элементов нельзя вводить
в конвертер из-за возможности их полного или частичного окисления, а в
случае ввода в ковш количество добавок ограничено, так как возможно
чрезмерное охлаждение жидкой стали и неравномерное распределение
вводимых элементов в объеме жидкого металла. Не представляет сложности
легирование лишь теми элементами, у которых химическое сродство к
кислороду меньше, чем у железа, и которые при введении в конвертер не
окисляются (никель, медь, молибден, кобальт); их чаще всего вводят в
конвертер в составе шихты. Легирование с элементами NB и V
осуществляют в ковше следующим методом:
Легирование твердыми ферросплавами - наиболее широко
применяемый и простой метод, осуществляемый в ковше.
В цехах, где нет установок внепечной обработки стали, все
легирующие вводят в ковш во время выпуска металла. При этом
ферросплавы с элементами, обладающими высоким химическим сродством к

5 Способ микролегирования стали бором // URL: https://findpatent.ru/patent/256/2563400.html (дата
обращения: 19.04.2022).

кислороду, а также с ванадием и ниобием вводят в ковш после дачи всех
раскислителей. Часто применяемый для легирования хром вводят иногда в
виде феррохрома, но лучше использовать экзотермический феррохром,
растворение которого в жидком металле идет без затраты тепла, или
силикохром, более легкоплавкий, чем феррохром, и требующий меньших
затрат тепла на растворение.
Определяя расход ферросплавов, учитывают, что часть легирующих
элементов угорает (окисляется и испаряется). Величину угара каждого
элемента, которая тем выше, чем выше сродство элемента к кислороду,
определяют опытным путем, обобщая результаты ранее проведенных плавок.
Из-за возможного охлаждения жидкой стали и неравномерного при
этом распределения элементов количество вводимых добавок ограничено и
этим методом получают низколегированные стали с общим содержанием
легирующих элементов не выше 2—3 %.
В цехах с установками внепечной обработки (доводки стали в ковше,
вакуумирования) легирующие вводят так же, как и раскислители, в
последовательности, определяемой их химическим сродством к кислороду.
В ковш при выпуске вводят ферросплавы, содержащие элементы со
сравнительно не-высоким сродством к кислороду (Сг, Мп и реже V, Si ). При
выпуске производят отсечку конвертерного шлака и в ковше наводят
шлаковый покров (подробнее это описано в разделе “Раскисление”),
защищающий металл от окисления и охлаждения, после чего ковш передают
на установку внепечной обработки. Здесь в объем перемешиваемого металла
вводят алюминий и сплавы с другими элементами, обладающими высоким
сродством к кислороду.
Для повышения степени усвоения широкое применение нашел способ
введения алюминия в объем металла в виде проволоки с помощью трайб-
аппарата; ряд других элементов рекомендуется вдувать в металл в струе
аргона (например, кальций), вводить в виде проволоки, имеющей стальную
оболочку и наполнитель из легирующего элемента.

В процессе внепечной обработки отбирают пробы металла и на
основании результатов анализа проводят корректировку содержания
вводимых легирующих элементов. Благодаря перемешиванию металла в
процессе внепечной обработки, равномерное распределение элементов в
объеме ковша достигается при введении добавок в количестве до 3—4 %.
Никель и медь:
Никель и медь, химическое сродство которых к кислороду ниже, чем
железа, в присутствии жидкого железа не окисляются, поэтому их вводят во
время завалки в виде отходов (лома), сплавов или чистого металла.
Марганец:
Марганец вводят в ковш в виде силикомарганца или ферромарганца.
При содержании в стали> 1 ,2 % Мп рекомендуется использование жидких
или экзотермических ферросплавов.
Кремний:
Кремний для легирования вводят в ковш в виде силикомарганца и 65
%- п 75 %-ного ферросилиция.
Хром:
Хром рекомендуется вводить в ковш в виде жидкого или
экзотермического феррохрома и твердого силикохрома. Допускается
введение в ковш феррохрома, но с обязательным последующим усреднением
металла продувкой в ковше аргоном.
Ванадий:
Ферросплавы, содержащие ванадий, следует вводить в ковш при
выплавке спокойных сталей после присадки марганца, кремния и алюминия;
при выплавке кипящей стали — после присадки марганца и при выплавке
полуспокойной — после присадки марганца и кремния.
Алюминий:
Алюминий вводят в ковш в виде чушек после присадки марганца и
кремния. Разрешается введение алюминия в виде чушек и блоков, во время и

после выпуска с обязательной последующей продувкой металла в ковше
аргоном.
Титан:
Прокаленный ферротитан присаживают в ковш после введения
алюминия. Допускается введение в ковш отходов титана и титановой губки.
Ниобий:
Феррониобий для легирования спокойной стали вводят в ковш после
присадки алюминия; для легирования полуспокойной стали — после
присадки ферросилиция или силикомарганца.
Фосфор:
Для легирования фосфором в ковш после присадки марганца и кремния
вводят феррофосфор, фосфористый ферромарганец или ферромарганфосфор.
Сера:
Серу для легирования рекомендуется вводить в ковш в пакетах
одновременно с другими ферросплавами.
Азот:
Для легирования азотом используют азотированные марганец,
феррохром или феррованадий, которые вводят в ковш после присадки всех
раскислителей и легирующих.
Силикокальций следует вводить в ковш в порошкообразном виде
вдуванием в струе нейтрального газа. Разрешается введение силикокальция
в ковш кусками размером 10— 50 мм после дачи всех остальных
раскислителей.
Редкоземельные металлы рекомендуется вводить в виде силицидов
РМЗ кусками в ковш после присадки всех раскислителей и легирующих,
либо присадкой в ковш при продувке металла аргоном, либо в
порошкообразном виде в струе нейтрального газа в ковш
Заключение

Обработка жидкой стали Nb и V-содержащими ферросплавами:
1. Ферросплавы, содержащие ванадий, следует вводить в ковш при
выплавке спокойных сталей после присадки марганца, кремния и алюминия;
при выплавке кипящей стали — после присадки марганца и при выплавке
полуспокойной — после присадки марганца и кремния,
2. Феррониобий для легирования спокойной стали вводят в ковш после
присадки алюминия; для легирования полуспокойной стали — после
присадки ферросилиция или силикомарганца 6 .

6 Раскисление и легирование кислородно-конвертерной стали // URL:
https://metallolome.ru/%EF%BB%BF%EF%BB%BFraskislenie-i-legirovanie-kislor/ (дата обращения:
19.04.2022).

Список литературы

1. В России введен акциз на жидкую сталь // URL:
https://rg.ru/2021/12/03/v-rossii-vveden-akciz-na-zhidkuiu-stal.html (дата
обращения: 19.04.2022).
2. Жидкая сталь // URL: https://www.ngpedia.ru/id476805p1.html (дата
обращения: 19.04.2022).
3. Исследование поведения легирующих элементов в металлическом
расплаве с помощью рентгено-телевизионной установки // URL:
https://dspace.susu.ru/xmlui/bitstream/handle/0001.74/12180/2016_678_Fedyaevs
p.pdf?sequence=1 (дата обращения: 19.04.2022).
4. Минфин предлагает ввести акциз на жидкую сталь // URL:
https://www.pnp.ru/economics/minfin-predlagaet-vvesti-akciz-na-zhidkuyu-
stal.html (дата обращения: 19.04.2022).
5. Способ микролегирования стали бором // URL:
https://findpatent.ru/patent/256/2563400.html (дата обращения: 19.04.2022).
6. Раскисление и легирование кислородно-конвертерной стали // URL:
https://metallolome.ru/%EF%BB%BF%EF%BB%BFraskislenie-i-legirovanie-
kislor/ (дата обращения: 19.04.2022).