Выплавка в мартеновских печах

Особенности производства подшипниковых сталей

4.4.1 Способы выплавки подшипниковой стали

Выплавка в мартеновских печах.

Весьма ограниченный объём производства кислых мартеновских сталей типа ШХ15 (в т.ч. и ШХ4) в СНГ и за рубежом объясняется особенностями её производства: топливо и шихтовые материалы при кислом процессе должны иметь низкое содержание серы и фосфора, так как эти элементы при выплавке в такой печи не удаляются из стали (см.[4]).

При отсутствии чистых руд возможен вариант, когда сначала выплавляют специальную заготовку в основных мартеновских печах, а затем переплавляют её в кислых. Несмотря на высокие эксплуатационные свойства получаемой стали, этот процесс является экономически невыгодным.

В кислой печи шарикоподшипниковую сталь можно выплавлять активным или кремневосстановительным процессом. Если по мере расплавления в печь не вводят никаких добавок, то по мере повышения температуры металла шлак насыщается кремнезёмом вследствие окисления кремния, восстанавливающегося из подины. Вязкость шлака увеличивается, а скорость перехода кислорода из атмосферы печи через шлак снижается. На определённой стадии плавки начинает превалировать процесс восстановления кремния, увеличивается его концентрация в металле. Этот процесс называют кремневосстановительным. Таким способом производят подшипниковую сталь на заводах фирмы SKF в Хеллефорсе. Выплавку ведут в кислых мартеновских печах ёмкостью 30...120 т. Футеровку этих печей выполняют из чистых силикатных материалов, содержащих около 97 % SiO₂. шихту составляют из жидкого чугуна (50 %), губчатого железа (30 %), и отходов подшипниковой стали (20 %). Содержание серы и фосфора в стальной ванне после расплавления низкое, что объясняется, прежде всего, очень высокой чистотой добываемой железной руды, из которой изготавливаются губчатое железо и чугун. Окисление осуществляют кислородом. Такие раскислители как кальций или алюминий при таком методе выплавки не используют.

В СНГ выплавку шарикоподшипниковых сталей в кислых мартеновских электропечах осуществляют активным процессом в печах ёмкостью 90 т.

Активный процесс характеризуется тем, что руду, известь (или известняк) вводят по ходу плавки. Это повышает жидкоподвижность шлака, ограничивает восстановление кремния и увеличивает его окислительную способность. Происходит интенсивное кипение, содержание кремния не превышает 0,10...0,12 %. В качестве шихтовых материалов используют чистый по сере и фосфору чугун, чистую шихтовую заготовку и до 10 % от садки собственные отходы шариковой стали.

Окончательное раскисление поводят в печи силикокальцием (1,26 кг/т) и кусковым алюминием (0,4 кг/т), присадку раскислителей заканчивают до появле-

ния шлака.

В последние годы находит применение также активный процесс с последующей обработкой металла в ковше синтетическим известково-глинозёмистым шлаком следующего состава: 52-55 % CaO, 38-42 % Al₂O_3, до 3 % SiO₂, до 0.5 % FeO, до 1.5 % TiO₂.