Восстановительный период

По окончании окислительного периода сталь раскисляют. При этом возможны два варианта выполнения такой технологической операции:

1) глубинное раскисление без наводки восстановительного шлака, т.е. без восстановительного периода;

2) диффузионное и глубинное раскисление с проведением восстановительного периода.

Глубинное раскисление без скачивания окислительного и наводки восстановительного шлака начали применять в связи со значительным увеличением мощности печных трансформаторов, которая в восстановительный период используется в малой степени.

Цели восстановительного периода (если он имеется):

1) раскисление металла;

2) удаление серы;

3) корректировка химического состава металла;

4) регулирование температуры металла;

5) подготовка к выпуску высокоосновного жидкоподвижного шлака.

В начале восстановительного периода содержание углерода должно быть на 0,03-0,10% меньше нижнего предела в готовой стали. При меньшем содержании углерода металл необходимо науглеродить для быстрого проплавления шлаковой смеси первые 10-15 мин после включения тока рекомендуется работать на средней ступени трансформатора. Остальную часть времени рафинирование проводят на низшей ступени напряжения, за исключением случаев присадки большого количества ферросплавов. Проводимую мощность регулируют в соответствии с температурой металла.

Длительное время при выплавке легированных сталей применяли технологию, основанную на диффузионном раскислении металла через шлак, когда раскисляющие вещества в виде порошков присаживали на шлак. Углерод, кремний, кальций и алюминий в шлаке восстанавливают оксиды железа, марганца и хрома и в объеме печи образуется восстановительная атмосфера.

Диффузионный обмен между шлаком и металлом протекает с малой скоростью, поэтому раскисление металла через шлак требует значительного времени, что является серьезным недостатком этого способа раскисления. Технология диффузионного раскисления предусматривает протекание реакций между раскислителями и оксидами железа либо в слое шлака, либо на границе раздела металл–шлак, при котором Металл не будет загрязняться продуктами раскисления. Это преимущество диффузионного раскисления может быть реализовано при условии, что скорость перехода кислорода из металла в шлак будет превосходить скорость встречной диффузии раскислителей. Одним из раскислителей является углерод. В начале восстановительного периода содержание кислорода определяется содержанием углерода. Таким образом, роль диффузионного раскисления сводится к понижению концентрации кислорода до равновесия с углеродом, а понижение его содержания при раскислении порошками ферросилиция и алюминия через шлак происходит в глубине металла, т.е. в результате глубинного раскисления и, следовательно, продукты раскисления также образуются в металле. Роль диффузионного раскисления уменьшается с увеличением вместимости печи, так как вместе с этим уменьшается удельная поверхность контакта металла со шлаком, что замедляет диффузионный обмен между ними и поэтому для интенсификации раскисления целесообразно, особенно в крупных печах, раскислители вводить непосредственно в жидкий металл. Этим способом можно за несколько минут удалить из металла кислорода больше, чем за 1,5-2,0 ч диффузионного раскисления.

Одной из главных задач восстановительного периода является доводка металлического расплава до заданного химического состава. Поэтому в начале периода сразу после образования шлакового покрова отбирают пробы металла на определение содержания углерода, марганца, хрома и никеля. При диффузионно-осадочном раскислении марганец вводят до получения нижнего предела заданного содержания, имея в виду, что некоторое количество марганца может восстанавливаться из оставшегося в небольшом количестве шлака окислительного периода. При выплавке высокохромистой стали феррохром перед присадкой необходимо подогреть в нагревательной печи до красного цвета. Это увеличит производительность печи, уменьшит расход электроэнергии и будет способствовать повышению стойкости футеровки. Для корректировки содержания хрома после некоторой выдержки отбирают две пробы металла, Отбор двух параллельных проб позволяет проверить правильность взвешивания шихты и уточнить количество необходимых присадок. Корректировку по хрому следует проводить с учетом содержания углерода, которое проверятся в каждой пробе.

Длительность восстановительного периода определяется временем, необходимым для образования раскислительного шлака, раскисления шлака и металла, десульфурации и легирования металла, и составляет 60-120 минут. С целью увеличения производительных печей эти процессы целесообразно интенсифицировать.