Мероприятия по экономии материальных и топливно-энергетических ресурсов.
1) Выплавлять максимально возможное количество стали методом переплава легированных отходов. Так как при получении стали методом переплава в качестве шихты можно использовать от 70 до 100% лома и отходов высокомарганцевой стали, в результате чего экономия ферромарганца составляет 120-170 кг/т жидкого металла. Получение стали методом переплава на 22-25 % экономичнее метода окисления примесей. При этом производительность плавильных печей возрастает на 25-30 %. Но сложность контроля содержания таких элементов как углерод, кремний, фосфор, а также относительный дефицит лома высокомарганцевых сталей несколько снижает эффективность данного мероприятия.
2) Применение газообразного кислорода вместо железной руды, особенно в период кипения, что позволяет получать металл более высокого качества вследствие более низкого содержания в нем газов и неметаллических включений. Газообразный кислород с расходом 2.3-3.0 м3/т стали подают в ванну печи под давлением 1.3Мпа через трубки диаметром 20 мм. За время продувки ванны температура металла повышается на 48-85 С. Общая продолжительность плавки с применением кислорода уменьшается примерно на 15-25 %. Происходит это потому, что при продувке расплавленного металла газообразным кислородом в металле протекают преимущественно экзотермические реакции, в то время как при окислении примесей металла кислородом руды тепло затрачивается на восстановление Fе20з, на нагрев и расплавление значительного количества извести, необходимой для ошлакования пустой породы руды. В связи с этим процесс окисления углерода в этом случае сопровождается поглощением значительного количества тепла, т. е. является эндотермичным . Если за счет внешнего источника тепла (например, дуги) компенсировать лишь тепловые потери в окружающее пространство, то при использовании в качестве окислителя газообразного кислорода температура жидкого металла повышается примерно на 1.6С на каждые 0.01% окисленного углерода и понижается на 2.16 С при использовании для окисления того же количества железной руды.
3) Применение губчатого железа в виде окатышей вместо скрапа и лома. Окатыши, представляя первородную шихту, обладают высокой чистотой с точки зрения содержания таких примесей, как фосфор, сера, цветные металлы. Они богаты железом (до 95% Fe общ, до 92 % Fe мет ). Преимуществами применения окатышей являются однородность состава и физических свойств, надежность контроля их, возможность непрерывной автоматической загрузки в печь, обеспечивающей повышение её производительности, уменьшение уровня шума в период плавления. Недостатки использования губчатого железа (повышение расхода шлакообразующих для нейтрализации пустой породы металлизованных окатышей и в связи с этим увеличение массы шлака) компенсируются отмеченными преимуществами. Также обожженные железорудные окатыши можно использовать в качестве окислителя. Они загружаются в печь в течении всего окислительного периода плавки вместе с известью в соотношении по массе 4:1.
Применение окатышей, произведенных из железорудных концентратов глубокого обогащения, вместо железной руды позволяет снизить расход электроэнергии примерно на 20 кВт*ч/т жидкой стали и уменьшить продолжительность плавки на 10 мин в результате уменьшения количества шлака, образующегося в окислительный период, и снижения трудоемкости раскисления его в период рафинирования.
4) Обработка металла рафинировочным шлаком при выпуске стали в ковш. За 2-3 мин выпуска металла при одновременном сливе в ковш рафинировочного шлака эффект получается значительно больший, чем за 1 ч выдержки металла в печи в условиях восстановительного периода. Согласно законам кинетики удаления серы из металла целесообразно поддерживать в период десульфурации высокую температуру металла и осуществлять перемешивание ванны. Существенных результатов по удалению серы из металла достигают при обработке металла в условиях эмульгирования жидких фаз. Если шлак содержит < 0.5 % (FeO) и обладает низкой вязкостью, то константу распределения серы между шлаком и металлом при такой его обработке можно повысить на порядок по сравнению с тем, что получается в окислительный период.
5) Продувка металла в ковше азотом. Наиболее эффективной дегазацией жидкого металла является продувка инертным газом металла в ковше через пористые пробки в днище или ложный стопор. При этом в металл направляют поток мелко раздробленных пузырей инертного газа. Поскольку процесс дегазации лимитируется диффузией газа из металла в атмосферу, то ускорение перемешивания металла, образование в толще металла готовых поверхностей раздела расплав газовая фаза приводит к значительному ускорению дегазации стали. Помимо этого поднимающиеся от днища ковша пузыри газа усиливают флотационные процессы, связанные с удалением неметаллических включений. Таким образом, продувка металла в ковше азотом позволяет обеспечить такие преимущества, как выравнивание химического состава металла и его температуры, повышение степени удаления водорода на 15-20 %, снижение температуры металла без ухудшения разливаемости металла, повышение плотности стали, улучшение механических свойств металлоизделий.
6) Уменьшение продолжительности восстановительного периода. Для этого рекомендуется на наведенный высокоосновный шлак из извести и плавикового шпата (в соотношении 6: 1) подавать сухой гранулированный карбид кальция в количестве до 2 кг/т. В кусках до 20 мм. Также существенно уменьшалось содержание оксидов марганца и железа в предвыпускных шлаках. Применение раскислительно-рафинирующей смеси, состоящей из 45 - 48 % технического ортосиликата кальция, 1015 % извести, 15 - 17 % глинозёма , 8 - 11 % алюминия, 2-4% плавикового шпата, остальное натриевая селитра, для добавки в восстановительный шлак за 15 - 20 мин до выпуска плавки заметно ускоряет восстановление оксидов в металле и способствует удалению из него вредных примесей .
7) Комплексное раскисление высокомарганцевой стали 45Г17ЮЗ. Установлено, что при комплексном раскислении (алюминием с титаном, алюминием с ферроцерием, алюминием с ферроцерием и силикокальцием) её пластичность, вязкость и износостойкость оказываются более высокими, чем в случае окончательного раскисления высокомарганцевой стали одним алюминием.
Специальная часть