Ім'я файлу: ВИРОБНИЦТВО СТАЛІ В ЕЛЕКТРОПЕЧАХ.docx
Розширення: docx
Розмір: 326кб.
Дата: 20.12.2020
скачати
Розширення: docx
Розмір: 326кб.
Дата: 20.12.2020
скачати
ВИРОБНИЦТВО СТАЛІ В ЕЛЕКТРОПЕЧАХ
Плавка металів за допомогою електричної дуги вперше здійснена акад. В. В. Петровим ще в 1802 р Однак в промислової металургії відкриття В. В. Петрова почали використовувати лише в поточному столітті, коли виробництво електроенергії досягло великого розвитку і вартість її значно знизилася.
Виплавка сталі в електропечах - спосіб більш досконалий, ніж мартенівський і конвертерний, але його поширення обмежується все ще високою вартістю електроенергії. Відсутність окисного полум'я і незначний доступ повітря дають можливість створювати в печах нейтральну або відновну атмосферу і виробляти досить ретельне розкислення стали. Висока температура в печі забезпечує можливість плавки при високоізвест-ковістих шлаках, які сприяють більш повному видаленню сірки з металу.
Завдяки можливості більш точного управління процесом досягається отримання металу заданого складу.
В даний час цей спосіб широко застосовується для виплавки високоякісних вуглецевих і легованих сталей, а також феросплавів. Існують два види печей для електроплавкі стали: дугові й індукційні.
Плавка в дугових печах. Для виплавки сталі застосовуються дугові трифазні печі прямого нагрівання (з залежними дугами), в яких дуги утворюються між вертикально встановленими графітовими або вугільними електродами (рис. 1) і завантаженої в піч металевою шихтою.
У цих печах металева шихта і після розплавлення шихти ванна рідкого металу є провідником струму, який тече через метал від одного електрода до іншого. Електроди закріплюються в електродотримачами, з'єднаних із вторинною обмоткою пічного трансформатора, і мають вертикальне переміщення для регулювання дуги, здійснюване автоматично. Піч має сталевий кожух. Завалка шихти проводиться через бокове робоче вікно або зверху печі (в печах зі знімним склепінням або висувним корпусом); випуск готового металу - через річку і жолоб. Для нахилу при випуску шлаку (в сторону робочого вікна на 10-15 °) і металу (в сторону випускного отвору до 45 °) піч має дугоподібні сегменти, якими вона спирається на ролики; поворот здійснюється спеціальним механізмом з гідравлічним або електричним приводом.
При нагріванні електричними дугами виявляється можливим зосередити у відносно невеликому обсязі велику потужність, яка сягнула; 16000 кет на одну дугу, і розвивати (всередині дуги) температуру до 10000 ° (в середньому 4000-6000 °).
Ємність промислових печей від 05 до 180 т..
Переважне поширення мають основні електропечі, в яких отримують високоякісну сталь з мінімальним вмістом сірки і фосфору.
Шихта для плавки в дугового печі складається в основному (до 90% і більше) з скрапу (відходи сталеливарного виробництва - прибутку, шлюб виливків, відходи ковальського і прокатного виробництва, сталевий брухт). Чавун в кількості 5-10% вводять для того, щоб після розплавлення шихти забезпечити кипіння ванни стали.
Мал. 1. Схема електричної дугового печі прямого нагрівання
Щоб запобігти зворотний перехід фосфору в метал, окислювальний шлак зливають (для чого піч нахиляють в сторону робочого вікна) і знову завантажують вапно і руду з метою переведення в шлак залишився фосфору. Окислення вуглецю супроводжується кипінням ванни (виділенням пухирців окису вуглецю) і виділенням зі сталі розчинених газів і неметалевих включень.
До кінця першого (окисного) періоду плавки в основному закінчується дефосфорация (вміст фосфору після двох-або триразового зливу шлаку не перевищує зазвичай 001-002%) і окислення домішок, але в стали залишаються шкідливі домішки: закис заліза і сірка.
Завданням другого періоду плавки є рафінування сталі, її розкислення і десулйфурація. Для цього наводять новий шлак з вапна і плавикового шпату (або шамоту) з подальшою добавкою меленого коксу. Первісне розкислення виробляють кусковими раскислителями: ферромарганцем і феросиліцію або комплексним сплавом - силикомарганцем.
Розкислення виробляється також меленими раскислителями (феросиліцію, алюмінієм і ін.), Що завантажуються в складі шлакових сумішей і раскисляют метал через шлак.
Виділяється в процесі плавки окис вуглецю (СО) визначає відновну газове середовище в печі, що сприяє раскислению і десульфурації сталі. Наявність відновної газового середовища, висока температура металу і шлаку і внаслідок цього велика активність останнього - основні переваги плавки в дугових
Відразу після розплавлення шихти і регулярно в процесі плавки, приблизно через кожні 20 хв. з ванни беруть проби металу і шлаку. В кінці плавки роблять (якщо потрібно) присадку легкоокисляющихся легуючих компонентів. Коли сталь доведена до заданого складу. і досить нагріта, її випускають в сталерозливних ківш.
При плавці в кислих печах сірка і фосфор з стали не видаляються, тому шихта для плавки в цих печах повинна мати низький вміст цих домішок. Кислі печі застосовуються головним чином при плавці стали для отримання фасонних виливків. Реакції процесу плавки в печах з кислою футеровкою аналогічні реакціям, що протікають в кислому мартенівської печі.
У сталеливарних цехах як шихти широко ісщрльзуют чисті відходи власного виробництва з малим вмістом шкідливих домішок. При плавці на такий шихті окислювальний період відсутній, і процес плавки скорочується.
В останні роки широке застосування приелектроплавке стали отримала продування киснем, особливо при плавці з використанням великої кількості легованих відходів. У цьому випадку виходить велика економія на витратах дорогих феросплавів, електроенергії, електродів, а також значне (на 20-30%) збільшення продуктивності електропечей.
Плавка в індукційних печах. У промисловості для плавки стали застосовуються переважно печі високої частоти. Робота високочастотної печі заснована на можливості передачі електромагнітної енергії індукційним шляхом. Піч являє собою своєрідний повітряний трансформатор, первинна обмотка якого (індуктор) приєднується до живлячої генератору струмів підвищеної (до 10000 гц) або високою (більше 10000 Гц) частоти; вторинної коротко: замкнутої обмоткою є нагрівається метал.
На рис. 2 приведена схема пристрою печі високої частоти для плавки стали в атмосфері повітря. Усередині спірального багатовитковому індуктора, виконаного з порожнистої мідної трубки, в якій циркулює вода для охолодження, знаходиться вогнетривкий тигель. К. токоподводящий клем індуктора підключається живить генератор (на фігурі не показаний). Індуктор і тигель встановлені в каркасі печі. Для видачі готової стали вся піч повертається близько осі. Ємність тигля роблять різної: від декількох кілограмів до кількох тонн. При пропущенні струму через індуктор, завантажений в тигель метал знаходиться в швидкозмінних електромагнітному полі і розігрівається индуктироваться (вихровими) струмами.
Мал. 2. Схема електричної високочастотної печі для плавки в атмосфері повітря
У високочастотних печах переробляють чисті шихтові матеріали і отримують однорідні сплави точного складу, так як розплавлення шихти здійснюється тільки за рахунок теплового дії
индуктироваться струмів, крім того, ванна перемішується за рахунок електродинамічних сил, що виникають під дією електромагнітного поля індуктора. Відсутність місцевих програвав і велика швидкість плавки зводять до мінімуму втрати від чаду шихти.
Високочастотні печі застосовуються при виготовленні злитків і фасонного лиття з високолегованих сталей (нержавіючої, жаротривкої і ін.) І різних відповідальних сплавів.
В останні роки індукційні печі стали широко застосовуватися для плавки у вакуумі (розрідженому повітрі) і в захисній газовому середовищі (наприклад, аргоні).
При цьому отримують стали і сплави з мінімальним вмістом газів і неметалевих включень, що володіють дуже високими властивостями.
На рис. 3 наведена схема пристрою високочастотної печі для плавки стали в вакуумі або в захисній газовому середовищі. Тигель з індуктором встановлено всередині корпусу печі. Відкачування повітря з корпусу здійснюється через патрубок, що проходить в порожнистої осі, на якій піч повертається для розливання металу. Для плавки в захисній газовому середовищі газ подається по патрубку. Спостереження за процесом ведеться через оглядове скло; розливання готової стали проводиться (при повороті печі) в изложницу.
Подвійні процеси. Подвійним процесом називають процес виплавки сталі в двох печах. Виплавка електросталі з твердої шихти обходиться дорого, тому що при цьому витрачається багато електроенергії. Для зниження вартості високоякісної і легованої сталі перший період плавки іноді проводять в мартенівської печі, а в електропечі виконуються лише операції розкислення, десульфурації і доведення сталі до заданого складу (другий період плавки).
Мал. 3. Схема електричної високочастотної печі для плавки стали в вакуумі
Подвійні процеси можуть бути і при інших поєднаннях печей. Для отримання високоякісної сталі використовують, наприклад, основну і кислу мартенівські печі: в першій отримують сталь з низьким вмістом фосфору і сірки, а в другій раскисляют сталь. Ведуться також подвійні процеси в поєднаннях: конвертер - мартенівська піч і ін..
Великі перспективи має дуплекс-процес: конвертер з кисневим дуттям - електропіч. Такий процес щодо семирічного плану буде застосований на великих заводах в СРСР .
Останнім часом ведуться великі роботи по механізації і автоматизації роботи електричних печей. Крім механізації завалювання шихти за допомогою відкривається бадді, що вводиться зверху в відкриту піч, застосовуються пневматичні машини для заправки печі після плавки і різні механізми для завантаження в піч шлакоутворюючихматеріалів і руди. Для полегшення праці сталеварів ряд печей обладнаний індукційними перемешівателі, що усувають ручне перемішування сталі і шлаку, а також прискорюють процес плавки.
В В нашій країні вперше вирішується завдання повної (комплексної) автоматизації роботи електричної печі, при якій всі операції плавки будуть здійснюватися за заздалегідь встановленою програмою без участі рук робітників.