Производство стали в электропечах

Сталеплавильные электропечи имеют преимущества перед другими сталеплавильными агрегатами, т.к. в них можно получить высокую температуру, создавать любую атмосферу, в том числе и вакуум. Это позволяет получать сталь любого состава. Электропечи используют для получения качественных углеродистых сталей, а также качественных и высококачественных легированных сталей. Стали, полученные в электропечах, называют электросталями.

Различают дуговые и индукционные электропечи. Дуговые электропечи наиболее распространены на производстве. Эти печи устроены следующим образом:

1 – футеровка

2 – сливной желоб

3 – шихта

4 – стальной кожух

5 – стенки

6 – свод

7 – кабели

8 – электрододержатели

9 – угольный электрод

10 – рабочее окно

11 – привод

12 – под

13 – наклоняющее устройство

14 – жидкий расплав

15 – электрическая дуга

16 – летка

Рабочее пространство печи ограничено стенками, внизу подом, сверху откидным сводом. В этот свод вмонтированы 3 угольных электрода. Электропечь снабжена наклоняющим устройством, предназначенным для слива готовой стали и шлака через специальную летку. Печь снабжена также окном для управления и наблюдения за процессом плавки. Электропечь питается трёхфазным переменным током с напряжением 160-600В, и силой тока 1-10кА. Дуга зажигается между электродами и шихтой. Длина дуги регулируется автоматически, для этого используется устройство подачи электродов. Электрическая дуга является источником тепловой энергии, за счёт которой расплавляется шихта и повышается температура в рабочем пространстве печи. Стенки печи выложены огнеупором для защиты их от высокой температуры расплава и химического воздействия шлака и газов. Как правило, применяются основные огнеупорные материалы (т.е. футеровка является основной).

В такой печи можно вести плавку двух видов. Во-первых, на шихте из легированных отходов (т.е. переплав), во-вторых, на углеродистой шихте с окислением примесей. Плавку на углеродистой шихте применяют для производства конструкционных сталей. В данном случае шихта на 90% состоит из скрапа и чушкового передельного чугуна, а также из электродного боя, кокса и извести. Печь загружается при открытом своде. Затем свод опускают, подают электроды и включают ток. В результате между шихтой и электродами возбуждается дуга, под действием которой шихта расплавляется. Содержащиеся в скрапе окислы железа начинают окислять примеси (Si, Mn и частично C), присутствующие в расплаве (реакции (2.2) и (2.3)). Так как процесс основной, то на данном этапе создаются благоприятные условия для окисления и удаления из расплава фосфора по реакции (2.4). После разогрева ванны жидкого металла до 1500-1540 ºС начинается второй этап выплавки стали – «кипение». При этом в печь загружают руду и известь. На данном этапе интенсивно окисляется углерод по реакции (2.3). Когда количество углерода в расплаве достигнет необходимого значения, проводят процесс удаления серы по реакции (2.5), а затем процесс раскисления стали.

Раскисление проводят обычно диффузионным способом. Для этого в шлак подают ферросплавы (т.е. раскислители) и известь. При этом в шлаке протекают реакции раскисления (2.6) и содержание FeO в нём уменьшается. В результате FeO из расплава поступает в шлак, и тем самым создаются благоприятные условия для удаления из стали нежелательного кислорода. Для определения химического состава сплава берут пробы и если необходимо доводят химический состав стали до требуемого. Завершается процесс выплавки стали окончательным раскислением её алюминием в печи. После этого готовую сталь выпускают из печи в металлургический ковш.

Индукционные электропечи отличаются наличием в них индуктора – т.е. электрокатушки, изготовленной из медной водоохлаждаемой трубки. Внутри индуктора располагается шихта. В индукторе создаётся переменный электрический ток, который формирует переменное магнитное поле. Под действием этого поля в шихте возникают вихревые токи, приводящие к разогреву и расплавлению шихты. В результате осуществляется процесс выплавки стали, аналогичный описанному выше.

Дата добавления: 2014-01-20