Исследование электросталеплавильных процессов

Специальные свойства легированных сталей определили преимущественное развитие электросталеплавильных процессов по сравнению с мартеновским и конвертерным способами. Высокая скорость нагрева и плавления шихты при электроплавке достигается за счет высокотемпературного источника тепла – электрических дуг большой мощности. Электросталеплавильный процесс, осуществляемый в дуговых печах с основной футеровкой, обладает важным преимуществом – возможностью сокращения длительности плавки с последующей обработкой стали в ковше.

Современный электросталеплавильный процесс дает возможность получать сталь с себестоимостью, которую можно сравнить со стоимостью мартеновской стали. Поэтому в электропечах выгодно получать и углеродистые низколегированные стали высокого качества.

Окислительный период плавки имеет много физико-химических закономерностей, исследование которых ведется методами, используемыми при изучении кислородно-конвертерных и мартеновских процессов. Применение кислорода и металлической шихты, содержащей хром, никель, вольфрам, молибден и другие металлы, высокая скорость ее плавления, другие особенности периодов плавления шихты и окисления примесей обусловливают необходимость изучения оптимальных условий плавки с целью увеличения полезного использования легирующих компонентов шихты.

Балансовые плавки, проводимые с тщательным контролем химического состава, массы металла и шлака, а также с учетом перехода компонентов шихты в газовую фазу, позволяют определить причины потерь легирующих металлов и установить условия, необходимые для эффективного их использования в процессе легирования и раскисления.

Особую проблему представляет выбор технологических приемов и способов проведения окислительного и восстановительного периодов плавки, выпуска и внепечной обработки стали с целью получения металла с низким содержанием газов (водорода, азота, кислорода) и неметаллических включений.

В условиях современного производства стали в дуговых электросталеплавильных печах основными направлениями исследований являются:

1. Термодинамика, кинетика и механизм окисления элементов в окислительном периоде плавки, выбор оптимального состава шлаков периодов плавления шихты и окисления примесей, а также взаимодействие поверхностного слоя магнезитовой футеровки с металлом и ее роль в процессе окисления примесей.

2. Особенности выплавки легированных сталей в дуговых печах большой мощности и влияние технологии окислительного периода плавки на дегазацию стали и удаление неметаллических включений.

3. Термодинамический анализ взаимодействия элементов-раскислителей с кислородом, особенно реакций раскисления легированных сталей комплексными раскислителями, и исследование фазовых равновесий жидкого легированного металла с оксидными продуктами раскисления.

4. Разработка рациональной конструкции кислородных фурм при продувке металла в печи и ковше, а также газокислородных горелок для подогрева ванны.

5. Влияние технологии выплавки стали на структурную и химическую неоднородность слитка и заготовок МНЛЗ, а также способов раскисления стали на состав и количество неметаллических включений.

6. Особенности азотирования электростали газообразным азотом и его влияние на физико-химические свойства металла.

7. Исследование условий образования, механизма и кинетики удаления неметаллических включений из жидкой стали и влияния условий кристаллизации стали на образование и распределение неметаллических включений и т. д.

Широкое применение газокислородных горелок, продувки металла кислородом при выплавке стали в электропечах обусловило необходимость исследования ее режима, а также разработки рациональной конструкции дутьевых устройств. При этом целесообразно использовать холодное моделирование процесса. При проведении исследований электросталеплавильного процесса одним из основных методов служит тщательный контроль всех факторов, оказывающих влияние на интенсификацию плавки, химический состав стали и шлака, концентрацию, состав и форму существования неметаллических включений в готовом металле, его физические и механические свойства.

Важным этапом в исследованиях является контроль вводимой электрической мощности при использовании мощных трансформаторов (90-120 МВа), а также состава и массы применяемых исходных материалов: скрапа, извести, железной руды и окатышей, кокса, ферросплавов и др. В течение плавки с помощью экспресс-анализа контролируют химический состав металла и шлака. Результаты такого контроля являются основой проведения соответствующей статистической обработки.

Для усовершенствования процесса устанавливают влияние различных технологических факторов на качество стали. При этом необходимо из большого количества различных условий производства выявить факторы, наиболее влияющие на процесс, и установить степень достоверности сделанного заключения.

Дисперсионный и коррелляционный анализы полученных результатов позволяют сделать выводы о рациональных путях изменения технологических условий производства.

Дата добавления: 2014-11-18