Технология плавки чугуна монопроцессом в дуговой печи

Плавка чугуна в дуговых печах

Для плавки чугуна применяют трехфазные дуговые печи, которые имеют кислую или основную футеровку. Соответственно и процесс плавки является кислым или основным. Взаимодействия фаз при тех или иных шлаках действительны и для плавки чугуна в дуговых печах, т.е. при кислом процессе кремний угорает меньше, марганец больше, чем при основном; при основном процессе можно удалить серу и фосфор.

После загрузки шихты электроды опускают, и начинается процесс плавки, который характеризуется высоким усвоением теплоты шихтой, со всех сторон окружающей дугу (в период расплавления КПД достигает 85%). В шихте проплавляются так называемые колодцы. Этот период плавки сопровождается сильным шумом, треском, выделением большого количества дыма. Когда весь металл расплавится, дуга горит более спокойно, и передача теплоты происходит лишь у поверхности расплавленного металла: интенсивно в районах дуговых разрядов и менее интенсивно по остальной поверхности. Поэтому КПД при перегреве ниже. Элементы выгорают при высоких температурах и наличии в атмосфере печи кислорода. Железо окисляется, затем уже закись железа окисляет элементы (С, Si, Mn):

Fe + 1/2О₂ = FeO,

FeO + Me = MeO + Fe.

Характерной особенностью дуговой плавки чугуна является недопустимость закипания ванны, т. е. протекания реакции

[FeO] + [С] = [Fe] + {CO}

В связи с этим содержание FeO в шлаке не должно превышать 12%*, что достигается регулярным раскислением шлака вводимым в него карбюризатором

(FeO) + С = [Fe] + {СО}.

В качестве шихты используют в основном чугунный и стальной лом, возврат, а также некоторое количество свежих чушковых чугунов. Расчет шихты производится исходя из химического состава имеющихся шихтовых материалов и угара элементов. Обычно принимают угар углерода 10%, кремния 10% и марганца 20%. Следует учитывать, что при применении в шихте стружки угар элементов значительно возрастет.

Перед каждой плавкой проводят мелкий ремонт футеровки путем заправки подины и откосов, которая заключается в том, что на имеющиеся на подине и откосах углубления сразу по окончании предыдущей плавки наносят смесь, состоящую из 90–92% кварцевого песка, 5–6% жидкого стекла и 3–4% Н₂О. При основной футеровке заправку выполняют доломитовой или магнезитовой массой.

Загрузка шихты производится при помощи специализированной бадьи, в которую на шихтовом дворе помещают определенную порцию шихты (обычно масса порции составляет около половины емкости печи). Для загрузки шихты в ванну печи свод отводится в сторону, бадью устанавливают соосно с ванной печи и раскрывают днище. В бадью или непосредственно в печь перед загрузкой вводят карбюризатор в количестве 75% от расчетного (электродный бой, электродная крошка и т. п.).

В загруженной и закрытой сводом печи начинают процесс плавки, т. е. электроды под напряжением вводят до контакта с шихтой. После установления устойчивых дуговых разрядов печь включают на высшую ступень мощности. По мере расплавления шихты не расплавившиеся куски сталкивают в образовавшиеся колодцы. Для наведения шлака вводят шлакообразующие компоненты – известь и песок. Их массу выбирают таким образом, чтобы к концу плавки металл был покрыт слоем шлака толщиной около 50 мм. Шлак должен иметь невысокую вязкость (легко сливаться с пробной ложки), а после затвердевания иметь плотный излом с зеленоватой поверхностью. Черный цвет и пузырчатый излом шлака в твердом состоянии свидетельствуют о его высокой окисленности. В этом случае шлак надо частично удалить и ввести новые шлакообразующие компоненты.

Для наведения основного шлака в печь с основной футеровкой вводят известь в количестве 0,15 кг на 1 т металла для удаления 0,001% S.

После полного расплавления берут пробу на химический анализ и на отбел, а печь включают на вторую ступень и перегревают металл до 1400–1450 °С. Затем скачивают, т. е. удаляют, шлак, вводят в печь оставшиеся от общей расчетной массы 25% карбюризатора, а также опять песок и известь. По результатам первого экспресс-анализа добавляют в печь ферросплавы. Затем металл перегревают до 1440–1480 °С и выпускают его в ковш.

Преимуществами плавки чугуна в дуговых печах являются возможность форсированного расплавления при большой удельной мощности (до 1000 кВт на 1 т шихты) и высоком КПД, использование практически любых шихтовых материалов и широкие возможности по металлургической обработке расплава шлаками, которые имеют высокую активность благодаря нагреву от дуговых разрядов.

К недостаткам плавки чугуна в дуговых печах относятся высокий уровень шума дуговых разрядов, обильное выделение бурого дыма и низкий КПД при перегреве.

Дата добавления: 2014-01-06