Металлургия черных металлов

Листать книгу

Страницы: ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

скачать книгу Металлургия черных металлов

ния. Дополнительный эффект получается благодаря улучшению условий теплопередачи (кипящая вода обладает более^высоким коэффициентом теплопередачи).
...
Производительность мартеновской печи (основной показатель любого металлургического агрегата) в значительной мере определяется тепловым режимом плавки или изменением тепловой нагрузки по периодам плавки. Тепловая нагрузка печи представляет собой количество тепла, подводимого в единицу времени к газовому клапану или форсунке (горелке) печи. При правильной организации теплового режима должен быть обеспечен подвод к металлу максимального количества тепла на протяжении всех периодов плавки. В
...
при сгорании единицы топлива и-небольшую его удель-) ную теплоемкость. Последнее достигается обогащение^ воздуха кислородом. При этом снижается количество продуктов сгорания в результате уменьшения количества балластного азота.
...
Степень черноты пламени можно повысить добавкой, к газу жидких или твердых топлив, богатых углеродом и углеводородами (мазут, смола, пек). Степень черноты пламени 8П
...
По мере плавления шихты и образования шлака ванна начинает отражать тепловые лучи, условия нагрева металла ухудшаются. Во избежание оплавления огнеупоров подача топлива в печь должна быть уменьшена. Минимальная тепловая нагрузка соответствует периоду доводки и составляет ~
...
Топливо. Мартеновские печи могут отапливаться жидким (мазутом, смолой) или газообразным (природный, смешанный, генераторный газ) топливом. Смешанный (коксовый и доменный) и генераторные газы, обладающие недостаточной теплотой сгорания, перед поступлением в рабочее пространство подогреваются в регенераторах примерно до 1150°С. Природный газ и мазут используются без подогрева. Кислород для интенсификации сгорания топлива вводится через фурмы, помещенные в головках печи.
...
В настоящее время значительное число мартеновских печей переведено на отопление природным газом, в основном состоящим из метана СН4. Для повышения светимости природного газа одновременно с ним в печь вводят мазут. Природный газ и мазут являются высококалорийными видами топлива и способны давать высокотемпературный факел без подогрева топлива. Это позволяет упростить конструкцию печи. Мартеновские печи, отапливаемые высококалорийным топливом, имеют только одну пару регенераторов (для подогрева воздуха). При этом вдвое уменьшается число шлаковиков,. отсутствуют газовые вертикальные каналы, упрощается конструкция головки и система перекидки клапанов.
...
В зависимости от состава шлака и огнеупорных материалов для изготовления пода мартеновский процесс может быть основным и кислым. По составу шихты различают следующие разновидности мартеновского процесса.
...
Высокие технико-экономические показатели (производительность, расход топлива и огнеупоров) и универсальность основного мартеновского процесса являются причинами того, что до сих пор в СССР >50% стали выплавляют в основных мартеновских печах.
...
Сущность процесса рафинирования заключается в окислении примесей металла: кремния, марганца, фосфора и углерода, удалении серы, неметаллических включений и дегазации.
...
Окисление кремния. Кремний, обладающий высоким сродством к кислороду, окисляется и переходит в шлак еще в период плавления. Окисление кремния происходит кислородом атмосферы и оксидов железа шлака по следующим реакциям: [51]+02(Газ)=
...
Одновременно с окислением кремния происходит образование ортосиликатов железа или кальция: (РеО)2-•5Ю2 и (СаО)2-5Ю2. Во всех вариантах основного мартеновского процесса реакция окисления кремния практически необратима. Это объясняется тем, что по мере растворения извести происходит образование прочных силикатов кальция.
...
Окисление марганца. Марганец аналогично кремнию легко окисляется кислородом атмосферы и оксидами железа шлака: [Мп]+1/202(газ)=
...
При постоянной температуре содержание марганца в металле является линейной функцией отношения концентраций (МпО) и (РеО). Чем выше отношение (МпО)/(РеО),
...
Окисление фосфора. Для успешной дефосфорации необходимы высокое содержание оксидов железа в основных шлаках, умеренные температуры, минимальные
...
На практике фосфор стремятся удалить из металла _в период плавления и в первой половине периода кипения. В это время имеют место благоприятные условия (металл еще сильно не нагрелся) и интенсивное перемешивание ванны в результате всплывания пузырьков СО, бурления металла при плавлении шихты и искусственного перемешивания подаваемым в ванну кислородом. Присадка в печь железной руды (окалины или агломерата) и извести в этот период способствует формированию известково-железистого шлака. В последнее время эффективным способом повышения скорости дефосфорации признано вдувание в ванну твердой порошкообразной смеси в струе кислорода. В состав смеси обычно входят окалина, известь и плавиковый шпат.
...
При проведении процесса дефосфорации необходимо принять меры против восстановления фосфора (ре-фосфорации) из шлака в металл. Такое явление имеет место при раскислении металла в конце плавки и при выпуске металла из печи. Исследованиями установлено, что количество фосфора, восстановленного из шлака в металл, в значительной мере зависит от основности (СаО)/(5Ю2) и от отношения в нем (СаО)/(РеО).
...
Удаление серы. Для успешного проведения процесса десульфурации необходимы высокая основность шлака, минимальная окисленность металла, высокая температура.
...
Поскольку атмосфера в рабочем пространстве мартеновской печи имеет всегда окислительный характер, то выполнение второго условия практически невозможно. Поэтому процесс десульфурации в мартеновских печах получает ограниченное развитие.
...
Для получения качественной стали с содержанием серы <0,03 % необходимо соблюдать специальные меры по ограничению содержания серы в топливе (<1,5 г/м3) и шихте.
...
ментов (лантана, церия и др.). Они образуют прочные сульфиды, например СеБ, ЬаБ. Эффективным способом получения металла с низким содержанием серы является применение внепечной обработки металла синтетическим шлаком.
...
Окисление углерода. Окисление углерода в мартеновской ванне является одной из важнейших реакций. В результате протекания этой реакции и сопровождающего •ее эффекта кипения выравниваются химический состав ванны и температура металла, облегчается процесс дегазации ванны и удаления из нее неметаллических включений.
...
Анализ процесса образования пузырьков СО показывает, что основным фронтом реакции является огромная поверхность подины и откосов мартеновской ванны. Таким образом, роль пода в мартеновском процессе очень велика, поэтому мартеновские печи делают с длинной, но не глубокой ванной стремясь иметь при данной емкости печи возможно большую площадь пода.
...
Обычно скорость окисления углерода в период кипения колеблется в зависимости от вместимости печи от ■0,2 до 0,8 % С/ч. Для организации кипения ванны необходимо, чтобы содержание углерода в шихте было больше, чем требуется в готовом металле (содержание углерода после расплавления должно быть на 0,4—1,0% больше верхнего предела содержания углерода в готовой стали). Углерод, растворенный в металле, окисляется кислородом, поступающим из атмосферы печи и шлака.
...
Кипение металла в мартеновской печи в значительной степени влияет на содержание газов в стали. Содержание кислорода в жидком металле при кипении снижается и поддерживается на уровне, соответствующем содержанию в нем углерода. Ванна не будет переокислена, пока продолжается процесс окисления углерода.
...
Пузырьки СО, поднимающиеся из ванны, обеспечивают вынос из металла водорода и азота. Условно схема механизма дегазации представлена на рис. 71. Пузырьки СО представляют для водорода и азота разреженное пространство (вакуум), в которое они диффундируют и таким образом выносятся в рабочее пространство печи. Обычно в мартеновской ванне содержание азота составляет 0,003—0,008, водорода 0,0004—0,0007 %•
...
ний. На неметаллические включения, соприкасающиеся с поверхностью пузырей газа, действуют силы поверхностного натяжения и удерживают их при всплывании в шлак (рис. 72),
...
Скрап-процесс существует на заводах, на которых отсутствует производство чугуна. Металлическая шихта -состоит из 55—75 % скрапа и 25—45 % твердого чугуна^ Неметаллическая часть шихты состоит из известняка, извести, боксита и руды.
...
Потребность чугуна в металлической части шихты определяется содержанием углерода в металле по расплавлении с учетом избыточного углерода 0,4—0,8 %, необходимого для создания кипения в результате окисления углерода, и угаром углерода во время завалки и плавления. Угар углерода до расплавления при скрап-процессе составляет 30—40 %. По этим данным рассчитывают необходимое количество чугуна для завалки.
...
Если по расплавлении содержание углерода оказывается значительно выше необходимого, то добавляют руду. При этом продолжительность периода доводки увеличивается и производительность печи снижается. При очень низком содержании углерода после расплавления (более частый случай в практике) плавка проводится с науглероживанием. Для этого вводят в ванну чугун или. углеродсодержащие материалы (графит, кокс, антрацит и др.).
...
Количество известняка в шихте определяется составом металлической ее части и требованиями к составу шлаков во время плавления и по расплавлении. Обычно в шихте содержится 7—10% известняка или 4—6% извести и 0,5—1,0% боксита. Процесс плавки состоит из заправки печи, завалки шихты, плавления, доводки и выпуска.
...
Заправка печи производится для восстановления изношенных участков пода и откосов. Продолжительность заправки составляет 15—25 мин.
...
Завалка производится следующим образом: вначале загружают легковесный лом, обрезь, стружку (20 % от общей железо-стальной шихты), затем слой известняка и после хорошего прогрева производится завалка слоями остальной железо-стальной металлической части шихты.
...
Плавление начинается с легкоплавкой составляющей шихты, т. е. чугуна. Капельки стекают вниз, науглероживают скрап, снижая температуру плавления. По мере плавления чугуна на поду печи образуется ванна жидкого металла, уровень которой все время повышается до тех пор, пока вся металлическая шихта не расплавится. Одновременно с плавлением происходит окисление примесей шихты с образованием шлака, в котором растворяется известь. В результате образуются две жидкие фазы: металл и шлак.
...
Периоды завалки и плавления при скрап-процессе составляют 65—75 % от продолжительности всей плавки, поэтому для увеличения производительности печи стремятся к сокращению этих периодов. Значительного уменьшения длительности завалки и плавления можно достичь применением подачи кислорода через водоох-лаждаемые фурмы, что интенсифицирует процесс сгорания топлива.
...
Доводка при скрап-процессе обычно начинается с удаления шлака для понижения содержания фосфора в ванне. Как правило спускают ~50% всего шлака. После спуска шлака наводят новый шлак, присаживая известь и боксит. После нагрева металла в печь дают железную руду небольшими порциями (1—2%
...
Выпуск готового металла и шлака проводится быстро, чтобы уменьшить вероятность окисления металла кислородом воздуха. Скрап-процесс характеризуется худшими показателями по сравнению со скрап-рудным процессом: меньшим выходом годного и большим расходом топлива на тонну стали. Тем не менее процесс имеет широкое распространение на машиностроительных заводах, выплавляющих сталь .для фасонного литья.
...
Скрап-рудный процесс является наиболее распространенным вариантом основного мартеновского процесса и отличается от скрап-процесса повышенным количеством жидкого чугуна (50—80%), твердых окислителей и известняка в шихте. В
...
Для получения по расплавлении шлака нужной основности в завалку применяют известняк. Расход известняка при скрап-рудном процессе составляет на передовых заводах 4—6 % от массы металлической шихты. В качестве флюсов применяют также известь, боксит, плавиковый шпат и шамотный бой. Ход плавки при скрап-рудном процессе следующий. После заправки печи на подину заваливают часть железной руды и известняка. Вследствие малой теплопроводности сыпучих материалов завалку осуществляют слоями с промежуточными прогревами. После этого загружают скрап, нагревают его до температуры 1300—1400°С и заливают чугун. Прогрев лома предотвращает затвердевание чугуна и способствует активному плавлению твердой шихты.
...
Во время заливки чугуна в ванне протекает ряд процессов, характерных для периода плавления. Жидкий чугун проходит через слой скрапа и взаимодействует с железной рудой. Начинается процесс шлакообразования и окисления примесей чугуна оксидами железа руды. В
...
вается и самотеком выходит из печи. В этот момент создаются благоприятные условия для дефосфорации (железистые шлаки и низкая температура). С вытекающим из печи шлаком удаляется значительное количество нежелательных оксидов 5Ю2 и Р2О5.
...
В период плавления происходит расплавление лома, разложение известняка, растворение оксидов железа в жидком шлаке, окисление элементов металлической шихты (51, Мп, Р, С, Ре). Плавление характеризуется интенсивным выделением газов СО и С02 в результате окисления углерода и разложения известняка. При этом происходит фонтанирование металла в печи. Период плавления даже при благоприятных условиях протекает довольно медленно. Его длительность составляет 30— 40 % продолжительности всей плавки. А суммарная продолжительность завалки шихты, заливки чугуна и плавления составляет 70 % длительности всей плавки. Для ускорения процесса плавления и окисления примесей используют продувку ванны кислородом или сжатым воздухом, или их смесью через водоохлаждаемые фурмы.
...
Конец периода плавления определяют по прекращению фонтанирования металла в печи. К этому времени содержание углерода в металле должно превышать его содержание в конце доводки на 0,3—0,5%. Температура металла должна быть 1520—1550°С.
...
Шлак по расплавлении состоит из 40—45 % СаО; 6—8 % МпО; 8—10 % РеО; 1,5—3 % Ре203; 18—25 % 5Ю2; 4-7% А1203; 0,05-0,12% 5; 8—12% МеО; 1— 2%
...
После расплавления металла наиболее ответственными периодами плавки являются доводка и раскисление. От правильности проведения этих периодов в основном зависит качество готовой стали. В начале периода доводки металл содержит некоторый избыток углерода, фосфора, серы и имеет температуру ниже температуры, необходимой для нормальной разливки стали. Задачей доводки является синхронизация по времени удаления избытка примесей и нагрева металла до температуры выпуска. Доводка состоит из двух стадий: полировки и чистого кипения.
...
ли по расплавлении были получены низкие содержания фосфора и серы и основность шлака находилась в пределах 2,2—2,5, то можно работать без скачивания и наведения шлака. Задача сводится лишь к удалению избытка углерода. Если концентрация фосфора и серы по расплавлении значительно выше заданных в готовой стали, то в период полировки необходима смена шлака. В этом случае после присадки основной массы руды скачивают шлак через среднее завалочное окно и наводят новый присадкой извести и боксита или плавикового шпата. Основность шлака при этом возрастает до 2,5 и более.
...
Увеличение содержания ИеО и основности шлака обеспечивает удаление фосфора до 0,01 % и менее. Степень десульфурации металла в период полировки невелика. Скорость окисления углерода в этот период в зависимости от интенсивности присадок руды и поступления кислорода в ванну может достигать сравнительно большого значения (до 0,7 % С/ч).
...
Основной задачей периода чистого кипения является нагрев металла перед раскислением, легированием и выпуском. Одновременно с нагревом металла происходит удаление из ванны газов, неметаллических включений, окисление углерода до содержания необходимого в готовом металле и получение минимального содержания серы и фосфора.
...
После проведения периода доводки металл раскисляют (если нужно легируют) и выпускают в ковш. В процессе плавки отбирают пробы металла и шлака на анализ в экспресс-лаборатории. Температура металла контролируется вольфрам-молибденовыми или вольфрам-рениевыми термопарами погружения.
...
Кислый мартеновский процесс значительно меньше распространен, чем основной. Это связано с тем, что при кислом процессе (вследствие ничтожно малой основности кислых шлаков) отсутствуют условия для удаления серы и фосфора.
...
Особенности взаимодействия металла с кислой футеровкой подины печи и с кислым шлаком, газопроницаемость которого меньше, чем основного, а также использование чистых шихтовых материалов позволяет получать при кислом процессе сталь высокого качества.
...
Кислая сталь характеризуется чистотой по сере и фосфору, по неметаллическим включениям, хорошей раскислеиностью и низким содержанием газов. Ее механические свойства в продольном н по-
...
перечном направлениях примерно одиваковы. Кислую сталь применяют для особо ответственных изделий — шариковых подшипввков, роторов турбин и т. п.
...
Технико-эковомические показатели мартевовского процесса зависят от многих факторов и для развых заводов изменяются в широких пределах. Освоввой характеристикой работы мартеновских печей является количество получаемой стали в товвах, приходящееся ва 1 м2 площади пода в сутки. Характеристикой печей служит также часовая (т/ч) и годовая (т/год) производительность.
...
При подаче кислорода в факел и продувке ваввы кислородом в периоды плавлевия и доводки производительность 650-т печей достигает >600 тыс. т/год и 900-т печей>800 тыс. т/год. Выход годного при скрап-процессе составляет 89—92 %, при скрап-рудвом процессе 92—96 %. Себестоимость 1 т стали, которая характеризует рента-бельвость работы цеха, определяется стоимостью материалов (60— 80 % от общей стоимости стали) и затратами по переделу (зарплата, топливо, электроэвергия, вода, пар, кислород, сжатый воздух, отчислевия ва амортизацию и т. д.).
...
Себестоимость 1 т мартевовскоё углеродистой стали в СССР составляет 50—70 руб. Себестоимость легироваввой стали возрастает за счет расходов ва ферросплавы и легирующве добавкв. Расходы условвого топлива ва передовых предприятиях составляет ПО— 130 кг/т. Важвейшим резервом умевыпевия себестоимости стали является повышевие производительвости труда, т. е. увеличение количества выплавляемой стали в год, првходящейся ва одвого рабочего. Этот показатель может быть звачвтельво улучшен благодаря меха-визации трудоемких работ, автоматизации теплового и технологического режимов плавки. На передовых предприятиях уже достигнута производительвость труда, когда ва одного рабочего в год приходится более 4000 т стали. На таких предприятиях самая визкая се-бестовмость 1 т стали.
...
Несмотря на бурное развитие кислородно-конвертерного процесса, до сих пор мартеновское производство занимает ведущую роль в общем производстве стали в СССР. Такое положение заставляет специалистов изыскивать методы модернизации мартеновского процесса
...
перечном направлениях примерно одиваковы. Кислую сталь применяют для особо ответственных изделий — шариковых подшипввков, роторов турбин и т. п.
...
Одновременно техническая мысль работает над созданием новых конструкций печей и технологических процессов, которые могли бы успешно заменить обычные мартеновские печи без коренной переделки существую
...
щих зданий мартеновских цехов. К таким предложениям, получившим практическую реализацию, относятся: 1) установка на месте старых мартеновских печей конвертеров с донной продувкой; 2) реконструкция работающих мартеновских печей на двухванные. Способ производства стали в двух-
...
/ — газо-кислородные фурмы; 2 —кислородные фурмы; 3— факед^ газо-кис-лородной фурмы; 4— шлаковики; А — положение фурмы в период доводки; Б — положение фурмы в период подогрева скрапа
...
В двухванной печи, помимо интенсивной продувки ванны кислородом, использован принцип утилизации тепла газов, отходящих из рабочего пространства печи, для нагрева шихты. Использование физического тепла отходящих газов и тепла, выделяющегося при окислении СО до С02, позволяет повысить долю металлического лома в шихте до 40—45 %•
...
В СССР первая двухванная печь начала действовать в 1965 г. на Магнитогорском металлургическом комбинате (ММК). В настоящее время в СССР работает более десятка двухванных печей на ММК, Череповецком, Запорожском, Криворожском и других металлургических комбинатах.
...
Двухванные печи представляют собой плавильные агрегаты с двумя ваннами, двумя головками, двумя вертикальными каналами, двумя шлаковиками и системой боровов и перекидных клапанов.
...
Выплавка стали в двухванной печи осуществляется таким образом, что когда в одной ванне (рис. 72) металл продувают кислородом, то в другую ванну в это
...
время загружают скрап и сыпучие материалы. Выделяющийся при продувке ванны кислородом оксид углерода СО догорает над заваливаемой шихтой, в результате чего шихта быстро подогревается и плавится. Обе ванны имеют общий свод и в каждой имеются выпускное отверстие для металла, отверстие для спуска шлака и загрузочные окна.
...
При работе на шихте с 65—68 % жидкого чугуна двухванные печи могут работать без расхода топлива. Если же по условиям производства в печь загружается меньшее количество чугуна, то необходимо отопление печи топливом. Топливо в двухванные печи подается с помощью топливно-кислрродных горелок, установленных в своде и торцах печи. Горелки могут быть стационарными и подвижными. Для снижения температуры отходящих газов в шлаковики впрыскивается вода, что приводит к получению в шлаковиках рыхлого шлака, удаляемого легко, без взрывов и нарушения кладки. Это возможно благодаря отсутствию в двухванных печах регенераторов.
...
Технология плавки стали в двухванных печах принципиально не отличается от технологии плавки в мартеновских печах, работающих с интенсивной продувкой кислородом, хотя некоторые отличия имеются.
...
В момент окончания заливки чугуна при интенсивной продувке ванны кислородом технология плавки напоминает начальный период плавки в кислородном конвертере. Этот период характеризуется наличием высокого содержания оксидов железа в шлаке (30—40 % и выше).
...
В период плавления и доводки температура в рабочем пространстве двухванной печи ниже, чем в мартеновской печи и конвертере. Это связано с большей величиной теплоотдающей поверхности двухванной печи.
...
Температура шлака в двухванной печи несколько ниже, чем в мартеновской. Поэтому наведение активного жидкоподвижного высокоактивного шлака затруднено. Вводить большие порции извести по ходу плавки нежелательно. Для наведения шлака необходимой консистенции и основности производят подъем одной или двух кислородных фурм. При этом (аналогично начальному периоду конвертерной плавки) начинает интенсивно окисляться железо и имеет место повышение температуры шлака и его окислеиности, что способствует быстрому наведению жидкоподвижного и гомогенного шла-
...
ка. Содержание БЮ2 в шлаке ниже, чем в мартеновской печи, так как'железная руда в завалку не дается. Основность шлака к моменту расплавления достигает двух и несколько возрастает во время доводки. Формирование активного жидкоподвижного шлака обеспечивает успешное проведение десульфурации, а повышенная окислен-ность шлака позволяет получить низкие содержания фосфора.
...
Для получения стали с низким содержанием азота необходимо особое внимание уделять чистоте кислорода, используемого для продувки.
...
Как в кислородном конвертере с верхним дутьем, металл в двухванной печи к концу продувки переокислен. Для понижения содержания кислорода за 3—5 мин. до выпуска продувку ванны кислородом прекращают; из-за повышенной окисленности ванны раскислители вводят в ковш.
...
Преимуществами двухванных печей перед мартеновскими являются простота конструкции, низкие капитальные затраты на строительство, низкий расход огнеупоров, топлива и высокая производительность. В условиях СССР, где более 50 % стали выплавляется в мартенах, последнее обстоятельство особенно важно, поскольку позволяет значительно увеличить производство стали в существующих мартеновских цехах. При хорошей организации работы производительность двухванной печи может достигать 1,5—1,8 млн. т стали в год; расход кислорода составляет 70—75 м3/т, огнеупоров 3—4 кг/т. Фактически двухванная печь как по существу процесса, так и по технико-экономическим показателям приближается к конвертеру с верхней продувкой.
...
Вышеперечисленные преимущества и простота переделки мартеновских печей на двухванные определяют распространение печей такого типа.
...
К трудностям в организации нормальной работы двухванных печей относятся большой угар металла и интенсивное пылевыделение; большой подсос холодного воздуха, осложняющий тепловую работу печи; сложность осмотра и заправки печи и ряд других.
...
В электропечи можно получать легированную сталь с низким содержанием серы и фосфора, неметаллических включений, при этом потери легирующих элементов значительно меньше. В процессе электроплавки можно точно регулировать температуру металла и его состав, выплавлять сплавы почти любого состава.
...
Электрические печи обладают существенными преимуществами по сравнению с другими сталеплавильными агрегатами, поэтому высоколегированные инструментальные стали, нержавеющие шарикоподшипниковые, жаростойкие и жаропрочные, а также многие конструкционные стали выплавляют только в этих Печах.
...
Мощные электропечи успешно применяют для получения низкоуглеродистых и высокоуглеродистых сталей мартеновского сортамента. Кроме того, в электропечах получают различные ферросплавы, представляющие собой сплавы железа с элементами, которые необходимо вводить в сталь для легирования и раскисления.
...
Первая дуговая электропечь в России была установлена в 1910 г. на Обуховском заводе. За годы пятилеток были построены сотни различных печей. Вместимость наиболее крупной печи в СССР 200 т. Самые большие в мире электродуговые печи (400 т) работают в США.
...
На рис. 73 показана современная дуговая электропечь вместимостью 200 т. Печь состоит из железного кожуха цилиндрической формы со сферическим днищем. Внутри кожух имеет огнеупорную футеровку. Плавильное пространство печи закрывается съемным сводом. Печь имеет рабочее окно и выпускное отверстие со сливным желобом. Питание печи осуществляется трехфазным переменным током. Нагрев и плавление металла осуществляются электрическими мощными дугами, горящими между концами трех электродов и металлом, находящимся в печи. Печь опирается на два опорных сектора, перекатывающихся по станине. Наклон печи в сторону выпуска и рабочего окна осуществляется при помощи реечного механизма. Перед загрузкой печи свод, подвешенный на цепях, поднимают к порталу, затем портал со сводом и электродами отворачивается в сторону сливного желоба и печь загружают бадьей.
...
Кожух. Кожух печи должен выдерживать нагрузку от массы огнеупоров и металла. Его делают сварным из листового железа толщиной 16—50 мм в зависимости от
...
размеров печи. Форма кожуха определяет профиль рабочего пространства дуговой печи. Наиболее распространенным в настоящее время является кожух цилиндро-
...
/ — электрод; 2— электрододержатель; 3 — свод; 4— подвеска свода; 5 — сводовое кольцо; 6 — цилиндрический кожух; 7 — рабочая площадка; 8 — механизм наклона печи; 9— станина; 10— люлька; //
...
конической формы (рис. 74). Нижняя часть кожуха имеет форму цилиндра, верхняя часть—конусообразная с расширением кверху. Такая форма кожуха облегчает заправку печи огнеупорным материалом, наклонные стены увеличивают стойкость кладки, так как она дальше рас-
...
положена от электрических дуг. Используют также кожухи цилиндрической формы с водоохлаждаемыми панелями. Для сохранения правильной цилиндрической формы кожух усиливается ребрами и кольцами жесткости. Днище кожуха обычно выполняется сферическим,
...
что обеспечивает наибольшую прочность кожуха и минимальную массу кладки. Днище выполняют из немагнитной стали для установки под печью электромагнитного перемешивающего устройства.
...
емом сводовом кольце, которое выдерживает распирающие усилия арочного сферического свода. В нижней части кольца' имеется выступ — нож, который входит в песчаный затвор кожуха печи. В кирпичной кладке свода оставляют три отверстия для электродов. Диаметр отверстий больше диаметра электрода, поэтому во время плавки в зазор устремляются горячие газы, которые разрушают электрод и выносят тепло из печи. Для предотвращения этого на своде устанавливают холодильники или экономайзеры, служащие для уплотнения электродных отверстий и для охлаждения кладки свода. Газодинамические экономайзеры обеспечивают уплотнение с помощью воздушной завесы вокруг электрода. В своде имеется также отверстие для отсоса запыленных газов и отверстие для кислородной фурмы.
...
Рабочее окно. Для загрузки шихты в печи небольшой емкости и подгрузки легирующих и флюсов в крупные печи, скачивания шлака, осмотра, заправки и ремонта печи имеется загрузочное окно, обрамленное литой рамой. К раме крепятся направляющие, по которым скользит заслонка. Заслонку футеруют огнеупорным кирпичом. Для подъема заслонки используют пневматический, гидравлический или электромеханический привод.
...
С противоположной стороны кожух имеет окно для выпуска стали из печи. К окну приварен сливной желоб. Отверстие для выпуска стали может быть круглым диаметром 120—150 мм или квадратным 150X250 мм. Сливной желоб имеет корытообразное сечение и приварен к
...
Рис. 74. Цилиндро-конический кожух дуговой сталеплавильной печи
...
Электрододержатели служат для подвода тока к электродам и для зажима электродов. Головки электрододер-жателей делают из бронзы или стали и охлаждают водой, так как они сильно нагреваются как теплом из печи, так и контактными токами. Электрододержатель должен плотно зажимать электрод и иметь небольшое контактное сопротивление. Наиболее распространенным в настоящее время является пружинно-пневматический электрододержатель (рис. 75). Зажим электрода осуществляется при помощи неподвижного кольца и зажимной плиты, которая прижимается к электроду пружиной. От-жатие плиты от электрода и сжатие пружины происходят при помощи сжатого воздуха. Электрододержатель крепится на металлическом рукаве — консоли, который скрепляется с Г-образной подвижной стойкой в одну жесткую конструкцию. Стойка может перемещаться вверх или вниз внутри неподвижной коробчатой стойки. Три неподвижные стойки жестко связаны в одну общую конструкцию, которая покоится на платформе опорной люльки печи. Перемещение подвижных телескопических стоек происходит или с помощью системы тросов и противовесов, приводимых в движение электродвигателями, или с помощью гидравлических устройств. Механизмы перемещения электродов должны обеспечить быстрый подъем электродов в случае обвала шихты в процессе плавления, а также плавное опускание электродов во избежание их погружения в металл или ударов о нераспла-вившиеся куски шихты. Скорость подъема электродов составляет 2,5—6,0 м/мин, скорость опускания 1,0— 2,0 м/мин.
...
Механизм наклона печи должен плавно наклонять печь в сторону выпускного отверстия на угол 40—45° для выпуска стали и на угол 10—15° в сторону рабочего окна для спуска шлака. Схема механизма наклона представлена на рис. 76. Станина печи, или люлька, на которой установлен корпус, опирается на два — четыре опорных сектора, которые перекатываются по горизонтальным направляющим. В секторах имеются отверстия, а в направляющих — зубцы, при помощи которых предотвращается проскальзывание секторов при наклоне печи. Наклон печи осуществляется при помощи рейки и зубчатого механизма или гидравлическим приводом. Два ци-
...
Система загрузки печи бывает двух видов: через завалочное окно мульдозавалочной машиной и через верх при помощи бадьи. Загрузку через окно применяют только на небольших печах.
...
/ — электрод; 2— хомут; 3—рукав электрододержателя; 4 —каретка; 5 — стойка; б — противовес; 7 — двигатель механизма перемещения электрода; 8 — пневмоцилиндр; 9 — трубошины; 10 — пружина; //
...
стью открывая рабочее пространство печи для введения бадьи с шихтой. Свод печи подвешен к раме. Она соединена с неподвижными стойками электрододержателей в одну жесткую конструкцию, покоящуюся на поворотной консоли, которая укреплена на опорном подшипнике. Крупные печи имеют поворотную башню, в которой сосредоточены все механизмы отворота свода. Башня вращается вокруг шарнира на катках по дугообразному рельсу. Бадья представляет собой стальной цилиндр, диаметр которого меньше диаметра рабочего пространства печи. Снизу цилиндра имеются подвижные гибкие сектора, концы которых стягиваются через кольца тросом. Взвешивание и загрузка шихты производятся на шихтовом дворе электросталеплавильного цеха. Бадья на тележке подается в цех, поднимается краном и опускается в печь. При помощи вспомогательного подъема крана трос выдергивают из проушин секторов и при
...
подъеме бадьи сектора раскрываются и шихта вываливается в печь в том порядке, в каком она была уложена в бадье. Схема бадьи приведена на рис. 77.
...
При использовании в качестве шихты металлизован-ных окатышей загрузка может производиться непрерывно по трубопроводу, который проходит в отверстие в своде печи.
...
Во время плавления электроды прорезают в шихте три колодца, на дне которых накапливается жидкий металл. Для ускорения расплавления печи оборудуются поворотным устройством, которое поворачивает корпус в одну и другую сторону на угол в 80°. При этом электроды прорезают в шихте уже девять колодцев. Для поворота корпуса приподнимают свод, поднимают электроды выше уровня шихты и поворачивают корпус при помощи зубчатого венца, прикрепленного к корпусу, и шестерен. Корпус печи опирается на ролики.
...
Современные крупные сталеплавильные дуговые печи во время работы выделяют в атмосферу большое количество запыленных газов. Применение кислорода и порошкообразных материалов еще более способствует этому. Содержание пыли в газах электродуговых печей достигает 10 г/м3 и значительно превышает норму. Для улавливания пыли производят отсос газов из рабочего пространства печей мощным вентилятором. Для этого в своде печи делают четвертое отверстие с патрубком для газоотсоса. Патрубок через зазор, позволяющий наклонять или вращать печь, подходит к стационарному трубопроводу. По пути газы разбавляются воздухом, необходимым для дожигания СО. Затем газы охлаждаются водяными форсунками в теплообменнике и направляются в систему труб Вентури, в которых пыль задерживается в результате увлажнения. Применяют также тканевые фильтры, дезинтеграторы и электрофильтры. Используют системы газоочистки, включающие полностью весь электросталеплавильный цех, с установкой зонтов дымоотсоса под крышей цеха над электропечами.
...
Большинство дуговых печей имеет основную футеровку, состоящую из материалов на основе А^О. Футеровка печи создает ванну для металла и играет роль теплоизолирующего слоя, уменьшающего потери тепла. Ос-
...
новные части футеровки — подина печи, стены, свод. Общий вид футеровки 100-т печи показан на рис. 78. Температура в зоне электрических дуг достигает нескольких тысяч градусов. Хотя футеровка электропечи отделена от дуг, она все же должна выдерживать нагрев до температуры 1700°С. В связи с этим применяемые для
...
кладывают после соответствующей прокладки асбеста и шамотного кирпича из крупноразмерного безобжигового магнезитохромитового кирпича длиной до 430 мм.
...
Кладка стен может выполняться из кирпичей в железных кассетах, которые обеспечивают сваривание кирпичей в один монолитный блок. Стойкость стен достигает 100—150 плавок. Стойкость подины составляет один-два года. В трудных условиях работает футеровка свода печи. Она выдерживает большие тепловые нагрузки от горящих дуг и тепла, отражаемого шлаком. Своды крупных печей набирают из магнезитохромитового кирпича. При наборе свода используют нормальный и фасонный кирпич. В поперечном сечении свод имеет форму арки, что обеспечивает плотное сцепление кирпичей между собой. Стойкость свода составляет 50—100 плавок. Она зависит от электрического режима плавки, от длительности пребывания в печи жидкого металла, состава выплавляемых стали, шлака. В настоящее время широкое распространение получают водоохлаждаемые своды и стеновые панели. Эти элементы облегчают службу футеровки.
...
Ток в плавильное пространство печи подается через электроды, собранные из секций, каждая из которых представляет собой круглую заготовку диаметром от 100 до 610 мм и длиной до 1500 мм. В малых электропечах используют угольные электроды, в крупных — графи-тированные. Графитированные электроды изготавливают из малозольных углеродистых материалов: нефтяного кокса, смолы, пека. Электродную массу смешивают и прессуют, после чего сырая заготовка обжигается в газовых печах при 1300 °С и подвергается дополнительному графитирующему обжигу при температуре 2600— 2800 °С в электрических печах сопротивления. В процессе эксплуатации в результате окисления печными газами и распыления при горении дуги электроды сгорают. По мере укорачивания электрод опускают в печь. При этом электрододержатель приближается к своду. Наступает момент, когда электрод становится настолько коротким, что не может поддерживать дугу, и его необходимо наращивать. Для наращивания электродов в концах секций сделаны отверстия с резьбой, куда ввинчивается переходник-ниппель, при помощи которого соединяются
...
Электрическая дуга — один из видов электрического разряда, при котором ток проходит через ионизированные газы, пары металлов. При кратковременном сближении электродов с шихтой или друг с другом возникает короткое замыкание. Идет ток большой силы. Концы электродов раскаляются добела. При раздвигании электродов между ними возникает электрическая дуга. С раскаленного катода происходит термоэлектронная эмиссия электронов, которые, направляясь к аноду, сталкиваются с нейтральными молекулами газа и ионизируют их. Отрицательные ионы направляются к аноду, положительные к катоду. Пространство между анодом и катодом становится ионизированным, токопроводящим. Бомбардировка анода электронами и ионами вызывает сильный его разогрев. Температура анода может достигать 4000 °С. Дуга может гореть на постоянном и на переменном токе. Электродуговые печи работают на переменном токе. В последнее время в ФРГ построена электродуговая печь на постоянном токе.
...
В первую половину периода, когда катодом является электрод, дуга горит. При перемене полярности, когда катодом становится шихта — металл, дуга гаснет, так как в начальный период плавки металл еще не нагрет и его температура недостаточна для эмиссии электронов. Поэтому в начальный период плавки дуга горит неспокойно, прерывисто. После того как ванна покрывается слоем шлака, дуга стабилизируется и горит более ровно.
...
Рабочее напряжение электродуговых печей составляет 100—800 В, а сила тока измеряется десятками тысяч ампер. Мощность отдельной установки может достигать 50—140 МВ-А. К подстанции электросталеплавильного цеха подают ток напряжением до ПО кВ. Высоким напряжением питаются первичные обмотки печных трансформаторов. На рис. 79 показана упрощенная схема электрического питания печи. В
...
1. Воздушный разъединитель, предназначен для отключения всей электропечной установки от линии высокого напряжения во время производства ремонтных работ на печи.
...
2. Главный автоматический выключатель, служит для отключения под нагрузкой электрической цепи, по которой протекает ток высокого напряжения. При неплотной укладке шихты в печи в начале плавки, когда шихта еще холодная, дуги горят неустойчиво, происходят обвалы шихты и возникают короткие замыкания между электродами. При этом сила тока резко возрастает. Это приводит к большим перегрузкам трансформатора, который может выйти из строя. Когда сила тока превысит установленный предел, выключатель автоматически отключает установку, для чего имеется реле максимальной силы тока.
...
3. Печной трансформатор необходим для преобразования высокого напряжения в низкое (с 6—10 кВ до 100—800 В). Обмотки высокого и низкого напряжения и магнитопроводы, на которых они помещены, располагаются в баке с
...
/ — высоковольтный кабель; 2 — разъединитель; 3 — главный выключатель; 4 — трансформатор тока; 5 — трансформатор напряжения; 6 — защитные реле, измерительные приборы; 7—дроссель; 8 — шунтирующий выключатель; 9 — переключатель ступеней напряжения; 10 — печной трансформатор; И— регулятор; 12 — электроды; 13 — металл
...
маслом, служащим для охлаждения обмоток. Охлаждение создается принудительным перекачиванием масла из трансформаторного кожуха в бак теплообменника, в котором масло охлаждается водой. Трансформатор устанавливают рядом с электропечью в специальном помещении. Он имеет устройство, позво-
...
ляющее переключать обмотки по ступеням и таким образом ступенчато регулировать подаваемое в печь напряжение. Так, например, трансформатор для 200-т отечественной печи мощностью 65 МВ-А имеет 23 ступени
...
. напряжения, которые переключаются под нагрузкой, без отключения печи. На рис. 80 представлена схема подачи электроэнергии к дуговой печи.
...
Участок электрической сети от трансформатора до электродов называется короткой сетью. Выходящие из стены трансформаторной подстанции фидеры при помощи гибких, водоохлаждаемых кабелей подают напряжение на электрододержатель. Длина гибкого участка должна позволять производить нужный наклон печи и отворачивать свод для загрузки. Гибкие кабели соединяются с медными водоохлаждаемыми шинами, установленными на рукавах электрододержателей. Трубошины непосредственно присоединены к головке электрододер-жателя, зажимающей электрод. Помимо указанных ос-
...
новных узлов электрической сети в нее входит различная измерительная аппаратура, подсоединяемая к линиям тока через трансформаторы тока или напряжения, а также приборы автоматического регулирования процесса плавки.
...
По ходу плавки в электродуговую печь требуется подавать различное количество энергии. Менять подачу мощности можно изменением напряжения или силы тока дуги. Регулирование напряжения производится переключением обмоток трансформатора. Регулирование силы тока осуществляется изменением расстояния между электродом и шихтой путем подъема или опускания электродов. При этом напряжение дуги не изменяется. Опускание или подъем электродов производятся автоматически при помощи автоматических регуляторов, установленных на каждой фазе печи. В современных печах заданная программа электрического режима может быть установлена на весь период плавки.
...
Для перемешивания металла в крупных дуговых печах, для ускорения и облегчения проведения технологических операций скачивания шлака под днищем печи в коробке устанавливается электрическая обмотка, которая охлаждается водой или сжатым воздухом. Обмотки статора питаются от двухфазного генератора током низкой частоты, что создает бегущее магнитное поле, которое захватывает ванну жидкого металла и вызывает движение нижних слоев металла вдоль подины печи в направлении движения поля. Верхние слои металла вместе с прилегающим к нему шлаком движутся в обратную сторону. Таким образом можно направить движение либо в сторону рабочего окна, что будет облегчать выход шлака из печи, либо в сторону сливного отверстия, что будет благоприятствовать равномерному распределению легирующих и раскислителей и усреднению состава металла и его температуры. Этот метод в последнее время "имеет ограниченное применение, так как в сверхмощных печах металл активно перемешивается дугами.
...
Основным материалом для электроплавки является стальной лом. Лом не должен быть сильно окисленным, так как наличие большого количества ржавчины вносит в сталь значительное количество водорода. В зависимости от химического состава лом необходимо рассортировать на соответствующие группы. Основное количество лома, предназначенное для плавки в электропечах, должно быть компактным и тяжеловесным. При малой насыпной массе лома вся порция для плавки не помещается в печь. Приходится прерывать процесс плавки и подгружать шихту. Это увеличивает продолжительность плавки, приводит к повышенному расходу электроэнергии, снижает производительность электропечей. В последнее время в электропечах используют металлизованные окатыши, полученные методом прямого восстановления. Достоинством этого вида сырья, содержащего 85— 93 % железа, является то, что оно не загрязнено медью н другими примесями. Окатыши целесообразно применять для выплавки высокопрочных конструкционных легированных сталей, электротехнических, шарикоподшипниковых сталей.
...
Легированные отходы образуются в электросталеплавильном цехе в виде недолитых слитков, лнтннков; в обдирочном отделении в виде стружки, в прокатных цехах в виде обрези и брака н т. д.; кроме того много легированного лома поступает от машиностроительных заводов. Использование легированных металлоотходов позволяет экономить ценные легирующие, повышает экономическую эффективность электроплавок.
...
Мягкое железо специально выплавляют в мартеновских печах и конвертерах н применяют для регулирования содержания углерода в процессе электроплавки. В железе содержится 0,01—0,15 % С и <0,020 % Р. Поскольку в электропечах выплавляют основное количество легированных сталей, то для их производства используют различные легирующие добавки; электролитический никель или №0, феррохром, ферросилиций, ферромарганец, ферромолибден, ферровольфрам и др. В качестве раскислителя помимо ферромарганца н ферросилиция применяют чистый алюминий. Для науглероживания используют передельный чугун, электродный бой; для наведения шлака применяют свежеобожженную известь, плавиковый шпат, шамотный бой, доломит и Мо;0
...
Все присадки в дуговые печи необходимо прокаливать для удаления следов масла и влаги. Это предотвращает насыщение стали водородом. Ферросплавы подогревают для ускорения их проплавле-ния. Присадка легирующих, раскислителей и шлакообразующих в современной печи во многом механизирована. На бункерной эстакаде при помощи конвейеров происходит взвешивание и раздача материалов по мульдам, которые загружаются в печь мульдовымн машинами. Сыпучие для наводки шлака вводят в электропечи бросательными машинами.
...
теровку, которая может быть повреждена и при загрузке. Если подина печи во время не будет закрыта слоем» жидкого металла и шлака, то она может быть повреждена дугами. Поэтому перед началом плавки производят ремонт — заправку подины. Перед заправкой с поверхности подины удаляют остатки шлака и металла. На поврежденные места подины и откосов — места перехода подины в стены печи — забрасывают сухой магнезитовый порошок, а в случае больших повреждений — порошок с добавкой пека или смолы.
...
Заправку производят заправочной машиной, выбрасывающей через, насадку при помощи сжатого воздуха заправочные материалы, ила разбрасывающей материалы по окружности с быстро вращающегося диска, который опускается в открытую печь сверху.
...
Загрузка печи. Для наиболее полного использования рабочего пространства печи в центральную ее часть ближе к электродам загружают крупные куски ~40%* ближе к откосам средний лом (45%), на подину и на верх загрузки мелкий лом (15%). Мелкие куски должны заполнять промежутки между крупными кусками.
...
Период плавления. Расплавление шихты в печи занимает основное время плавки. В настоящее время мйогие операции легирования и раскисления металла переносят в ковш. Поэтому длительность расплавления шихты в.
...
Заправку производят заправочной машиной, выбрасывающей через, насадку при помощи сжатого воздуха заправочные материалы, ила разбрасывающей материалы по окружности с быстро вращающегося диска, который опускается в открытую печь сверху.
...
адожет принять большое количество тепла без опасности •ее перегрева. Для ускорения расплавления шихты используют различные методы. Наиболее эффективным является применение мощных трансформаторов. Так, на лечах вместимостью 100 т будут установлены трансформаторы мощностью 75,0 МВ-А, на 150-т печах трансформаторы 90—125 МВ-А и выше. Продолжительность плавления при использовании мощных трансформаторов уменьшается до 1—1,5 ч. Кроме того, для ускорения расплавления применяют топливные мазутные или газовые горелки, которые вводят в печь либо через рабочее окно, либо через специальное устройство в стенах. Применение горелок ускоряет нагрев и расплавление шихты, особенно в холодных зонах печи. Продолжительность плавления сокращается на 15—20 мин.
...
Эффективным методом является применение газообразного кислорода. Кислород подают в печь как через стальные футерованные трубки в окно печи, так и при помощи фурмы, опускаемой в печь сверху через отверстие в своде. Благодаря экзотермическим реакциям окисления примесей и железа выделяется дополнительно ■большое количество тепла, которое нагревает шихту, ускоряет ее полное расплавление. Использование кислорода уменьшает длительность нагрева ванны. Период расплавления сокращается на 20—30 мин, а расход электроэнергии на 60—70 кВт-ч на 1 т стали.
...
Традиционная технология электроплавки стали предусматривает работу по двум вариантам: 1) на свежей шихте, т.е. с окислением; 2) переплав отходов. При плавке по первому варианту шихта состоит из простых углеродистых отходов, малоуглеродистого лома, метал-лизованных окатышей с добавкой науглероживателя. Избыточное количество углерода окисляют в процессе плавки. Металл легируют присадками ферросплавов для получения стали нужного состава. Во втором варианте состав стали почти полностью определяется составом отходов и легирующие добавляют только для некоторой корректировки состава. Окисления углерода не производят.
...
Окислительный период плавки начинают присадкой железной руды, которую дают в печь порциями. В результате присадки руды происходит насыщение шлака РеО и окисление металла по реакции: (РеО)=Реж+ + [0]. Растворенный кислород взаимодействует с растворенным в ванне углеродом по реакции [С] + [0] = = С0. Происходит бурное выделение пузырей СО, которые вспенивают поверхность ванны, покрытой шлаком. Поскольку в окислительный период на металле наводят известковый шлак с хорошей жидкоподвижностью, то шлак вспенивается выделяющимися пузырями газа. Уровень шлака становится выше порога рабочего окна и шлак вытекает из печи. Выход шлака усиливают, наклоняя печь в сторону рабочего окна на небольшой угол. Шлак стекает в шлаковню, стоящую под рабочей площадкой цеха. За время окислительного периода окисляют 0,3—0,6 % С со средней скоростью 0,3—0,5 % С/ч. Для обновления состава шлака одновременно с рудой в печь добавляют известь и небольшие количества плавикового шпата для обеспечения жидкоподвижности шлака.
...
Непрерывное окисление ванны и скачивание окислительного известкового шлака являются непременными условиями удаления из стали фосфора. Для протекания реакции окисления фосфора 2[Р]+5[0] = (Р205); (Р2О5)
...
В электропечи первые два условия полностью выполняются. Выполнение последнего условия обеспечивают наводкой свежего шлака и постоянным обновлением шлака, так как шлак, насыщенный (СаО)4
...
Выделение пузырьков СО сопровождается также и удалением из металла неметаллических включений, которые выносятся на поверхность потоками металла или поднимаются наверх вместе с пузырьками газа. Хорошее кипение ванны обеспечивает перемешивание металла, выравнивание температуры и состава.
...
Общая продолжительность окислительного периода-составляет от 1 до 1,5 ч. Для интенсификации окислительного периода плавки, а также для получения стали с низким содержанием углерода, например хромоникеле-
...
вой нержавеющей с содержанием углерода ^0,Г%, металл продувают кислородом. При продувке кислородом окислительные процессы резко ускоряются, а температура металла повышается со скоростью примерно 8— 10°С/мин. Чтобы металл не перегрелся, вводят охлаждающие добавки в виде стальных отходов. Применение кислорода является единственным способом получения низкоуглеродистой нержавеющей стали без значительных потерь ценного легирующего хрома при переплаве.
...
Окислительный период заканчивается, когда содержание углерода становится ниже заданного предела, содержание фосфора 0,010%, температура металла несколько выше температуры выпуска стали из печи. В конце окислительного периода шлак стараются полностью убирать из печи, скачивая его с поверхности Тлеталла.
...
Восстановительный период плавки. После скачивания окислительного шлака начинается восстановительный период плавки. Задачами восстановительного периода плавки являются^ раскисление металла, удаление серы,коррек-тирование химического состава стали, регулирование температуры ванны, подготовка жидкоподвижного хорошо раскисленного шлака для обработки металла во время выпуска из печи в ковш. Раскисление ванны, т. е. удаление растворенного в ней кислорода, осуществляют присадкой раскислителей в металл и на шлак. В начале восстановительного периода металл покрывается слоем шлака. Для этого в печь присаживают шлакообразую-щие смеси на основе извести с добавками плавикового шпата, шамотного боя, кварцита. В качестве раскислителей обычно используют ферромарганец, ферросилиций, алюминий. При введении раскислителей происходят следующие реакции:
...
В результате процессов раскисления большая часть растворенного кислорода связывается в оксиды и удаляется из ванны в виде нерастворимых в металле неметаллических включений. Процесс этот протекает достаточно быстро и продолжительность восстановительного периода в основном определяется временем, необходимым для образования подвижного шлака. В малых и средних печах при выплавке ответственных марок сталей продолжают применять метод диффузионного раскисления стали через шлак, когда раскислители в виде молотого элек-
...
Одношлаковый процесс. В связи с интенсификацией процесса электроплавки в последние годы получил большое распространение метод плавки в дуговой печи под одним шлаком. Сущность этого метода заключается в
...
На заводах специальных сталей количество образующихся отходов достигает 25—40 % от выплавляемой стали. Часть отходов поступает с машиностроительных заводов, поэтому в электросталеплавильных цехах 50 % легированных сталей выплавляют из шихты, состоящей только из них. Рациональное использование отходов дает большую экономию легирующих, электроэнергии, повышает производительность электропечей. В СССР легированные отходы разделяют на 82 группы. При расчете шихты стремятся использовать максимальное количество отходов данной марки стали или наиболее близких марок.
...
Шихту составляют с таким расчетом, чтобы содержание углерода в ванне по расплавлении было на 0,05— 0,10 % ниже заданного маркой стали. Необходимые легирующие, неокисляющиеся добавки №, Си, Мо, загружают вместе с шихтой
...
Применение синтетического шлака. Этот метод предусматривает перенесение рафинирования металла из электропечи в разливочный ковш. Для рафинирования металла выплавляют синтетический шлак на основе извести (52—55 %) и глинозема (~40%) в специальной, электродуговой печи с угольной футеровкой. Порцию, жидкого, горячего, активного шлака (4—5 % от массы стали, выплавленной в электропечи) наливают в основной сталеразливочный ковш. Ковш подают к печи и в-него выпускают сталь. Струя стали, падая с большой высоты, ударяется о поверхность жидкого шлака, разбивается на мелкие капли и вспенивает шлак. Происходит перемешивание стали со шлаком. Это способствует активному протеканию обменных процессов между металлом и синтетическим шлаком. В первую очередь протекают процессы удаления серы благодаря низкому содержанию БеО в шлаке и кислорода в металле; повышенной концентрации извести в шлаке, высокой температуре и перемешиванию стали со шлаком. Концентрация серы может быть снижена до 0,001 %• При этом происходит значительное удаление оксидных неметаллических включений из стали благодаря ассимиляции, поглощению этих включений синтетическим шлаком и перераспределению-кислорода между металлом и шлаком.
...
Обработка металла аргоном. После выпуска стали из печи через объем металла в ковше продувают аргон, который подают либо через пористые пробки, зафутеро-ванные в днище, либо через швы кладки подины ковша. Продувка стали в ковше аргоном позволяет выровнять температуру и химический состав стали, понизить содержание водорода, удалить неметаллические включения, что в конечном итоге позволяет повысить механические и эксплуатационные свойства стали.
...
Применение порошкообразных материалов. Продувка стали в дуговой электропечи порошкообразными материалами в токе газа-носителя (аргона или кислорода) позволяет ускорить важнейшие процессы рафинирования стали: обезуглероживание, дефосфорацию, десульфура-цию, раскисление металла.
...
В струе аргона или кислорода в ванну вдуваются порошки на основе извести, плавикового шпата. Для раскисления металла используют порошкообразный ферросилиций. Для окисления ванны и для ускорения удаления
...
углерода и фосфора добавляют оксиды железа. Мелкораспыленные твердые материалы, попадая в ванну металла, имеют большую поверхность контакта с металлом, во много раз превышающую площадь контакта ванны со шлаковым слоем. При этом происходит интенсивное перемешивание металла с твердыми частицами. Все это способствует ускорению реакций рафинирования стали. Кроме того, порошкообразные флюсы могут использоваться для более быстрого наведения шлака.
...
Кислые электропечи футеруют огнеупорными материалами на основе кремнезема. Эти печи имеют более глубокие ванны и в связи с этим меньший диаметр кожуха, меньшие тепловые потери и расход электроэнергии. Стойкость футеровки свода и стен кислой печи значительно выше, чем у основной. Это объясняется малой продолжительностью плавки. Печи с кислой футеровкой вместимостью 1—3 г
...
Технология плавки в кислой электропечи имеет следующие особенности. Окислительный период плавки непродолжителен, кипение металла идет слабо, так как кремнезем связывает РеО в шлаке и тем самым скорость перехода кислорода в металл для окисления углерода снижается. Кислый шлак более вязкий, он затрудняет кипение. Шлак наводят присадками песка, использованной формовочной земли. Известь присаживают до содержания в шлаке не более 6—8 % СаО. Раскисление кислой стали проводят, как правило, присадкой кускового ферросилиция. Частично сталь раскисляется кремнием, который восстанавливается из шлака или из футеровки по реакциям-(5Ю2)+2Ре=2(РеО)+[5Ц; (БЮг) +2[С]=2СО+[51].
...
5—6 фурм для подачи газа. Фурмы представляют собой конструкцию из медной внутренней трубы и наружной трубы из нержавеющей стали, внутренний диаметр фурмы 12-7
...
электропечи выплавляют основу нержавеющей стали, содержащей заданное количество хрома и никеля, с использованием недорогих, высокоуглеродистых ферросплавов. Затем сталь вместе с печным шлаком заливают в конвертер, профиль которого представлен на рис. 81. Футеровка конвертера изготовлена из магнезитохромитового кирпича. Стойкость футеровки до 200 плавок.
...

Зварювальні матеріали
Контактная сварка
Термическая обработка в машиностроении: Справочник
Металлургия черных металлов

"Сварка-ЛИБ" - Техническая библиотека сварщика | Сварка, термообработка, материалы, металлы и сплавы

admin

Металлургия черных металлов