Введення

електросталеплавильного способу належить провідна роль увиробництві якісної та високолегованої сталі. Завдяки низціпринципових особливостей цей спосіб пристосований для отриманнярізноманітного за складом високоякісного металу з низьким вмістомсірки, фосфору, кисню та інших шкідливих або небажаних домішок івисоким вмістом легуючих елементів, що додають стали особливі властивості --хрому, нікелю, марганцю, кремнію, молібдену, вольфраму, ванадію, титану,цирконію та інших елементів.

Переваги електроплавкі в порівнянні з іншими способамисталеплавильного виробництва пов'язані з використанням для нагрівання металуелектричної енергії. Виділення тепла в електропечах відбувається або внагрівається металі, або в безпосередній поблизу від його поверхні. Цедозволяє у порівняно невеликому обсязі сконцентрувати значнупотужність і нагрівати метал з великою швидкістю до високих температур,вводити в піч великі кількості легуючих добавок; мати на печівідбудовну атмосферу і безокіслітельние шлаки, що припускаємалий угар легуючих елементів; плавно і точно регулювати температуруметалу; більш повно, ніж інших печах розкислють метал, отримуючи його знизьким вмістом неметалічних включень; одержувати сталь з низькимвмістом сірки. Витрата тепла і зміна температури металу приелектроплавке відносно легко піддаються контролю і регулювання, щодуже важливо при автоматизації виробництва.

електричні краще за інших пристосована для переробки металевоголому, причому твердої шихтою може бути зайнятий весь обсяг печі, і це неускладнює процес розплавлення. Металлізованние окатиші, що замінюютьметалевий брухт, можна завантажувати в електропіч безперервно за допомогоюавтоматичних дозуючих пристроїв.

У електропечах можна виплавляти сталь широкого сортаменту.

Пристрій дугових печей

1 Загальний опис дугової електропечі

Дугова піч складається з робочого простору (власне печі) зелектродами і струмопідведення і механізмів, що забезпечують нахил печі,утримання та переміщення електродів і завантаження шихти.

Плавки стали ведуть в робочому просторі, обмеженому зверхукуполоподібним склепінням, знизу сферичним подом і з боків стінками.
Вогнетривка кладка пода і стін поміщена в металевий кожух. Сумнийзвід набраний з вогнетривких цеглин, що спираються на опорне кільце. Черезтри симетрично розташованих у зводі отвори в робочий простірвведені струмопровідні електроди, які за допомогою спеціальних механізмівможуть переміщатися вгору і вниз. Піч харчується трифазним струмом.

Шихтові матеріали завантажують на під печі, після їх розплавлення в печіутворюється шар металу і шлаку. Плавлення і нагрівання здійснюється за рахуноктепла електричних дуг, що виникають між електродами і рідким металомабо металевою шихтою.

Випуск готової сталі і шлаку здійснюється через сталевипускноеотвір і жолоб шляхом нахилу робочого простору. Робоче вікно,закривається заслінкою, призначений для контролю за ходом плавки, ремонтупода і завантаження матеріалів.

Виплавка сталі в основних дугових електропечах

1 Шихтові матеріали

Основною складовою шихти (75-100%) електроплавкі є сталевийлом. Лом не повинен містити кольорових металів і повинен мати мінімальнекількість нікелю та міді; бажано, щоб вміст фосфору у брухті НЕперевищувало 0.05%. при більш високому вмісті фосфору тривалістьплавки зростає. Лом не повинен бути сильно окислених (іржавим). Зіржею (гідратом окису заліза) вноситься в метал багато водню. Ломповинен бути важким, щоб забезпечувалася завантаження шихти в один прийом
(однієї цебром). При легковажно брухті після часткового розплавлення першимпорції шихти доводиться знову відкривати піч і підсаджувати шихту, щозбільшує тривалість плавки.

Останнім часом розширюється застосування металлізованних окатишів ігубчатого заліза - продуктів прямого відновлення збагачених залізнихруд. Вони містять 85-93% Fe, основними домішками є оксиди заліза,
SiO2 і Al2O3. Відмінна риса цієї сировини - наявність вуглецю від
0.2-0.5 до 2% і дуже низький вміст сірки, фосфору, нікелю, міді таінших домішок, звичайно, що є в сталевому брухті. Це дозволяє виплавлятисталь, що відрізняється підвищеною чистотою від домішок. Переплав відходівлегованих сталей дозволяє економити дорогі феросплави. Ці відходисортують за хімічним складом і використовують при виплавці сталей,що містять ті ж легуючі елементи, що і відходи.

З метою підвищення вмісту вуглецю в шихті використовують чавун, кокс іелектродний бій. Основна вимога до чавуну - мінімальний вмістфосфору, тому щоб не вносити багато фосфору в шихту малих ((40 т) печейне більше 10% чавуну, а на великовантажних не більше 25%.

Як шлакоутворюючих в основних печах застосовують вапно,вапняк, плавиковий шпат, боксит, шамотний бій; в кислих печах --кварцовий пісок, шамотний бій, вапно. Як окислювачів використовуютьзалізну руду, прокатну окалину, агломерат, залізні окатиші, газоподібнийкисень. До шлакоутворюючих і окислювача пред'являються ті ж вимоги,що і при інших сталеплавильних процесах: вапно не повинна міститибільше 90% CaO, менш 2% SiO2, менш 0.1% S і бути свежеобоженной, щоб невносити в метал водень. Залізна руда повинна містити менше 8% SiO2,оскільки він знижує основность шлаку, менш 0.05% S і мене 0.2% P;бажано застосовувати руду з шматків розміром 40-100 мм, оскільки такішматки легко проходять через шар шлаку і безпосередньо реагує зметалом. У плавикового шпату, що застосовується для розрідження шлаку зміст
CaF2 повинно перевищувати 85%.

У елекросталеплавільном виробництві для легування і розкисленнязастосовуються практично всі відомі феросплави і легуючі.

2 Плавка в основний печі на вуглецевої шихті

Дана технологія також носить назву технології плавки на свіжійшихті з окисленням і застосовується на печах малої та середньої ((40 т) ємностіпри виплавці якісних сталей. Плавка складається з наступнихперіодів:

1. заправка печі;

2. завантаження шихти;

3. плавлення;

4. окислювальний період;

5. відновний період;

6. випуск сталі.

Заправка печі

Заправка - це виправлення зношених і пошкоджених ділянокфутеровки пода. Після випуску черговий плавки з подини видаляють залишкиметалу і шлаку. На пошкоджені подини і укосів закидають магнезитовийпорошок або ж магнезитовий порошок, змішаний з кам'яновугільним Пеком
(сполучною). Загальна тривалість заправкі10-15 хв.

Завантаження шихти

При виплавки сталі в печах малої та середньої місткості шихта на 90-100%складається із сталевого брухту. З метою підвищення вмісту вуглецю в шихту вводятьчавун ((10%), а також електродний бій або кокс. Загальна кількість чавуну іелектродного бою або коксу повинно бути таким, щоб вміст вуглецю вшихті перевищувало нижня межа його вмісту в готовій сталі на 0.3% привиплавці високовуглецевих сталей, на 0.3-04% при виплавцісередньовуглецевого і на 0.5% для низьковуглецевих. Цей межа кільказнижується при зростанні ємності печі. Щоб поєднати видалення частини фосфору зплавленням шихти в Завалко рекомендується давати 2-3% вапна.

Завантаження ведуть бадьямі або кошиками. У корзини та бадді шихтуукладають у такій послідовності: на дно кладуть частину дрібниці,щоб захистити подину від ударів важких шматків сталевого брухту, потім вцентрі укладають великий лом, а по периферії середній і зверху - залишкидрібний лом. Щільна укладання шихти поліпшує її провідність, забезпечуючистійке горіння дуги, прискорюючи плавлення. Для зменшення чаду кокс іелектродний бій кладуть під шар великої брухту.

Плавлення

Після закінчення завалювання електроди опускають майже до дотику з шихтою івключають струм. Під дією високої температури дуг шита під електродамиплавитися, рідкий метал стікає вниз, накопичуючись в центральній частиніподини. Електроди поступово опускаються, проплавляя в шихті "криниці" ідосягаючи крайнього нижнього положення. У міру збільшення кількості рідкогометалу електроди піднімаються. Це досягається за допомогою автоматичнихрегуляторів для підтримки певної довжини дуги. Плавлення ведуть примаксимальної потужності пічного трансформатора.

Під час плавлення відбувається окислення складових шихти,формується шлак, відбувається часткове видалення в шлак фосфору і сірки.
Окислення домішок здійснюється за рахунок кисню повітря, окалини ііржі, внесених металевої шихтою.

За час плавлення повністю окислюється кремній, 40-60% марганцю,частково окислюється вуглець і залізо. У формуванні шлаку поряд зпродуктами окислення (SiO2, MnO, FeO) бере участь і окис кальцію,що міститься в вапна. Шлаки до кінця періоду плавлення має приблизнонаступний склад,%: 35-40 CaO; 15-25 SiO2; 8-15 FeO; 5-10 MnO; 3-7 Al2O3;
0.5-1.2 P2O5. низька температура та наявність основного залозистого шлакусприяє дефосфораціі. У зоні електричних дуг за час плавленнявипаровується від 2 до 5% металу, переважно заліза.

Для прискорення плавлення іноді застосовують газо-кисневі пальники,вводяться в робочий простір через під або стінки печі. Для зменшеннятривалості плавлення часто застосовують продування киснем, що вводиться врідкий метал після розплавлення ѕ шихти за допомогою фурм або сталевихфутерованих трубок. При витраті кисню 4-6 м2/т тривалість плавленняскорочується на 10-20 хв.

Тривалість періоду плавки визначається потужністю трансформатораі складає від 1.1 до 3.0 ч. Витрата електроенергії за час плавленняскладає 400-480 кВт */ч.

Окислювальний період

Завдання окисного періоду плавки полягає в наступному: а) зменшити вміст в металі фосфору до 0.01-0.015%; б) зменшити вміст в металі водню та азоту; в) нагріти метал до температури близької до температури випуску (на 120 -
130 (С вище температури Ліквідус).

Крім того, за час періоду окислюють вуглець до нижньої межі йоговмісту в виплавлюваної сталі. За рахунок кипіння (виділення бульбашок СОпри окисленні вуглецю) відбувається дегазація металу та його перемішування,що прискорює процеси дефосфораціі і нагріву.

Окислення домішок ведуть, використовуючи або залізну руду (окалину,агломерат), або газоподібний кисень.

Окислювальний період починається з того, що з печі зливають 65-75%шлаку, що утворилася в період плавлення. Шлаки зливають не вимикаючи піч,нахиливши її в сторону робочого вікна на 10-12 (. Злив шлаку виробляють длятого, щоб видалити з печі перейшов в шлак фосфор. Видаливши шлак, у пічсідаю шлакоформуючі: 1-1.5% вапна і при необхідності 0.15-0.25%плавикового шпату, шамотного бою або бокситу.

Після формування жідкоподвіжного шлаку в ванну протягом всьогоокисного періоду ведуть продувку киснем; піч для зливу шлаку впротягом періоду нахилена в бік робочого вікна. Присадка руди викликаєінтенсивне кипіння ванни - окислюється вуглець, реагуючи з оксидами залізаруди з виділенням великої кількості пухирців СВ. Під впливом газівшлак спінюється, рівень його підвищується і він стікає в жужільну чашучерез поріг робочого вікна. Нову порцію руди сідайте, колиінтенсивність кипіння металу починає слабшати. Загальна витрата рудискладає 3-6.5% від маси металу. З тим, щоб запобігти сильнеохолодження металу, одноразова порція руди не повинна бути більш 05-1%.

Протягом усього окисного періоду йде дефосфорація металу зареакції:

Для успішного протікання тій реакції необхідні високі основностьшлаку і концентрація оксидів заліза в ньому, а також знижена температура.
Ці умови створюються при спільному введенні в піч вапна і руди.

З-за високого вмісту оксидів заліза в шлаках окислювальногоперіоду умови для протікання реакції десульфурації єнесприятливими і десульфурації отримує обмежений розвиток: за всечас плавлення і окисного періоду в шлак видаляється до 30-40% сірки,що міститься в шихті.

При кипінні разом з бульбашками СО з металу видаляються водень іазот. Цей процес має великого значення для підвищення якостіелектросталі, оскільки в електропечі в зоні електричних дуг йдеінтенсивне насичення металу азотом і воднем. У зв'язку з цимелектросталь звичайно містить азоту більше, ніж мартенівська і киснево -конвертерної сталі.

Кипіння і перемішування забезпечує також прискорення вирівнюваннятемператури металу та його нагрів. За час окисного періодунеобхідно окислів вуглецю не менше 0.2-0.3% при виплавцівисоковуглецевої сталі (яка містить (6% С) і 0.3-0.4% при виплавці середньо -і низьковуглецевої сталі.

Шлаки врешті-окисного періоду має приблизно наступний склад,
%: 35-50 CaO; 10-20 SiO2; 4-12 MnO; 6-15 MgO; 3-7 Al2O3; 6-30 FeO; 2-6
Fe2O3; 0.4-1.5 P2O5. вміст оксидів заліза в шлак залежить від змістувуглецю в виплавлюваної марці сталі; верхня межа характерний длянизьковуглецевих сталей, нижній - для високовуглецевих.

Окислювальний період закінчується тоді, коли вуглець окислюється донижньої межі його змісту в виплавлюваної марці сталі, а змістфосфору знижено до 0.010-0.015%. Період закінчують зливом окислювальногошлаку. Повний скачування окислювального шлаку необхідно, щобщо міститься в ньому фосфор не перейшов назад в метал під часвідновного періоду.

відновлювальний період

Завданнями відновного періоду є: а) Розкислювання металу; б) видалення сірки; в) доведення хімічного складу сталі до заданого; г) коригування температури.

Усі ці завдання вирішуються паралельно протягом усього відновногоперіоду; Розкислювання металу виробляють одночасно облягають ідифузійним методами.

Після видалення окислювального шлаку в піч сідаю феромарганець вкількості, необхідній для забезпечення утримання марганцю в металі найого нижній межі для виплавлюваної сталі, а також феросиліцій з розрахункувведення в метал 0.10-0.15% кремнію і алюміній в кількості 0.03-0.1%. Цідобавки вводять для забезпечення його облягати розкислення металу.

Далі наводять шлак, вводячи в піч вапно, плавиковий шпат і шамотнийбій. Через 10-15 хв. жужільна суміш розплавляється і після освітижідкоподвіжного шлаку приступають до дифузійному розкислення. Спочатку, впротягом 15-20 хв. Розкислювання ведуть сумішшю, що складається з вапна,плавикового шпату і коксу в співвідношенні 8:2:1, іноді сідаю одинкокс. Далі починають Розкислювання меленим 45 або 75%-ним феросиліцію,який вводять до складу розкислюючу суміші, що містить вапно,плавиковий шпат, кокс і феросиліцій у співвідношенні 4:1:1:1, утримання вцієї суміші зменшують. На деяких марках стали в кінці відновногоперіоду до складу розкислюючу суміші вводять більш сильні розкислювачі --мелений силікокальцій і порошкоподібний алюміній, а при виплавці рядунизьковуглецевих сталей дифузійне Розкислювання ведуть без введення коксудо складу розкислюючу сумішей.

Суть дифузійного розкислення, що протікає протягом усього періоду,полягає в наступному. Так як розкислюючі речовини застосовують упорошкоподібному вигляді, щільність їх невелика і вони дуже повільно опускаютьсячерез шар шлаку. У шлаку протікають наступні реакції розкислення:

(FeO) + C = Fe + CO; 2 * (FeO) + Si = 2 * Fe + (SiO2) і т.д., в результаті зміст FeO в шлаку зменшується і відповідно дозаконом розподілу (FeO)/[FeO] = const кисень (у вигляді FeO) починаєшляхом дифузії переходити з металу в шлак (дифузійне Розкислювання).
Перевага дифузійного розкислення полягає в тому, що оскількиреакції розкислення йдуть в шлаку, виплавляється сталь не забруднюєтьсяпродуктами розкислення - утворюються оксидами. Це сприяє отриманнюсталі з пониженим вмістом неметалевих включень.

У міру дифузійного розкислення поступово зменшується вміст
FeO в шлаку і проби застиглого шлаку світлішають, а потім стають майжебілими. Білий шлак кінця відновного періоду електроплавкі маєнаступний склад,%: 53-60 CaO; 15-25 SiO2; 7-15 MgO; 5-8 Al2O3; 5-10 CaF2;
0.8-1.5 CaS; <0.5 FeO; <0.5 MnO.

Під час відновного періоду успішно йде десульфурації,оскільки умови для її протікання більш сприятливі, ніж в іншихсталеплавильних агрегатах. Гарна десульфурації пояснюється високоюосновностью йшлака відновного періоду (CaO/SiO2 = 2.7-3.3) і низьким
(<0.5%) вмістом FeO в шлаку, що забезпечує зсув рівноваги реакціїдесульфурації [FeS] + (CaO) = (CaS) + (FeO) вправо (в сторону більшповного переходу сірки в шлак). Коефіцієнт розподілу сірки між шлакомі металом (S)/[S] в відновлювальний період електроплавкі становить 20 -
50 і може доходити до 60. в електропечі з основною футеровкою можнавидалити сірку до тисячних часток відсотка.

Для поліпшення перемішування шлаку та металу та інтенсифікації повільнощо йдуть процесів переходу в шлак сірки, кисню і неметалічнихвключень у відновлювальний період рекомендується застосовуватиелектромагнітне перемішування, особливо на великовантажних печах, депитома поверхня контакту метал-шлак значно менше, ніж у печахмалої ємності.

Загальна тривалість відновного періоду становить 40-100 хв. За 10 -
20 хв. до випуску проводять коректування змісту кремнію в металі,вводячи в піч кусковий феросиліцій. Для кінцевого розкислення за 2-3 хв.до випуску в метал сідаю 0.4-1.0 кг алюмінію на 1 т сталі. Випусксталі з печі в ківш проводять спільно зі шлаком. Інтенсивнеперемішування металу з шлаком в ковші забезпечує додатковерафінування - з металу в білий шлак переходить сірка та неметалевівключення.

Порядок легування

При виплавці легованих сталей в дугових печах порядок легуваннязалежить від спорідненості легуючих елементів до кисню. Елементи, що володіютьменшою спорідненістю до кисню, ніж залізо (нікель, молібден) під часплавки не окислюються і їх вводять в початкові періоди плавки - нікель уЗавалко, а молібден наприкінці плавлення або на початку окисного періоду.

Хром і марганець володіють більшою спорідненістю до кисню, ніж залізо.
Тому метал легують хромом і марганцем після зливу окислювального шлакуна початку відновного періоду.

Вольфрам володіє більшою спорідненістю до кисню, ніж залізо і він можеокислюватися та його звичайного вводять на початку відновного періоду.
Особливість легування вольфрамом полягає в тому, що через високутемператури плавлення він розчиняється повільно і для коригування складуФерровольфрам можна сідати у ванну не пізніше, ніж за 30 до випуску.

Кремній, ванадій і особливо титан і алюміній володіють великимспорідненістю до кисню і легко окисляються. Легування стали феррованадийвиробляють за 15-35 хв. до випуску, феросиліцій - за 10-20 хв. довипуску. Феротитан вводять в піч за 5-15 хв. до випуску, або в ківш.
Алюміній вводять за 2-3 хв. до випуску в ківш.

3 Виплавка сталі методом переплавки

На металургійному заводі відходи легованої сталі розливають ввиливниці, досягають 25-40%. У міру накопичення відходів виплавляють стальметодом переплавки. Плавки ведуть без окислення або з не тривалоїпродувкою киснем, що дозволяє зберегти значну частинущо містяться у відходах цінних легуючих елементів.

При плавці без окислення вуглець і фосфор не окислюються, томувміст фосфору в шихті не повинно бути вище його допустимих меж уготової сталі, а вміст вуглецю на 0.05-0.1% нижче, ніж у готовійсталі, у зв'язку з науглерожіваніем металу електродами. Допустимекількість інших елементів у шихті визначають з урахуванням складувиплавлюваної сталі і того, що в період плавлення вони угорают в наступномукількості,%:
| | Al | Ti | Si | V | Mn | Cr | W | |
| | 100 | 80-90 | 40-60 | 15-25 | 15-25 | 10-15 | 5-15 | |

У шихту крім легованих відходів вводять м'яке залізо - шихтовізаготовку з низьким вмістом вуглецю та фосфору і, при необхідності,феррохром і Ферровольфрам.

Завантаження і плавлення шихти проводять як при звичайній плавці; в періодплавлення завантажують 1-1.5% вапна або вапняку. Після розплавлення шлак,як правило, не скачують, відразу приступаючи до проведення відновногоперіоду. При цьому Розкислювання, десульфурації і легування металупроводять звичайним способом. При дифузійному розкислення з шлакувідновлюється хром, вольфрам і ванадій. Якщо після розплавлення шлаквийшов густим з-за високого вмісту окису магнію, його скачують інаводять новий.

При виплавки сталі методом переплавки скорочується витрата феросплавів,на 10-30% зростає продуктивність печі, на 10-20% скорочується витратаелектроенергії та електродів.

4 Особливості технології плавки в великовантажних печах

Досвід експлуатації великовантажних (80-300 т) печей показав, щозастосування традиційної технології не забезпечує отримання в цих печахсталей високої якості. Це пояснюється рядом причин.

У великовантажних печах приходиться використовувати менш якіснийсталевий брухт, який відрізняється легковажно, забрудненням іржеюта іншими домішками, а також мінливістю згаданих характеристик йогоякості. Це призводить до нестабільності протікання періоду плавлення ізначних коливань у кількості що утворюється за час плавленняшлаку, його основності і окислення, а також до значних коливань взміст вуглецю та фосфору в металі до моменту розплавлення шихти. Цене дозволяє мати стабільну технологію окисного періоду: уЗокрема, істотно зростає витрата окислювачів, а в кінці періодуметал і шлак більш окислені, ніж в малих печах.

Іншим важливим чинником, що визначає вибір технології плавки ввеликовантажних печах це мала ефективність відновного періоду, щовикликано рядом причин.

Так з великовантажних печей не вдається повністю видалити окислювальнийшлак, а оскільки ці пічки оснащені потужними пилегазоотсасивающіміпристроями, при їх роботі через підсосу повітря в робочому просторі невдається створити відбудовну атмосферу. З цих причин під часвідновного періоду важко отримати шлак з низьким вмістом FeOнавіть при інтенсивній його обробці порошкоподібними розкислювачі.

Умови проведення відновного періоду погіршуються також у зв'язкуз тим, що у великих печах помітно менше поверхню контакту шлак-метал,яка повинна бути достатньо великою для забезпечення повільно протікаютьпроцесів дифузії сірки і кисню з металу в шлак. Через великуглибини ванни питома поверхня контакту шлак-метал для печі ємністю
100 т становить близько 0.2 м3/т, в той час як для 10-т печі - близько 6м3/т.

Ще однією несприятливою особливістю роботи великовантажних печейє те, що при збільшенні витримки рідкого металу в печі спостерігаєтьсяпосилене розчинення в шлаку футеровки; шлак у результаті цього міститьпідвищена кількість MgO і ставати густим, малореакціонноспособним.
Ця обставина знижує ефективність рафінування металу і змушуєзнижувати тривалість відновного періоду.

Все це призвело до того, що в великовантажних печах змушені буливідмовитися від традиційної технології з проведенням тривалоговідновного періоду і дифузійного розкислення. До теперішньогочасу розроблені і застосовуються цілий ряд різновидів спрощеноїтехнології плавки сталі в великовантажних електропечах. Можна виділити дварізновиди технології:

а) виплавка сталей спрощеного сортаменту одношлаковим процесом; б) виплавка високоякісних сталей за спрощеною технологією з наступним позапічним рафінуванням сталі.

Загальними для всіх різновидів другого напрямку технології єпрагнення використовувати великі печі в основному для розплавлення шихти,нагрівання металу та проведення окислювальних процесів - дефосфораціі ізневуглецювання; іноді в печі проводять також легування і формуванняпотрібного перед випуском складу шлаку.

Для великовантажних печей характерні наступні особливості початковійплавки:

- для забезпечення необхідного змісту вуглецю в металі і у зв'язку з непостійним його чадом в період розплавлення в шихту вводять підвищена кількість чавуну (до 30% від маси шихти при виплавці вуглецевих сталей);

- з тим, щоб поєднати дефосфорацію з розплавленням і метою скорочення періодів плавлення і окислювального в Завалко уводять залізну руду або агломерат в кількості до 2% від маси шихти і вапно (до 3 %);

-- шихту завантажують у два прийоми, у зв'язку з тим, що весь легкий брухт зазвичай не вміщується в завантажувальної кошику; спочатку завантажують основну масу брухту і після його часткового розплавлення і осідання роблять "подвалку" - кошиком завантажують частину, що залишилася брухту. < p> Одношлаковий процес

Технологію виплавки сталі під одним шлаком без відновногоперіоду застосовують для виплавки сталей спрощеного сортаменту: вуглецевіі низьколеговані сталі, леговані хромом, кремнієм, марганцем,нікелем.

У шихту в залежності від необхідного змісту вуглецю в сталі вводятьдо 25-30% чушковий чавуну. З тим, щоб поєднати дефосфорацію зрозплавленням в Завалко дають 2-3% вапна і до 1.5% залізної руди абоагломерату.

Після розплавлення шихти з печі самопливом видаляють максимальнекількість шлаку і починають продування ванни киснем, що подається черезфурм, що вводять в робочий простір печі через склепіння. Припідвищений вміст фосфору в металі перед продувкою в піч завантажуютьвапно і плавиковий шпат.

продувку ведуть до отримання заданого змісту вуглецю в металі.
Після припинення продувки в піч завантажують силікомарганець абоферомарганець і при необхідності феррохром в кількості, що забезпечуєотримання заданого вмісту в стали марганцю та хрому. Потім стальвипускають у ківш, куди для одержання необхідного змісту кремнію і длярозкислення вводять феросиліцій і алюміній. З тим щоб запобігтиперехід зі шлаку в метал оксидів заліза і знизити угар кремнію і марганцюпіч нахиляють так, щоб метал протягом першої третини тривалостівипуску йшов без шлаку. Нікель внаслідок низької спорідненості до кисню приплавці не окислюється і його можна вводити в Завалко.

При виплавці кремнієм легованих сталей застосовують технологію плавкиз частковим розкисленням шлаку. Суть технології полягає внаступному: після закінчення продувки в піч уводять феромарганець дляотримання заданого вмісту марганцю у сталі і трохи 65%-ногоферосиліцію (до 2 кг на 1 т сталі) і дають розкислюючу жужільну суміш --вапно (10 кг/т), плавиковий шпат (2 кг/т), кокс (1-2 кг/т). Післянетривалої витримки метал випускають у ківш, куди для остаточногорозкислення і легування дають феросиліцій і алюміній. При роботі за такоютехнології враховують, що дифузійне Розкислювання шлаку супроводжуєтьсярефосфораціей - переходом з шлаку в метал фосфору.

Технологія одношлакового процесу дозволяє скоротити тривалістьплавки, витрати електроенергії, вогнетривів і шлакоутворюючих.

Плавка з рафінуванням металу в ковші пічним шлаком

Технологія застосовується на печах місткістю 100-200 т. У Завалко вводятьдо 25-30% чавуну; 1.5-2.0% руди і 2-3% вапна. В кінці періоду плавлення іокислювальному періоді ведуть продувку ванни киснем, що подається черезсводовую фурм. Після одержання необхідного для даної марки сталізмісту вуглецю продувку закінчують і зливають шлак окислювальногоперіоду (75-80% шлаку).

Далі в піч завантажують феросиліцій з розрахунку ввести в метал близько
0.15% кремнію, феромарганець, вводячи задану кількість марганцю і, якщонеобхідно, феррохром. Наводять новий шлак добавками вапна, плавиковогошпату і шамоту (25; 5-10 і 5-10 кг/т відповідно). У середині періоду напідставі результатів аналізу відбираються проб металу в піч уводятькоригувальні добавки феросплавів.

За 8-10 хв до випуску шлак розріджують добавкою плавикового шпату (~ 4кг/т) так, щоб зміст CaF2 в шлаку було 10-15%. Настільки високазміст CaF2 необхідно для забезпечення малої в'язкості та високоїрафінуючі здатності шлаку. Перед випуском шлак додатковорозкислють порошкоподібною алюмінієм (8.8 кг/т); необхідно, щоб кінцевийшлак містив менше 1% FeO і більше 50% окису кальцію при основності 2.7-
3.4.

При випуску в ківш спочатку зливають шлак, а потім метал, щозабезпечує їх інтенсивне перемішування, десульфурації та видаленнянеметалічних включень. Алюміній для остаточного розкислення вводять вківш.

Плавка з рафінуванням в ковші синтетичним шлаком

Технологія застосовується на великотоннажних печах місткістю 60-200 т нацехах, які мають спеціальну піч для виплавки синтетичного шлаку.

У Завалко вводять до 25% чавуну, вапно (1.5-3.5%) і залізну руду (2 -
3%). Після розплавлення проводять продування ванни киснем. Окислювальнийшлак зливають, в метал водять феромарганець, розраховуючи на нижню межувмісту марганцю в виплавлюваної сталі, і феросиліцій з розрахункувведення 0.15-0.20% кремнію. Далі наводять невелика кількість (~ 1% відмаси металу) ізвестковістого шлаку добавками вапна, шамоту, плавиковогошпату. Відновлювальний період, як такий, відсутній, замість ньогопроводиться короткочасна (~ 30 хв) доведення, протягом якої стальдоводять до заданих температури і складу, вводячи необхідні легуючідобавки. Розкислювання шлак не виробляють.

Перед випуском сталі з печі зливають 80-90% шлаку. Далі випускаютьсталь в ківш з залитим туди синтетичним шлаком, який забезпечуєрафінування металу від сірки і неметалевих включень. Під час випускув ківш вводять феросиліцій і при необхідності феротитан і феррованадий.
Після закінчення випуску в ківш вводять для остаточного розкислення.
Зазвичай застосовують синтетичний вапняно-глиноземистий шлак (~ 55% CaO і
45% Al2O3), який заливають у ківш в кількості 4-6% з температурою 1650 -
1700 (С.

Технологія з продувкою в ковші порошкоподібними реагентами

Плавки ведуть, як правило, за технологією одношлакового процесу,отримуючи метал заданого складу і з необхідною температурою. Випущену вківш слати продувають порошкоподібними сумішами, до складу яких входятьактивні по відношенню до сірки і кисню елементи: карбід кальцію,силікокальцій, гранульований магній. Порошкоподібні реагенти вдувають вструмені аргону, подаючи їх за допомогою Пневмонагнітачі через занурюється вметал футерованих фурм.

Продувка протягом декількох хвилин забезпечує зниження вмістусірки, кисню, неметалічних включень. Крім того, при обробцірідкої сталі кальцієм і магнієм підвищуються властивості металу в результатімодифікуючий впливу цих елементів.

Плавка з рафінуванням і доведенням металу поза печі

Плавки ведуть за такою технологією: розплавляють сталевий брухт здобавкою чавуну і проводять окислювальний період з продувкою ванникиснем, забезпечуючи дефосфорацію, зневуглецювання і нагрівання металу донеобхідної температури. Далі метал без шлаку випускають у ківш ітранспортують його на спеціальну установку, де шляхом різних видівпозапічної обробки рідкого металу отримують сталь необхідного складу тавластивостей. Ці установки дозволяють продувати метал різнимипорошкоподібними реагентами з метою десульфурації, розкислювання і видаленнянеметалічних включень; обробку вакуумом і продування аргоном звведенням при цьому в метал розкислювачі і коригувальних добавокферосплавів; вдування науглерожівателей, завмер і коректування температурирозплаву.

5 Плавка з використанням металлізованних окатишів

Основу окатишів (губки) складає залізо з вмістом вуглецю від
0.2-0.5 до 2%, вони містять також певну кількість непоновленняоксидів заліза і пусту породу (в основному SiO2 і Al2O3), кількістьякої має бути не більше 3-7% від маси окатишів. Відміннаособливість цієї сировини - малий вміст сірки, фосфору, міді, нікелю,хрому та інших домішок, зазвичай містяться в сталевому брухті (Pb, Sn, Bi,
Zn, As, Sb). Це полегшує і спрощує процес виплавки та отримання сталівисокої якості, високого ступеня чистоти (сумарний вміст домішок устали виходить в 3-10 разів менше, ніж при виплавці із сталевого брухту).

Якщо зміст металлізованних окатишів в шихті не перевищує 25-30%від її маси, то технологія електроплавкі істотно не відрізняється відзвичайної. Переробка шихти, основу якої складають металлізованниеокатиші вимагає застосування специфічної технології. Особливостями цієїтехнології є:

- безперервна завантаження окатишів зі швидкістю, пропорційної підводиться в піч електричної потужності, причому завантаження повинна починатися після сформування в печі ванни рідкого металу;

- поєднання періоду плавле?? ия з окислювальним (зневуглецювання);

- спрощення технології плавки у зв'язку з малим вмістом в шихті шкідливих домішок - сірки і фосфору.

Ступінь металізації окатишів має бути в певнихмежах, що забезпечують кипіння ванни в процесі їх завантаження і плавлення.
Оптимальною зміст окатишів в шихті становить 60-70% від її маси - прибільшому їх зміст зростає тривалість розплавлення і плавки вцілому.

Плавки починають із завантаження сталевого брухту, який в кількості 30-40%від маси металевої шихти завалюють в піч однією порцією. Далі подаютьнапруга і після розплавлення брухту в сформувалася рідку ваннупочинають безперервну завантаження окатишів; зазвичай їх завантажують у зонуелектричних дуг за допомогою автоматизованої системи через отвір взводі печі. Швидкість подачі окатишів узгодять з підводиться в пічелектричною потужністю так, щоб температура ванни був на 30-40 (С вищетемператури плавлення металу, оскільки при більш низькою величиноюперегріву плавлення затягується.

Період завантаження і розплавлення суміщають з окислювальним, тобтопроводять його так, щоб забезпечити безперервне окислення вуглецю (кипінняванни). При цьому завдяки змішуванню прискорюється плавлення окатишів,забезпечуються дегазація ванни та отримання в кінці періоді заданогозмісту вуглець в металі. Для забезпечення кипіння ступінь металізаціїокатишів має бути в межах 90-97%, що відповідає залишковимвмісту кисню в котунах від 1.2 до 0.6% (при більш низькому вмістізалишкового кисню не буде кипіння ванни.). При недостатньому ступеніметалізації істотно зростає витрата електроенергії через протіканняендотермічний реакції відновлення оксидів заліза. Для забезпеченнякипіння ванни металлізованное сировина повинна містити певнийкількість вуглецю, якщо вміст вуглецю недостатньо для забезпеченнякипіння, то у ванну вдувають карбюрізатори.

По ходу плавлення в піч завантажують вапно для ошлакованія кислоїпорожньої породи (SiO2 іAl2O3) окатишів. Основність шлаку у зв'язку з низькимвмістом в котунах сірки і фосфору може бути меншою, ніж при плавці нашихті із сталевого брухту і складати 1.5-2.0. В кінці періоду плавленнянеобхідно отримати потрібне в виплавлюваної стали вміст вуглецю; принедоліку вуглецю вдаються до вдування у ванну карбюрізаторов, надлишковийвуглець окислюють шляхом короткочасної продувки киснем.

Після закінчення плавлення застосовують різні варіанти веденнязаключній частині плавки. Один з них - нагрівання металу до потрібноїтемператури і випуск у ківш, де виробляють позапічної доведення сталі ірафінування, другий - проведення в печі короткочасної доведення, впротягом якої проводять нагрів, Розкислювання і легування.

6 Виплавка сталі в кислих дугових печах

Електричні печі з кислою футеровкою зазвичай використовують у ливарнихцехах при виплавки сталі для фасонного лиття. Перевагою кислих печей попорівняно з основними є