Виробництво сталі в електричних печах.
У електоропечі можна отримувати леговану сталь з низьким вмістом сірки і фосфору, неметалевих включень, при цьому втрати легуючих елементів значно менше.
У процесі електроплавкі можна точно регулювати температуру металу та його склад, виплавляти сплави майже будь-якого складу.
Електричні печі мають істотні переваги в порівнянні з іншими сталеплавильними агрегатами, тому високолеговані інструментальні сплави, нержавіючі шарикопідшипникових, жаростійкі і жароміцні, а також багато конструкційні сталі виплавляють тільки в цих печах.
Потужні електропечі успішно застосовують для отримання низьколегованих і високовуглецевих сталей мартенівського сортаменту. Крім того, в електропечах отримують різні феросплави, що представляють собою сплави заліза з елементами, які необхідно виводити в сталь для легування і розкислення.
Пристрій дугових електропечей.
Перша дугова електропіч в Росії була встановлена в 1910 р. на Обухівському заводі. За роки п'ятирічок були побудовані сотні різних печей. Місткість найбільш великої печі в СРСР 200 т. Піч складається із залізного кожуха циліндричної форми з сферичним днищем. Всередині кожух має вогнетривку футеровку. Плавильне простір печі закривається знімним склепінням.
Пекти має робоче вікно і випускний отвір із зливним жолобом. Харчування печі здійснюється трифазним змінним струмом. Нагрів та плавлення металу здійснюються потужними електричними дугами, що горять між кінцями трьох електродів і металом, що знаходяться в печі. Піч спирається на два опорних сектора, перекочується по станини. Нахил печі у бік випуску і робочого вікна здійснюється за допомогою рейкового механізму. Перед загрузклй печі звід, підвішений на ланцюгах, піднімають до порталу, потім портал зі склепінням і електродами відвертається в бік зливного жолоба і піч завантажують цебром.
Механічне обладнання дугового печі.
Кожух печі повинен витримувати навантаження від маси вогнетривів і металу. Його роблять зварним з листового заліза товщиною 16-50 мм залежно від розмірів печі. Форма кожуха визначає профіль робочого простору дугової електропечі. Найбільш поширеним в даний час є кожух конічної форми. Нижня частина кожуха має форму циліндра, верхня частина-конусоподібна з розширенням догори. Така форма кожуха полегшує заправлення печі вогнетривким матеріалом, похилі стіни збільшують стійкість кладки, так як вона далі розташована від електричних дуг. Використовують також кожухи циліндричної форми з водоохолоджуваних панелями. Для збереження правильної циліндричної форми кожух посилюється ребрами і кільцями жорсткості. Днище кожуха зазвичай виконується сферичним, що забезпечує найбільшу міцність кожуха і мінімальну масу кладки. Днище виконують з немагнітного стали для встановлення під піччю електромагнітного пристроями, що перемішують.
Зверху піч закрита склепінням. Звід набирають з вогнетривкої цегли у металевому водоохолоджуваних сводовом кільці, яке витримує розпираючий зусилля арочного сферичного зводу У нижній частині кільця є виступ - ніж, який входить в піщаний затвор кожуха печі. У цегляній кладці зводу залишають три отвори для електродів. Діаметр отворів більше діаметра електрода, тому під час плавки в зазор спрямовуються гарячі гази, які руйнують електрод і виносять тепло з печі. Для запобігання цього на зводі встановлюють холодильники або економайзери, що служать для ущільнення електродних отворів і для охолодження кладки склепіння. Газодинамічні економайзери забезпечують ущільнення за допомогою повітряної завіси навколо електрода. У склепінні є також отвір для відсмоктування запилених газів і отвір для кисневої фурми.
Для завантаження шихти в печі невеликої ємності і підвантаження легуючих і флюсів у великі, печі скачування шлаку, огляду, заправки і ремонту печі є завантажувальний вікно, обрамлене литий рамою. До рами кріпляться направляючі, по яких ковзає заслінка. Заслінку футерують вогнетривким цеглою. Для підйому заслінки використовують пневматичний, гідравлічний або електромеханічний привід.
З протилежного боку кожух має вікно для випуску сталі з печі. Під вікно приварений зливний жолоб. Отвір для випуску сталі може бути круглим діаметром 120-150 мм або квадратним 150 на 250 мм. Зливний жолоб має коритоподібного перетин і приварений до кожуха під кутом 10-12 ° до горизонталі. Зсередини жолоб футерують шамотною цеглою, довжина його становить 1-2 м.
Електродотримачі служать для підведення струму до електродів і для затиску електродів. Головки електрододер-жателей роблять з бронзи або сталі і охолоджують водою, тому що вони сильно нагріваються як теплом з печі, так і контактними струмами. Електродотримачі повинен щільно затискати електрод і мати невелике контактний опір. Найбільш поширеним в даний час є пружинно-пневматичний Електродотримачі. Зажим електрода здійснюється за допомогою нерухомого кільця і затискної плити, яка притискається до електрода пружиною. Ог-жатіе плити від електрода і стиснення пружини відбуваються за допомогою стисненого повітря. Електродотримачі кріпиться на металевому рукаві - консолі, який скріплюється з Г-подібною рухомий стійкою в одну жорстку конструкцію. Стойка може переміщуватися вгору або вниз всередині нерухомої коробчатої стійки. Три нерухомі стійки жорстко пов'язані в одну загальну конструкцію, яка покоїться на платформі опорної люльки печі. Переміщення рухомих телескопічних стійок відбувається або за допомогою системи тросів і противаг, що приводяться в рух електродвигунами, або за допомогою гідравлічних пристроїв. Механізми переміщення електродів повинні забезпечити швидкий підйом електродів у разі обвалу шихти в процесі плавлення, а також плавне опускання електродів, щоб уникнути їх занурення в метал або ударів об нерасплавівшіеся шматки шихти. Швидкість підйому електродів становить 2,5-6,0 м/хв, швидкість опускання 1,0 - 2,0 м/хв.
Механізм нахилу печі повинен плавно нахиляти піч у бік випускного отвору на кут 40-45 ° для випуску сталі і на кут 10-15 градусів у бік робочого вікна для спуску шлаку. Станина печі, або колиска, на якій встановлено корпус, спирається на два - чотири опорних сектору, які перекочуються по горизонтальних напрямних. У секторах є отвори, а в направляючих - зубці, за допомогою яких запобігає прослизання секторів при нахилі печі. Нахил печі здійснюється за допомогою рейки і зубчастого механізму або гідравлічним приводом. Два циліндра укріплені на нерухомих опорах фундаменту, а штоки шарнірно пов'язані з опорними секторами люльки печі.
Система завантаження печі буває двох видів: через завалочне вікно мульдозавалочной машиною і через верх за допомогою цебра. Завантаження через вікно застосовують тільки на невеликих печах.
При завантаженні печі зверху в один-два прийоми протягом 5 хв менше охолоджується футеровка, скорочується час плавки; зменшується витрата електроенергії; ефективніше використовується обсяг печі. Для завантаження печі звід піднімають на 150-200 мм над кожухом печі і повертають убік разом з електродами, повністю відкриваючи робочий простір печі для введення цебра з шихтою. Звід печі підвішений до рами. Вона сполучена з нерухомими стійками Електродотримачі в одну жорстку конструкцію, що спочивають на поворотній консолі, яка укріплена на опорному підшипнику. Великі печі мають поворотну вежу, в якій зосереджені всі механізми одворота зводу. Башта обертається навколо шарніра на ковзанках по дугоподібною рейці. Бадья являє собою сталевий циліндр, діаметр якого менше діаметру робочого простору печі. Знизу циліндра є рухливі гнучкі сектора, кінці яких стягуються через кільця тросом. Зважування та завантаження шихти виробляються на шихтові дворі електросталеплавильного цеху. Бадья на візку подається в цех, піднімається краном і опускається в піч. При допомогою допоміжного підйому крана трос висмикують з вушок секторів і при підйомі бадді сектора розкриваються і шихта вивалюється у піч у тому порядку, в якому вона була покладена в цебрі.
При використанні в якості шихти металлізован-них окатишів завантаження може проводитися безперервно по трубопроводу, що проходить в отвір у склепінні печі.
Під час плавлення електроди прорізають у шихті три криниці, на дні яких накопичується рідкий метал. Для прискорення розплавлення печі обладнуються поворотним пристроєм, який повертає корпус в одну і іншу сторону на кут в 80 °. При цьому електроди прорізають у шихті вже дев'ять колодязів. Для повороту корпусу підводять звід, піднімають електроди вище рівня шихти і повертають корпус за допомогою зубчастого вінця, який прикріплений до корпусу, і шестерень. Корпус печі спирається на ролики.
Очищення газів, що відходять.
Сучасні великі сталеплавильні дугові печі під час роботи виділяють в атмосферу велику кількість запилених газів. Застосування кисню і порошкоподібних матеріалів ще більше сприяє цьому. Вміст пилу в газах електродугових печей досягає 10 г/м 3 і значно перевищує норму. Для уловлювання пилу проводять відсмоктування газів з робочого простору печей потужним вентилятором. Для цього в склепінні печі роблять четверте отвір з патрубком для газоотсоса. Патрубок через зазор, що дозволяє нахиляти або обертати піч, підходить до стаціонарного трубопроводу. По дорозі гази розбавляються повітрям, необхідним для допалювання СВ. Потім гази охолоджуються водяними форсунками в теплообміннику і направляються в систему труб Вентурі, в яких пил затримується в результаті зволоження. Застосовують також тканинні фільтри, дезинтегратора і електрофільтри. Використовують системи газоочистки, що включають повністю весь електросталеплавильний цех, з установкою парасольок димоотсоса під дахом цеху над електропечами.
Футеровка печей.
Більшість дугових печей має основну футеровку, що складається з матеріалів на основі MgO. Футеровка печі створює ванну для металу і грає роль теп-лоізолірующего шару, що зменшує втрати тепла. Основні частини футеровки - подини печі, стіни, склепіння. Температура в зоні електричних дуг сягає кількох тисяч градусів. Хоча футеровка електропечі відділена від дуг, вона все ж повинна витримувати нагрівання до температури 1700 ° С. У зв'язку з цим приємним для футеровки матеріали повинні володіти високою вогнетривкістю, механічну міцність, термо-та хімічної стійкістю. Подину сталеплавильної печі набирають в наступному порядку. На сталевий кожух укладають листовий азбест, на азбест-шар шамотного порошку, два шари шамотного цегли і основний шар з магнезитової цегли. На магнезитової цегляної подині набивають робочий шар з магнезитової порошку зі смолою і Пеком - продуктом нафтопереробки. Товщина набивний шару складає 200 мм. Загальна товщина подини дорівнює приблизно глибині ванни і може досягати 1 м для великих печей. Стіни печі викладають після відповідної прокладки азбесту та шамотного цегли з великорозмірних безобжігового магнезітохромітового цегли довжиною до 430 мм. Кладка стін може виконуватися з цегли в залізних касетах, які забезпечують зварювання цегли в один монолітний блок. Стійкість стін сягає 100-150 плавок. Стійкість подини становить один-два роки. У важких умовах працює футеровка склепіння печі. Вона витримує великі теплові навантаження від палаючих дуг і тепла, відбиваного шлаком. Склепіння великих печей набирають з магнезітохромітового цегли. При наборі зводу використовують нормальний і фасонний цегла. У поперечному перерізі звід має форму арки, що забезпечує щільне зчеплення цегли між собою. Стійкість зводу становить 50 - 100 плавок. Вона залежить від електричного режиму плавки, від тривалості перебування в печі рідкого металу, складу виплавлюваних сталі, шлаку. В даний час широкого поширення набувають водоохолоджувальні склепіння та стінові панелі. Ці елементи полегшують службу футеровки.
Ток в плавильний простір печі подається через електроди, зібрані із секцій, кожна з яких являє собою круглу заготівлю діаметром від 100 до 610 мм і довжиною до 1500 мм. У малих електропечах використовують вугільні електроди, у великих - графитированні. Графитированні електроди виготовляють з малозольних вуглецевих матеріалів: нафтового коксу, смоли, пеку. Електродної маси змішують і пресують, після чого сира заготівля обпалюється в газових печах при 1300 градусах і піддається додатковому графітірующему випалу при температурі 2600 - 2800 градусах в електричних печах опору. У процесі експлуатації в результаті окислення пічними газами і розпилення при горінні дуги електроди згоряють. У міру укорочення електрод опускають в піч. При цьому Електродотримачі наближається до склепіння. Настає момент, коли електрод стає настільки коротким, що не може підтримувати дугу, і його необхідно нарощувати. Для нарощування електродів в кінцях секцій зроблені отвори з різьбленням, куди угвинчується перехідник-ніпель, за допомогою якого з'єднуються окремі секції. Витрата електродів становить 5-9 кг на тонну сталі, що виплавляється.
Електрична дуга-один з видів електричного розряду, при якому струм проходить через іонізовані гази, пари металів. При короткочасному зближенні електродів з шихтою або один з одним виникає коротке замикання. Йде струм великої сили. Кінці електродів розжарюється до білого. При розсовування електродів між ними виникає електрична дуга. З розжареного катода відбувається термоелектронна емісія електронів, які, прямуючи до анода, стикаються з нейтральними молекулами газу і іонізують їх. Негативні іони направляються до анода, позитивні до катода. Простір між анодом і катодом стає іонізованим, струмопровідних. Бомбардування анода електронами та іонами викликає сильний його розігрів. Температура анода може досягати 4000 градусів. Дуга може горіти на постійному і на змінному струмі. Електродугових печі працюють на змінному струмі. Останнім часом у ФРН побудована електродугова піч на постійному струмі.
У першу половину періоду, коли катодом є електрод, дуга горить. При зміні полярності, коли катодом стає шихта - метал, дуга гасне, так як в початковий період плавки метал ще не нагрітий і його температура недостатня для емісії електронів. Тому в початковий період плавки дуга горить неспокійно, уривчасто. Після того, як ванна покривається шаром шлаку, дуга стабілізується і горить більш рівно.
Електрообладнання.
Робоча напруга електродугових печей становить 100 - 800 В, а сила струму вимірюється десятками тисяч ампер. Потужність окремої установки може досягати 50 - 140 МВ * А. До підстанції електросталеплавильного цеху подають струм напругою до 110 кВ. Високим напругою харчуються первинні обмотки пічних трансформаторів. На показана спрощена схема електричного живлення печі. У електричне обладнання дугового печі входять проведення ремонтних робіт на печі. наступні прилади:
1. Повітряний роз'єднувач, призначений для відключення всієї електропічний установки від лінії високої напруги під час
2. Головний автоматичний вимикач, служить для відключення під навантаженням електричного кола, по якій протікає струм високої напруги. При нещільної укладанні шихти в печі на початку плавки, коли шихта ще холодна, дуги горять нестійкий, відбувається обвал ли шихти і виникають короткі замикання між електродами. При цьому сі ла струму різко зростає. Це призводить до великих перевантаженням трансформатора, що може вийти з ладу. Коли сила струму перевищить встановлену межу, вимикач авто автоматично відключає установку, для чого є реле максимальної сили струму.
3. Пічний трансформатор необхідний для перетворення високої напруги в низьке (з 6-10 кВ до 100-800 В). Обмотки високої та низької напруги і магнітопроводи, на яких вони розміщені, розташовуються в баку з маслом, що служить для охолодження обмоток. Охолодження створюється примусовим перекачуванням олії з трансформаторного кожуха в бак теплообмінника, в якому масло охолоджується водою. Трансформатор встановлюють поруч із електропіччю в спеціальному приміщі. Він має пристрій, що дозволяє перемикати обмотки сходами і таким чином поступово регулювати що подається в піч напругу. Так, наприклад, трансформатор для 200-т вітчизняної печі потужністю 65 МВ * А має 23 ступені напруги, які перемикаються під навантаженням, без відключення печі.
Ділянка електричної мережі від трансформатора до електродів називається короткою мережею. Вихідні з стіни трансформаторної підстанції фідери за допомогою гнучких, водоохолоджуваних кабелів подають напругу на Електродотримачі. Довжина гнучкого ділянки повинна дозволяти робити потрібний нахил печі і відвертати звід для завантаження. Гнучкі кабелі з'єднуються з мідними водоохолоджуваних шинами, встановленими на рукавах Електродотримачі. Трубошіни безпосередньо приєднані до голівки електрододер-жателя, затискають електрод. Крім зазначених основних вузлів електричної мережі в неї входить різна вимірювальна апаратура, що приєднуються до ліній струму через трансформатори струму або напруги, а також прилади автоматичного регулювання процесу плавки.
Автоматичне регулювання.
По ходу плавки в електродугових піч потрібно подавати різну кількість енергії. Міняти подачу потужності можна зміною напруги або сили струму дуги. Регулювання напруги проводиться перемиканням обмоток трансформатора. Регулювання сили струму здійснюється зміною відстані між електродом і шихтою шляхом підйому або опускання електродів. При цьому напруга дуги не змінюється. Опускання або підйом електродів проводяться автоматично за допомогою автоматичних регуляторів, встановлених на кожній фазі печі. У сучасних печах задана програма електричного режиму може бути встановлена на весь період плавки.
Пристрій для електромагнітного перемішування металу.
Для перемішування металу в великих дугових печах, для прискорення і полегшення проведення технологічних операцій скачування шлаку під днищем печі в коробці встановлюється електрична обмотка, яка охолоджується водою або стисненим повітрям. Обмотки статора живляться від двофазного генератора струмом низької частоти, що створює біжить магнітне поле, яке захоплює ванну рідкого металу і викликає рух нижніх шарів металу уздовж подини печі в напрямку руху поля. Верхні шари металу разом з прилеглим до нього шлаком рухаються у зворотний бік. Таким чином можна спрямувати рух або в бік робочого вікна, що буде полегшувати вихід шлаку з печі, або в бік зливного отвору, що буде сприяти рівномірному розподілу легуючих і розкислювачі і усереднення складу металу і його температури. Цей метод останнім часом має обмежене застосування, тому що в надпотужних печах метал активно перемішується дугами.
Плавка стали в основний дугової електропечі.
Сирі матеріали.
Основним матеріалом для електроплавкі є сталевий брухт. Лом не повинен бути сильно окисленим, тому що наявність великої кількості іржі вносить до сталь значну кількість водню. Залежно від хімічного складу лом необхідно розсортувати на відповідні групи. Основна кількість брухту, призначене для плавки в електропечах, має бути компактним і важким. При малій насипний масі брухту вся порція для плавки не вміщується в піч. Доводиться переривати процес плавки і довантажувати шихту. Це збільшує тривалість плавки, призводить до підвищеної витрати електроенергії, знижує продуктивність електропечей. Останнім часом в електропечах використовують металлізованние окатиші, отримані методом прямого відновлення. Перевагою цього виду сировини, що містить 85 - 93% заліза, є те, що воно не забруднене міддю та іншими домішками. Окатиші доцільно застосовувати для виплавки висо-копрочних конструкційних легованих сталей, електротехнічних, шарикопідшипникових сталей.
Леговані відходи утворюються в електросталеплавильному цеху у вигляді недолітих злитків, літників; в обдирної відділенні у вигляді стружки, в прокатних цехах у вигляді обріз і шлюбу і т. д.; крім того багато легованого брухту надходить від машинобудівних заводів. Використання легованих металовідходів дозволяє економити цінні легуючі, підвищує економічну ефективність електроплавок.
М'яке залізо спеціально виплавляють в мартенівських печах і конвертерах і застосовують для регулювання змісту вуглецю в процесі електроплавкі. У залозі міститься 0,01-0,15% С і
Підготовка матеріалів до плавці.
Всі присадки в дугові печі необхідно прожарюють для видалення слідів олії та вологи. Це запобігає насичення сталі воднем. Феросплави підігрівають для прискорення їх проплавле-ня. Присадка легуючих, розкислювачі і шлакоутворюючих в сучасній печі багато в чому механізована. На бункерної естакаді за допомогою конвеєрів відбувається зважування і роздача матеріалів по мульда, які завантажуються в піч мульдовимі машинами. Сипучі для наведення шлаку вводять в електропечі кидальний машинами.
Технологія плавки.
Плавка в дугового печі починається з заправки печі. Жідкоподвіжние нагріті шлаки сильно роз'їдають футеровку, яка може бути пошкоджена і при завантаженні. Якщо подини печі під час не буде закрита шаром рідкого металу і шлаку, то вона може бути пошкоджена дугами. Тому перед початком плавки роблять ремонт - заправку подини. Перед заправкою з поверхні подини видаляють залишки шлаку та металу. На пошкоджені місця подини і укосів - місця переходу подини в стіни печі - закидають сухий магнезитовий порошок, а у разі великих пошкоджень - порошок з добавкою пеку або смоли.
Заправку виробляють заправної машиною, викидається через. насадку за допомогою стисненого повітря заправні матеріали, або, розкидає матеріали по колу з швидко обертового диска, який опускається у відкриту піч зверху.
Завантаження печі.
Для найбільш повного використання робочого простору печі в центральну її частину ближче до електродів завантажують великі шматки (40%), ближче до укосів середній брухт (45%), на подину й на верх завантаження дрібний брухт (15%). Дрібні шматки повинні заповнювати проміжки між великими шматками.
Період плавлення.
Розплавлювання шихти в печі займає основний час плавки. В даний час багато операцій легування і розкислення металу переносять в ківш. Тому тривалість розплавлення шихти в основному визначає продуктивність печі. Після закінчення завалювання опускають електроди і включають струм. Метал під електродами розігрівається, плавиться і стікає вниз, збираючись у центральній частині подини. Електроди прорізають у шихті криниці, в яких ховаються електричні дуги. Під електроди закидають вапно для наведення шлаку, який закриває оголений метал, охороняючи його від окислювання. Поступово озеро металу під електродами стає все більше. Воно подплавляет шматки шихти, які падають у рідкий метал і розплавляються в ньому. Рівень металу в печі підвищується, а електроди під дією автоматичного регулятора піднімаються вгору. Тривалість періоду розплавлення металу дорівнює 1-3 години в залежності від розміру печі і потужності встановленого трансформатора. У період розплавлення »трансформатор працює з повним навантаженням і навіть з 15% перевантаженням, що допускається паспортом, на найвищому ступені напруги. У цей період потужні дуги не небезпечні для футеровки склепіння і стін, тому що вони закриті шихтою. Остившая під час завантаження футеровка може прийняти велику кількість тепла без небезпеки її перегріву. Для прискорення розплавлення шихти використовують різні методи. Найбільш ефективним є застосування потужних трансформаторів. Так, на печах місткістю 100 т будуть встановлені трансформатори потужністю 75,0 МВ-А, на 150-т печах трансформатори 90-125 МВ * А і вище. Тривалість плавлення при використанні потужних трансформаторів зменшується до 1-1,5 ч. Крім того, для прискорення розплавлення застосовують паливні мазутні або газові пальники, які вводять в піч або через робоче вікно, або через спеціальний пристрій у стінах. Застосування пальників прискорює нагрів і розплавлення шихти, особливо в холодних зонах печі. Тривалість плавлення скорочується на 15-20 хв.
Ефективним методом є застосування газоподібного кисню. Кисень подають в піч як через сталеві футерованні трубки у вікно печі, так і за допомогою фурми, опускається в піч зверху через отвір у склепінні. Завдяки екзотермічних реакцій окислювання домішок і заліза додатково виділяється велика кількість тепла, яке нагріває шихту, прискорює її повне розплавлення. Використання кисню зменшує тривалість нагрівання ванни. Період розплавлення скорочується на 20-30 хв, а витрати електроенергії на 60-70 кВт-год на 1 т сталі.
Традиційна технологія електроплавкі стали передбачає роботу за двома варіантами: 1) на свіжій шихті, тобто з окисленням; 2) переплав відходів. При плавці за першим варіантом шихта складається з простих вуглецевих відходів, маловуглецевої брухту, метал-лізованних окатишів з добавкою науглерожівателя. Надмірна кількість вуглецю окислюють в процесі плавки. Метал легують присадками феросплавів для одержання сталі потрібного складу. У другому варіанті складу стали майже повністю визначається складом відходів та легуючі додають тільки для деякої коригування складу. Окислювання вуглецю не виробляють.
Плавка з окисленням.
Розглянемо хід плавки з окисленням. Після закінчення періоду розплавлення починається окислювальний період, завдання якого полягають в наступному: окислення надлишкового вуглецю, окислення та видалення фосфору; дегазація металу; видалення неметалічних включень, нагрів сталі.
Окислювальний період плавки починають присадкою залізної руди, яку дають в піч порціями. У результаті присадки руди відбувається насичення шлаку FeO і окислення металу по реакції: (FeO) = Fe + [O]. Розчинений кисень взаємодіє з розчиненим у ванні вуглецем з реакції [C] + [O] = CO. Відбувається бурхливий виділення бульбашок CO, які спінюють поверхню ванни, покритої шлаком. Оскільки в окислювальний період на металі наводять вапняний шлак з гарною жідкоподвіжностью, то шлак спінюється виділяються бульбашками газу. Рівень шлаку стає вище за поріг робочого вікна і шлак витікає з печі. Вихід шлаку підсилюють, нахиляючи піч у бік робочого вікна на невеликий кут. Шлаки стікає в шлаковік), що стоїть під робочою площадкою цеху. За час окисного періоду окислюють 0,3-0,6% C з середньою швидкістю 0,3-0,5% С/ч. Для оновлення складу шлаку одночасно з рудою у піч додають вапно і невеликі кількості плавикового шпату для забезпечення жідкоподвіжності шлаку.
Безперервне окислення ванни та скачування окислювального вапняного шлаку є неодмінними умовами видалення зі сталі фосфору. Для протікання реакції окислення фосфору 2 [P] 5 [O] = (P2O5); (Р2O5) +4 (СаО) == (СаО) 4 * P2O5 необхідні високий вміст кисню в металі і шлаку, підвищений вміст CaO в шлаку і знижена температура.
В електропечі перші дві умови повністю виконуються. Виконання останнього умови забезпечують наводкою свіжого шлаку та постійним оновленням шлаку, тому що шлак, насичений (СаО) 4 * P2O5 скачується з печі. По ходу окисного періоду відбувається дегазація стали-видалення з неї водню та азоту, які виділяються в бульбашки СВ, що проходять через метал.
Виділення бульбашок СО супроводжується також і видаленням з металу неметалічних включень, які виносяться на поверхню потоками металу або піднімаються вгору разом з бульбашками газу. Гарне кипіння ванни забезпечує перемішування металу, вирівнювання температури і складу.
Загальна тривалість окисного періоду становить від 1 до 1,5 ч. Для інтенсифікації окисного періоду плавки, а також для одержання сталі з низьким вмістом вуглецю, наприклад хромоникельовой нержавіючої з вмістом вуглецю
Окислювальний період закінчується, коли вміст вуглецю стає нижче заданого межі, вміст фосфору 0,010%, температура металу трохи вище температури випуску сталі з печі. Наприкінці окисного періоду шлак намагаються повністю прибирати з печі, завантаживши його з поверхні металу.
Відновлювальний період плавки.
Після завантаження окислювального шлаку починається відновлювальний період плавки. Завданнями відновного періоду плавки є: Розкислювання металу, видалення сери.коррек-тирование хімічного складу сталі, регулювання температури ванни, підготовка жідкоподвіжного добре розкисленням шлаку для обробки металу під час випуску з печі в ківш. Розкислювання ванни, тобто видалення розчиненого в ній кисню, здійснюють присадкою розкислювачі в метал і на шлак. На початку відновного періоду метал покривається шаром шлаку. Для цього в піч сідаю шлакоформуючі суміші на основі вапна з добавками плавикового шпату, шамотного бою, кварциту. Як розкислювачі зазвичай використовують феромарганець, феросиліцій, алюміній. При введенні розкислювачі відбуваються наступні реакції:
[Mn] + [O] = (MnO); [Si] 2 [О] = (SiO2); 2 [Al] + 3 [O] - (Al2O3).
У результаті процесів розкислення більша частина розчиненого кисню зв'язується в оксиди і видаляється з ванни у вигляді нерозчинних у металі неметалічних включень. Цей процес протікає досить швидко і тривалість відновного періоду в основному визначається часом, необхідним для утворення рухомого шлаку. У малих і середніх печах при виплавці відповідальних марок сталей продовжують застосовувати метод дифузійного розкислення стали через шлак, коли розкислювачі у вигляді меленого електродного бою, порошку феросиліцію сідає на шлак. Вміст кисню у шлаку знижується і відповідно до закону розподілу кисень з металу переходить у шлак. Метод цей, хоча і не залишає в металі оксидних неметалічних включень, потребує значно більшої витрати часу. У відновлювальний період плавки, а також при випуску сталі під шаром шлаку, коли відбувається гарне перемішування металу з шлаком, активно відбувається десульфурації металу. Цьому сприяє гарне Розкислювання сталі і шлаку, високий вміст вапна у шлаку і висока температура. У ході відновного періоду вводять легуючі - феротитан, феррохром та інші, а деякі, наприклад нікель, сідайте разом із шихтою. Нікель не окислюється і не втрачається при плавці. Добавки тугоплавких ферровольфрама, Силикомарганець виробляють на початку рафінування, тому що потрібно значний час для їх розплавлення. В даний час більшість операцій відновного періоду переносять з печі в ківш. Наприклад, в кіш вводять порції легуючих або дають їх на струмінь сталі, що випливає з печі при її нахилі. Сідаю по ходу випуску розкислювачі. Метою відновного періоду є забезпечення нагрівання сталі до заданої температури і створення шлаку, десульфурірующая здатність якого використовується при спільний випуск з печі разом зі сталлю.
Одношлаковий процес.
У зв'язку з інтенсифікацією процесу електроплавкі в останні роки отримав велике поширення метод плавки в дугового печі під одним шлаком. Сутність цього методу полягає в наступному: дефосфорація металу поєднується з періодом розплавлення. Під час розплавлення з печі скачують шлак і виробляють добавки вапна. У окислювальний період випалюють вуглець. Після досягнення в металі
Переплав відходів.
На заводах спеціальних сталей кількість відходів, що утворяться досягає 25-40% від виплавлюваної сталі. Частина відходів надходить з машинобудівних заводів, тому в електросталеплавильних цехах 50% легованих сталей виплавляють із шихти, що складається тільки з них. Раціональне використання відходів дає велику економію легуючих, електроенергії, підвищує продуктивність електропечей. У СРСР леговані відходи поділяють на 82 групи. При розрахунку шихти прагнуть використовувати максимальну кількість відходів даної марки сталі або найбільш близьких марок
Шихту складають з таким розрахунком, щоб вміст вуглецю у ванні з розплавлюванні було на 0,05 - 0,10% нижче заданого маркою сталі. Необхідні легуючі, неокісляющіеся добавки Ni Cu, Mo, W завантажують разом з шихтою, а інші - V, Тi, Cr, Mn, Al, Si, Nb - прагнуть вводи?? ь якомога пізніше на різних стадіях плавки, в тому числі і під час випуску в ківш. Метал заданого складу отримують в процесі рафініровкі або в ковші. Під час плавки наводять ви-сокоосновной, жідкоподвіжний шлак, який частково викачують з печі. Це дозволяє видалити до 30% фосфору. Якщо склад металу близький до розрахункового, то без скачування шлаку, приступають до розкислення шлаку меленим коксом, феросиліцію і алюмінієм. При цьому легуючі елементи відновлюються з шлаку і переходять в метал, наприклад так відновлюється оксид хрому: 2 (Cr2O3) 3 (Si) = 3 (SiO2) 4 [Cr]. Тривалість відновного періоду в цьому варіанті технології така ж, як і в плавках з окисленням. Плавка на відходах значно коротше (приблизно на 1 год) в порівнянні з плавкою на свіжій шихті за рахунок окисного періоду. Це збільшує продуктивність електропечей на 15-20% і скорочує витрати електроенергії на 15%.
Методи інтенсифікації електросталеплавильного процесу.
Застосування кисню. Використання газоподібного кисню в окислювальний період плавки і в періодрасплавленія дозволяє значно інтенсифікувати процеси розплавлення і окислювання вуглецю.
Застосування синтетичного шлаку.
Цей метод передбачає перенесення рафінування металу з електропечі в розливний ківш. Для рафінування металу виплавляють синтетичний шлак на основі вапна (52-55%) і глинозему (40%) у спеціальній електродугової печі з вугільної футеровкою. Порцію, рідкого, гарячого, активного шлаку (4-5% від маси сталі, виплавленої в електропечі) наливають в основний сталерозливних ківш. Ківш подають до печі і в нього випускають сталь. Струмінь сталі, падаючи з великої висоти, вдаряється об поверхню рідкого шлаку, розбивається на дрібні краплі і спінюють шлак. Відбувається перемішування сталі зі шлаком. Це сприяє активному протікання обмінних процесів між металом і синтетичним шлаком. У першу чергу протікають процеси видалення сірки завдяки низькому вмісту FeO в шлаку і кисню в металі; підвищеної концентрації вапна в шлаку, високій температурі і перемішування сталі зі шлаком. Концентрація сірки може бути знижена до 0,001%. При цьому відбувається значне видалення оксидних неметалічних включень із сталі завдяки асиміляції, поглинання цих включень синтетичним шлаком і перерозподілу кисню між металом і шлаком.
Обробка металу аргоном.
Після випуску сталі з печі через обсяг металу в ковші продувають аргон, який подають або через пористі пробки, зафутеро-ванні в днищі, або через шви кладки подини ковша. Продувка сталі в ковші аргоном дозволяє вирівняти температуру і хімічний склад сталі, знизити вміст водню, видалити неметалеві включення, що в остаточному підсумку дозволяє підвищити механічні та експлуатаційні властивості сталі.
Застосування порошкоподібних матеріалів.
Продувка стали в дугової електропечі порошкоподібними матеріалами в струмі газаносітеля (аргону або кисню) дозволяє прискорити важливішого