Производство стали в электрических печах.

1.Шихтовыми материалами для выплавки стали являются жидкий или твердый чугун, стальной и чугунный лом, стружка, обрезки (скрап), железорудные окатыши, ферросплавы (перечисленные ма­териалы называют металлошихтой); известняк, известь, боксит, плавиковый шпат, марганцевая руда, кварцевый песок (флюсы); железная руда, окалина, агломерат, кислород, воздух (окисли­тели).

В производстве стали широко используют кислородно-конвертерные процессы. Стационарный конвертер (рис. 2) имеет два бандажа 4, каждый из которых опирается на два ролика 1. Горловина конвертера имеет симметричную форму. Внутри стального кожуха конвертеры вы­кладываются смолодоломитовым кирпичом. Летка 3 предназначена для слива готовой стали.

Вместимость кислородных конвертеров от 50 до 400 т. Сущность кислородно-конвертерного процесса заклю­чается в том, что загруженную в конвертер шихту про­дувают сверху струей кислорода под давлением до 1,5 МПа. Большое давление кислорода обеспечивает хо­рошее перемешивание металла. В начале продувки окис­ляются кремний, марганец и другие элементы, которые переходят в шлак. После первого периода продувки кисло­родом (длится 16 мин), фурму подни­мают, наклоняют конвер­тер, сливают шлак и берут пробу металла. В конвер­тер добавляют известь, ставят его вновь в

верти­кальное положение, вво­дят фурму и начинаютРис.2

второй период продувы кислородом. Во второй пе­риод продувки продолжа­ются реакции окисления примесей, выгорает угле­род, идут реакции шлако­образования и другие физико-химические процессы. В конце второго периода продувки в конвертер вводят часть раскислителей. После удаления фурмы конвертер наклоняют, берут контрольную пробу стали и выпускают сталь в разливоч­ный ковш, где завершается процесс ее раскисления фер­ромарганцем, ферросилицием или комплексными раскислителями.

Общая продолжитель­ность составляет 40...60 мин, а продолжительность продувки кислородом – 18...30 мин. Преимущества: хорошее качество, высокая производительность и меньшая себестоимость. Недостат­ок: боль­шой угар металла (6...9%).

2. Мартеновское производство стали приме­няют в металлургии с 1864 г. выпуска плавки. Основными разновидностями мартеновской плавки являются скрап-рудный процесс и скрап-процесс. Шихта для скрап – процесса состоит из 60...70% стального лома (скрапа) и 30...40% чушкового чугуна. Шихта для скрап-рудного процесса состоит из 50...80% жидкого передельного чугуна, 20...50% скрапа к 15…30% (от массы металлической части шихты) желез­ной руды и известняка. Скрап-рудным процессом вы­плавляют основную массу стали в крупных мартеновских печах металлургических заводов, где работают доменные печи.

Рис. 3. Схема мартеновской печи:

1, 5–головки печи; 2–газовые и воздушные каналы в головке печи; 3–свод печи; 4–рабочее пространство печи; 6, 9–газовые и воздушные ре­генераторы; 7–подина печи; 8–завалочные окна

Продолжительность плавки от 2 до 12 ч. Печи для скрап-рудного процесса имеют вместимость от 100 до 1000 т. Основными недостатками мартеновского процесса яв­ляются большой расход топлива и большая продолжи­тельность плавки, а преимуществом – универсальность процесса по применяемой шихте и маркам выплавляемых сталей.

3. В электропечах получают в основном легированные стали высокого качества, из которых изготовляют особо ответственные детали машин и инструменты. По конструкции электропечи делятся на дуговые (рис. 4) и индукционные (рис. 5).

В дуговых печах плавление шихты идет под дейст­вием теплоты электрической дуги, а в индукционных – вихревых токов.

Дуговые печи строят вместимостью до 400 т. Шихта состоит из стального лома и 10% твердого или жидкого чугуна. Используют так­же известь, ферросплавы и другие добавки. Рабочее на­пряжение 160...600 В, сила тока 1...10 кА. В процессе плавки с металла несколько раз удаляют шлак. Для ин­тенсификации плавки металл продувают кислородом. Продолжительность плавки составляет 4...8 часов.

Ин­дукционные печи изготовляют вместимостью от 60 кг до 25 т. Шихта для них состоит из отходов легированных сталей или чистого по сере и фосфору углеродистого скрапа и ферросплавов. Ток создает переменный магнит­ный поток, пронизывая куски металла в тигле, наводит в них мощные вихревые токи, нагревающие металл до расплавления. После расплавления шихты сталь рас­кисляют и легируют. Длительность плавки 1...3 ч.

Рис. 4. Принципиальная схема дуговой электропечи: Рис.5. Схема устройства

1 – электроды; 2 – съемный свод; 3 – рабочее окно; индукционной печи:

4 – корпус пе­чи; 5 – сектор для наклона печи; 1 – огнеупорный тигель;

6 – желоб для выпуска плавки; 2 – ин­дуктор; 3 – металл;