Электрометаллургия

Производство стали в электрических печах.

В электоропечи 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 сплавы, нержавеющие шарикоподшипниковые, жаростойкие и жаропрочные, а также многие конструкционные стали выплавляют только в этих печах.

Мощные электропечи успешно применяют для получения низколегированных и высокоуглеродистых сталей мартеновского сортамента. Кроме того, в электропечах получают различные ферросплавы, представляющие собой сплавы железа с элементами, которые необходимо выводить в сталь для легирования и раскисления.

Устройство дуговых электропечей.

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. 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 загрузклй печи свод, подвешенный на цепях, поднимают к порталу, затем портал со сводом и электродами отворачивается в сторону сливного желоба и печь загружают бадьей.

Механическое оборудование дуговой печи.

Кожух печи должен выдерживать нагрузку от массы огнеупоров и металла. Его делают сварным из листового железа толщиной 16тАУ50 мм в зависимости от размеров печи. Форма кожуха определяет профиль рабочего пространства дуговой электропечи. Наиболее распространенным в настоящее время является кожух конической формы. Нижняя часть кожуха имеВнет форму цилиндра, верхняя частьтАФконусообразная с расширением кверху. Такая форма кожуха облегчает заВнправку печи огнеупорным материалом, наклонные стены увеличивают стойкость кладки, так как она дальше рас
пол
ожена от электрических дуг. Используют также коВнжухи цилиндрической формы с водоохлаждаемыми
паВннелями. Для сохранения правильной цилиндрической формы кожух усиливается ребрами и кольцами жесткоВнсти. Днище кожуха обычно выполняется сферическим, что обеспечивает наибольшую прочность кожуха и миниВнмальную массу кладки. ДниВнще выполняют из немагнитВнной стали для установки под печью электромагнитного пеВнремешивающего устройства.

Сверху печь закрыВнта сводом. Свод набирают из огнеупорного кирпича в металлическом водоохлаждаемом
сводовом кольце, коВнторое выдерживает распираюВнщие усилия арочного сферического свода В нижней част
и ко
льца имеется высту
п тАУ нож, который
входит в песчаный
за
твор кожуха печи. В кирпичной кл
адке свода оставляют три отверстия для электродов. Диаметр отВнверстий больше диаметра электрода, поэтому во время плавки в зазор устремляются горячие газы, которые раз
Внрушают электрод и выносят тепло из печи. Для предотвращения
этого
на своде устанавливают холодильники или
экономайзеры, служащие для уплотнения эле
ктродВнных отверстий и для охлаждения кладки свода. Газодинамические
экономайзеры обеспечивают уплотн
ение с помощью воздушной завесы вокруг электрода. В своде имеется также отверстие для отсоса запыленных газов и отверстие для кислородной фурмы.

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
раВнмой. К раме крепятся направляющие, по которым скольВнзит заслонка. Заслонку футеруют огнеупорным кирпиВнчом. Для подъема заслонки используют пневматический
, гидравлический или электромеханический привод.

С противоположной стороны кожух имеет окно для выпу
ска стали из печи. К окну приварен сливной
желоб. Отверстие для выпуска стали может быть круглым диаВнметром 120тАФ150 мм или квадратным 150 на 250 мм. С
ливВнной желоб имеет корытообразное сечение и приварен к кожуху под углом 10тАФ12В° к горизонтали. Изнутри жеВнлоб футеруют шамотным кирпичом, длина его составляВнет 1тАФ2 м.

Электрододержатели служат для подвода тока к элекВнтродам и для зажима электродов. Головки электрододер-жателей
делают из бронзы или стали и охлаждают воВндой, так как они сильно нагреваются как теплом из пеВнчи, так и контактными токами. Электрододержатель
должен плотно зажимать электрод и иметь небольшое контактное сопротивление. Наиболее распространенным в настоящее время является пружинно-пневматический электрододержатель. Зажим электрода осущеВнствляется при помощи неподвижного кольца и зажимной плиты, которая прижимается к электроду пружиной. Ог-жатие
плиты от электрода и сжатие пружины происхоВндят при помощи сжатого воздуха. Электрододержатель крепится на металлическом рукаве тАУ консоли, который скрепляется с Г-образной
подвижной стойкой в одну жеВнсткую конструкцию. Стойка может перемещаться вверх или вниз внутри неподвижной коробчатой стойки. Три неподвижные стойки жестко связаны в одну общую конВнструкцию, которая покоится на платформе опорной люльВнки печи. Перемещение подвижных телескопических стоек происходит или с помощью системы тросов и противоВнвесов, приводимых в движение электродвигателями, или с помощью гидравлических устройств. Механизмы переВнмещения электродов должны обеспечить быстрый подъВнем электродов в случае обвала шихты в процессе плавВнления, а также плавное опускание электродов во избеВнжание их погружения в металл или ударов о нерасплаВнвившиеся куски шихты. Скорость подъема электродов составляет 2,5тАФ6,0 м/мин,
скорость опускания 1,0тАФ 2,0 м/мин.

Механизм наклона печи должен плавно наклонять печь в сторону выпускного отверстия на угол 40тАФ45В° для выпуска стали и на угол 10тАФ15 градусов в сторону рабочего окна для спуска шлака. Станина печи, или люлька, на котоВнрой установлен корпус, опирается на два тАУ четыре опорВнных сектора, которые перекатываются по горизонтальВнным направляющим. В секторах имеются отверстия, а в направляющих тАУ зубцы, при помощи которых предотВнвращается проскальзывание
секторов при наклоне печи. Наклон печи осуществляется при помощи рейки и зубчаВнтого механизма или гидравлическим приводом. Два ци
линдра
укреплены на неподвижных опорах фундамента, а штоки шарнирно связаны с опорными секторами люльВнки печи.

Система загрузки печи бывает двух видов: через заВнвалочное окно мульдозавалочной
машиной и через верх при помощи бадьи. Загрузку через окно применяют только на небольших печах.

При загрузке печи сверху в один-два
приема в течеВнние 5 мин меньше охлаждается футеровка, сокращаВнется время плавки; уменьшается расход электроэнергии; эффективнее используется объем печи. Для загрузки пеВнчи свод приподнимают на 150тАФ200 мм над кожухом печи и поворачивают в сторону вместе с электродами, полно
стью
открывая рабочее пространство печи для введения бадьи с шихтой. Свод печи подвешен к раме. Она соедиВннена с неподвижными стойками электрододержателей
в одну жесткую конструкцию, покоящуюся на поворотной консоли, которая укреплена на опорном подшипнике. Крупные печи имеют поворотную башню, в которой соВнсредоточены все механизмы отворота свода. Башня враВнщается вокруг ш
арнира на катках по дугообразному рельсу. Бадья представляет собой стальной цилиндр, диаметр которого меньше диаметра рабочего пространВнства печи. Снизу цилиндра имеются подвижные гибкие сектора, концы которых стягиваются через кольца троВнсом. Взвешивание и загрузка шихты производятся на шихтовом дворе электросталеплавильного цеха. Бадья на тележке подается в цех, поднимается краном и опусВнкается в печь. При помощи вспомогательного подъема крана трос выдергивают из проушин секторов и при под
ъеме бадьи сектора раскрываются и шихта вывалиВнвается в печь в том порядке, в каком она была уложеВнна в бадье.

При использовании в качестве шихты металлизован-ных
окатышей загрузка может производиться непрерывВнно по трубопроводу, который проходит в отверстие в своВнде печи.

Во время плавления электроды прорезают в шихте три колодца, на дне которых накапливается жидкий меВнталл. Для ускорения расплавления
печи оборудуются поворотным устройством, которое поворачивает корпус в одну и другую сторону на угол в 80В°
. При этом элекВнтроды прорезают в шихте уже девять колодцев. Для поВнворота корпуса приподнимают свод, поднимают электроВнды выше уровня шихты и поворачивают корпус при поВнмощи зубчатого венца, прикрепленного к корпусу, и шестерен. Корпус печи опирается на ролики.

Очистка отходящих газов.

Современные крупные сталеплавильные дуговые печи во время работы выделяют в атмосферу большое колиВнчество запыленных газов. Применение кислорода и поВнрошкообразных материалов еще более способствует этоВнму. Содержание пыли в газах электродуговых печей достигает 10 г/м
^3 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 наклоВннять или вращать печь, подходит к стационарному труВнбопроводу. По пути газы разбавляются воздухом, необВнходимым для дожигания СО. Затем газы охлаждаются водяными форсунками в теплообменнике и направляютВнся в систему труб Вентури,
в которых пыль задерживаВнется в результате увлажнения. Применяют также ткаВнневые фильтры, дезинтеграторы и электрофильтры. ИсВнпользуют системы газоочистки, включающие полностью весь электросталеплавильный цех, с установкой зонтов дымоотсоса
под крышей цеха над электропечами.

Футеровка печей.

Большинство дуговых печей имеет основную футеровВнку, состоящую из материалов на основе MgO. ФутеровВнка печи создает ванну для металла и играет роль теп-лоизолирующего
слоя, уменьшающего потери тепла. Ос
новные
части футеровки тАУ подина печи, стены, свод. Температура в зоне электрических дуг достигает нескольВнких тысяч градусов. Хотя футеровка электропечи отдеВнлена от дуг, она все же должна выдерживать нагрев до температуры 1700В°
С. В связи с этим применяемые для футеровки материалы должны обладать высокой огнеВнупорностью, механической прочностью, термо-
и химичеВнской устойчивостью. Подину сталеплавильной печи наВнбирают в следующем порядке. На стальной кожух уклаВндывают листовой асбест, на асбесттАФслой шамотного порошка, два слоя шамотного кирпича и основной слой из магнезитового кирпича. На магнезитовой кирпичной подине набивают рабочий слой из магнезитового порошВнка со смолой и пеком
тАФ продуктом нефтепереработки. Толщина набивного слоя составляет 200 мм. Общая толщина подины равна примерно глубине ванны и моВнжет достигать 1 м
для крупных печей. Стены печи вы
кладывают
после соответствующей прокладки асбеста и шамотного кирпича из крупноразмерного безобжигового магнезитохромитового
кирпича длиной до 430 мм. Кладка стен может выполняться из кирпичей в жеВнлезных кассетах, которые обеспечивают сваривание кирВнпичей в один монолитный блок. Стойкость стен достигаВнет 100тАФ150 плавок. Стойкость подины составляет один-два
года. В трудных условиях работает футеровка своВнда печи. Она выдерживает большие тепловые нагрузки от горящих дуг и тепла, отражаемого шлаком. Своды крупных печей набирают из магнезитохромитового кирВнпича. При наборе свода используют нормальный и фаВн
сонный кирпич. В поперечном сечении свод имеет форму арки, что обеспечивает плотное сцепление кирпичей меВнжду собой. Стойкость свода составляет 50 тАУ 100 плавок. Она зависит от электрического режима плавки, от длиВнтельности пребывания в печи жидкого металла, состава выплавляемых стали, шлака. В настоящее время широВнкое распространение получают водоохлаждаемые
своды и стеновые панели. Эти элементы облегчают службу фуВнтеровки.

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 электропеВнчах используют угольные электроды, в крупных тАУ графитированные.
Графитированные
электроды изготавливают из малозольных углеродистых материалов: нефтяного кокса, смолы, пека.
Электродную массу смешивают и прессуют, после чего сырая заготовка обжигается в гаВнзовых печах при 1300 градусах и подвергается дополнительноВнму графитирующему
обжигу при температуре 2600 тАУ
2800 градусах в электрических печах сопротивления. В процесВнсе эксплуатации в результате окисления печными газами и распыления при горени
и 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 наВнращивать. Для наращивания электродов в концах секВнций сделаны отверстия с резьбой, куда ввинчивается переходник-ниппель, при помощи которого соединяются отдельные секции. Расход электродов составляет 5тАФ9 кг на тонну выплавляемой стали.

Электрическая дугатАФодин из видов электрического разряда, при котором ток проходит через ионизированВнные газы, пары металлов. При кратковременном сблиВнжении электродов с шихтой или друг с другом возникаВнет короткое замыкание. Идет ток большой силы. Концы электродов раскаляются добела. При раздвигании
элекВнтродов между ними возникает электрическая дуга. С расВнкаленного катода происходит термоэлектронная эмиссия электронов, которые, направляясь к аноду, сталкиваютВнся с нейтральными молекулами газа и ионизируют их. Отрицательные ионы направляются к аноду, положиВнтельные к катоду. Пространство между анодом и катоВндом становится ионизированным, токопроводящим.
БомВнбардировка анода электронами и ионами вызывает сильный его разогрев. Температура анода может достиВнгать 4000 градусов. Дуга может гореть на постоянном и на пеВнременном токе. Электродуговые печи работают на переВнменном токе. В последнее время в ФРГ построена элекВнтродуговая печь на постоянном токе.

В первую половину периода, когда катодом является электрод, дуга горит. При перемене полярности, когда катодом становится шихта тАФ 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 неспоВнкойно, прерывисто. После того как ванна покрывается слоем шлака, дуга стабилизируется и горит более ровно.

Электрооборудование.

Рабочее напряжение электродуговых печей составляВнет 100 тАУ 800 В, а сила тока измеряется десятками тысяч ампер. Мощность отдельной установки может достигать 50 тАУ 140 МВ*А.
К подстанции электросталеплавильного цеха подают ток напряжением до 110 кВ.
Высоким наВнпряжением питаются первичные обмотки печных трансВнформаторов. На показана упрощенная схема электрического питания печи. В электрическое оборудоВнвание дуговой печи входят производства ремонтных раВнбот на печи. следующие приборы:

1. Воздушный разъединитель, предназначен для отВнключения всей электропечной установки от линии высоВнкого напряжения во время

2. Главный автоматический выключатель, служит для отключения под нагрузкой электрической цепи, по котоВнрой протекает ток высокого напряжения. При неплотной укладке шихты в печи в начале плавки, когда шихта еще холодная, дуги горят неустойчиво, происходят обва
лы
шихты и возникают короткие
замыкания между электродами. При этом си
ла
тока резко возрастает. Это приводит к большим перегрузкам трансформа
тора, который может выйти из строя. Когда сила тока превысит установленный предел, выключатель авто
матически
отключает уста
новку,
для чего имеется ре
ле максимальной силы то
ка.

3. Печной трансформаВнтор необходим для преоб
разования
высокого напря
жения
в низкое (с 6тАФ10 кВ
до 100тАФ800 В). Обмотки высокого и низкого напря
жения и магнитопроводы,
на которых они помещены, располагаются в баке с маслом, служащим для охлаждения обмоток. ОхВнлаждение создается принудительным перекачиваВннием масла из тран
сформаторного 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 обВнразом ступенчато регулировать подаваемое в печь наВнпряжение. Так, например, трансформатор для 200-т
отеВнчественной печи мощностью 65 МВ*А
имеет 23 ступени напряжения, которые переключаются под нагрузкой,без отключения печи.

Участок электрической сети от трансформатора до электродов называется короткой сетью. Выходящие из стены трансформаторной подстанции фидеры при помоВнщи гибких, водоохлаждаемых
кабелей подают напряжеВнние на
электрододержатель.
Длина гибкого участка долВнжна позволять производить нужный наклон печи и отворачивать свод для загрузки. Гибкие кабели соединяВнются с медными водоохлаждаемыми
шинами, установВнленными на рукавах электрододержателей.
Трубошины непосредственно присоединены к головке электрододер-жателя,
зажимающей электрод. Помимо указанных ос
новных
узлов электрической сети в нее входит различВнная измерительная аппаратура, подсоединяемая к лиВнниям тока через трансформаторы тока или напряжения, а также приборы автоматического регулирования процесВнса плавки.

Автоматическое регулирование.

По ходу плавки в электродуговую печь требуется поВндавать различное количество энергии. Менять подачу мощности можно изменением напряжения или силы тоВнка дуги. Регулирование напряжения производится переВнключением обмоток трансформатора. Регулирование силы тока осуществляется изменением расстояния межВнду электродом и шихтой путем подъема или опускания электродов. При этом напряжение дуги не изменяется. Опускание или подъем электродов производятся автомаВнтически при помощи автоматических регуляторов, устаВнновленных на каждой фазе печи. В современных печах заданная программа электрического режима может быть установлена на весь период плавки.

Устройство для электромагнитного перемешивания металла.

Для перемешивания металла в крупных дуговых пеВнчах, для ускорения и облегчения проведения технологиВнческих операций скачивания
шлака под днищем печи в коробке устанавливается электрическая обмотка, котоВнрая охлаждается водой или сжатым воздухом. Обмотки статора питаются от двухфазного генератора током низВнкой частоты, что создает бегущее магнитное поле, котоВнрое захватывает ванну жидкого металла и вызывает двиВнжение нижних слоев металла вдоль подины печи в наВнправлении движения поля. Верхние слои металла вместе с прилегающим к нему шлаком движутся в обратную сторону. Таким образом можно направить движение лиВнбо 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 меВнталла и его температуры. Этот метод в последнее время имеет ограниченное применение, так как в сверхмощных печах металл активно перемешивается дугами.

Плавка стали в основной дуговой электропечи.

Сырые материалы.

Основным материалом для электроплавки является стальной лом. Лом не должен быть сильно окисленным, так как наличие большого количества ржавчины вносит в сталь значительное количество водоВнрода. В зависимости от химического состава лом необходимо рассорВнтировать на соответствующие группы. Основное количество лома, предназначенное для плавки в электропечах, должно быть компактВнным и тяжеловесным. При малой насыпной массе лома вся порц
ия 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 85тАФ 93 % железа, является то, что оно не загрязнено медью и другими примесями. Окатыши целесообразно применять для выплавки высо-копрочных
конструкционных легированных сталей, электротехничеВнских, шарикоподшипниковых сталей.

Легированные отходы образуются в электросталеплавильном цеВнхе в виде недолитых слитков, литников; в обдирочном отделении в виде стружки, в прокатных цехах в виде обрези
и брака и т, д.;
кроВнме того много легированного лома поступает от машиностроительВнных заводов. Использование легированных металлоотходов
позволяВнет экономить ценные легирующие, повышает экономическую эффекВнтивность электроплавок.

Мягкое железо специально выплавляют в мартеновских печах и конвертерах и применяют для регулирования содержания углерода в процессе электроплавки. В железе содержится 0,01тАФ0,15 % С и <
0,020 % Р.
Поскольку в электропечах выплавляют основное колиВнчество легированных сталей, то для их производства используют разВнличные легирующие добавки; электролитический никель или МЮ,
феррохром, ферросилиций, ферромарганец, ферромолибден, ферроВнвольфрам и др.
В качестве раскислителя
помимо ферромарганца и ферросилиция применяют чистый алюминий. Для науглероживания
используют передельный чугун, электродный бой; для наведения шлака применяют свежеобожженную известь, плавиковый шпат, шаВнмотный бой, доломит и MgO в виде магнезита.

Подготовка материалов к плавке.

Все присадки в дуговые печи необходимо прокаливать для удаВнления 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 эстакаВнде при помощи конвейеров происходит взвешивание и раздача матеВнриалов по мульдам, которые загружаются в печь мульдовыми
машиВннами. Сыпучие для наводки шлака вводят в электропечи бросательВнными машинами.

Технология плавки.

Плавка в дуговой печи начинается с заправки печи. Жидкоподвижные
нагретые шлаки сильно разъедают фу
теровку,
которая может быть повреждена и при загрузВнке. Если подина печи во время не будет закрыта слоем жидкого металла и шлака, то она может быть поврежВндена дугами. Поэтому перед началом плавки производят ремонт тАУ заправку подины. Перед заправкой с поверхВнности подины удаляют остатки шлака и металла. На поВнврежденные места подины и откосов тАУ места перехода подины в стены печи тАУ забрасывают сухой магнезитоВнвый порошок, а в случае больших повреждений тАУ порошок с добавкой пека
или смолы.

Заправку производят заправочной машиной, выбрасывающей через. насадку при помощи сжатого воздуха заправочные материалы, или,
разбрасывающей материалы по окружности с быстро вращающегоВнся диска, который опускается в открытую печь сверху.

Загрузка печи.

Для наиболее полного использования рабочего пространства печи в центральную ее часть блиВн
же к электродам загружают крупные куски (40 %),
ближе к откосам средний лом (45%), на подину и на верх загрузки мелкий лом (15%). Мелкие куски должВнны заполнять промежутки между крупными кусками.

Период плавления.

Расплавление
шихты в печи заниВнмает основное время плавки. В настоящее время многие
операции легирования и раскисления
металла переносят в ковш. Поэтому длительность расплавления
шихты в основном определяет производительность печи. После окончания завалки опускают электроды и включают ток. Металл
под электродами разогревается, плавится и стеВнкает вниз, собираясь в центральной части подины. ЭлекВнтроды прорезают в шихте колодцы, в которых скрываВнются электрические дуги. Под электроды забрасываВнют известь для наведения шлака, который закрывает обнаженный металл, предохраняя его от окисления. ПоВнстепенно озеро металла под электродами становится все больше. Оно подплавляет
куски шихты, которые падаВнют в жидкий металл и расплавляются в нем. Уровень металла в печи повышается, а электроды под действием автоматического регулятора поднимаются вверх. ПроВндолжительность периода расплавления металла равна 1тАФ3 ч в зависимости от размера печи и мощности устаВнновленного трансформатора. В период расплавлениВ»
трансформатор работает с полной нагрузкой и даже с 15 % перегрузкой, допускаемой паспортом, на самой выВнсокой ступени напряжения. В этот период мощные дуги не опасны для футеровки свода и стен, так как они заВнкрыты шихтой. Остывшая во время загрузки футеровка может принять большое количество тепла без опасности е
е перегрева. Для ускорения расплавления шихты исВнпользуют различные методы. Наиболее эффективным явВнляется применение мощных трансформаторов. Так, на печах вместимостью 100 т будут установлены трансфорВнматоры мощностью 75,0 МВ-А,
на 150-т
печах трансфорВнматоры 90тАФ125 МВ*А
и выше. Продолжительность плавления при использовании мощных трансформаторов уменьшается до 1тАУ1,5 ч. Кроме того, для ускорения расВнплавления применяют топливные мазутные или газовые горелки, которые вводят в печь либо через рабочее окВнно, либо через специальное устройство в стенах. ПримеВннение горелок ускоряет нагрев и расплавление шихты, особенно в холодных зонах печи. Продолжительность плавления сокращается на 15тАФ20 мин.

Эффективным методом является применение газообВнразного кислорода. Кислород подают в печь как через стальные футерованные трубки в окно печи, так и при помощи фурмы, опускаемой в печь сверху через отверВнстие в своде. Благодаря экзотермическим реакциям окисВнления примесей и железа выделяется дополнительно большое количество тепла, которое нагревает шихту, ускоряет ее полное расплавление. Использование кислоВнрода уменьшает длительность нагрева ванны. Период расплавления сокращается на 20тАФ30 мин, а расход элекВнтроэнергии на 60тАФ70 кВт-
ч на 1 т стали.

Традиционная технология электроплавки стали преВндусматривает 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 отВнходов и легирующие добавляют только для некоторой корректировки состава. Окисления углерода не произВнводят.

Плавка с окислением.

Рассмотрим ход плавки с окисВнлением. После окончания периода расплавления начиВннается окислительный период, задачи которого заклюВнчаются в следующем: окисление избыточного углерода, окисление и удаление фосфора; дегазация металла; удаВнление неметаллических включений, нагрев стали.

Окислительный период плавки начинают присадкой железной руды, которую дают в печь порциями. В реВнзультате присадки руды происходит насыщение шлака F
eO и окисление металла по реакции: (
FeO)=

Fe+[O]. Растворенный кислород взаимодействует с расВнтворенным в ванне углеродом по реакции [C] +[O]=
CO. Происходит бурное выделение пузырей CO, коВнторые вспенивают поверхность ванны, покрытой шлаком. Поскольку в окислительный период на металле наводят известковый шлак с хорошей жидкоподвижностью,
то шлак вспенивается выделяющимися пузырями газа. УроВнвень шлака становится выше порога рабочего окна и шлак вытекает из печи. Выход шлака усиливают, наклоВнняя печь в сторону рабочего окна на небольшой угол. Шлак стекает в шлакови
к), стоящую под рабочей плоВнщадкой цеха. За время окислительного периода окисляВнют 0,3тАФ0,6 % C со средней скоростью 0,3тАФ0,5 % С/ч. Для обновления состава шлака одновременно с рудой в печь добавляют известь и небольшие количества плавиВнкового шпата для обеспечения жидкоподвижности
шлака.

Непрерывное окисление ванны и скачивание
окислиВнтельного известкового шлака являются непременными условиями удаления из стали фосфора. Для протекания реакции окисления фосфора 2[P]+5[O]=
(P
2O5); (Р2O
5)+4
(СаО)==
(СаО)4
*P2O5 необходимы высокое содержание кислорода в металле и шлаке, повышенное содержание CaO в шлаке и пониженная температура.

В электропечи первые два условия полностью выполВнняются. Выполнение последнего условия обеспечивают наводкой свежего шлака и постоянным обновлением шлака, так как ш
лак, насыщенный (СаО)4*P2O5 скачиВнвается из печи. По ходу окислительного периода происВнходит дегазация сталитАФудаление из нее водорода и азоВнта, которые выделяются в пузыри СО, проходящие через металл.

Выделение пузырьков СО сопровождается также и удалением из металла неметаллических включений, коВнторые выносятся на поверхность потоками металла или поднимаются наверх вместе с пузырьками газа. ХороВншее кипение ванны обеспечивает перемешивание металВнла, выравнивание температуры и состава.

Общая продолжительность окислительного периода составляет от 1 до 1,5 ч. Для интенсификации окислиВнтельного периода плавки, а также для получения стали с низким содержанием углерода, например хромоникеле
вой нержавеющей с содержанием углерода <=0,1 %,
меВнталл продувают кислородом. При продувке кислородом окислительные процессы резко ускоряются, а темпераВнтура металла повышается со скоростью примерно 8тАФ 10 С/мин. Чтобы металл не перегрелся, вводят охлажВндающие добавки в виде стальных отходов. Применение кисло
рода является единственным способом получения низкоуглеродистой нержавеющей стали без значительВнных потерь ценного легирующего хрома при переплаве.

Окислительный период заканчивается, когда содерВнжание углерода становится ниже заданного предела, соВндержание фосфора 0,010%, температура металла неВнсколько выше температуры выпуска стали из печи. В конВнце окислительного периода шлак стараются полностью у
бирать из печи, скачивая его с поверхности металла.

Восстановительный период плавки.

После скачивания
окислительного шлака начинается восстановительный пеВнриод плавки. Задачами восстановительного периода плавВнки являются: раскисление
металла, удаление серы.коррек-тирование
химического состава стали, регулирование температуры ванны, подготовка жидкоподвижного
хороВншо раскисленного
шлака для обработки металла во вреВнмя выпуска из печи в ковш. Раскисление ванны, т. е.
удаВнление растворенного в ней кислорода, осуществляют приВнсадкой раскислителей
в металл и на шлак. В начале восстановительного периода металл покрывается слоем шлака. Для этого в печь присаживают шлакообразующие
смеси на основе извести с добавками плавикового шпата, шамотного боя, кварцита. В качестве раскислиВнтелей обычно используют ферромарганец, ферросили
Внций, алюминий. При введении раскислителей происходят следующие реакции:

[Mn]
+[O]=
(MnO); [Si]+2 [О] =
(SiO2); 2[Al]+ 3[O]-
(Al2O3).

В результате процессов раскисления
большая часть растворенного кислорода связывается в оксиды и удаляВнется из ванны в виде нерастворимых в металле неметалВнлических включений. Процесс этот протекает достаточно быстро и продолжительность восстановительного периода в основном определяется временем, необходимым для образования подвижного шлака. В малых и средних пеВнчах при выплавке ответственных марок сталей продолжаВнют применять метод диффузионного раскисления стали через шлак, когда раскислители
в виде молотого элек
тродного
боя, порошка ферросилиция присаживают на шлак. Содержание кислорода в шлаке понижается и в соответствии с законом распределения кислород из меВнталла переходит в шлак. Метод этот, хотя и не оставляВнет в металле оксидных
неметаллических включений, треВнбует значительно большей затраты времени. В восстаноВнвительный период плавки, а также при выпуске стали под слоем шлака, когда происходит хорошее перемешивание
металла со шлаком, активно происходит десульфурация
металла. Этому способствует хорошее раскисление
стаВнли и шлака, высокое содержание извести в шлаке и выВнсокая температура. В ходе восстановительного периода вводят легирующие тАУ ферротитан,
феррохром и др., а некоторые, например никель, присаживают вместе с шихВнтой. Никель не окисляется и не теряется при плавке. Добавки тугоплавких ферровольфрама, феррониобия
производят в начале рафинирования, так как нужно знаВнчительное время для их расплавления.
В настоящее вреВнмя большинство операций восстановительного периода переносят из печи в ковш. Например, в кош вводят порВнции легирующих или дают их на струю стали, вытекаюВнщей из печи при ее наклоне. Присаживают по ходу выВнпуска раскислители.
Целью восстановительного периода является обеспечение нагрева стали до заданной темпеВнратуры и создание шлака, десульфурирующая
способВнность которого используется при совместном выпуске из печи вместе со сталью.

Одношлаковый процесс.

В связи с интенсификацией процесса электроплавки в последние годы получил больВншое распространение метод плав

Вместе с этим смотрят:

11-этажный жилой дом с мансардой

14-этажный 84-квартирный жилой дом

16-этажный жилой дом с монолитным каркасом в г. Краснодаре

180-квартирный жилой дом в г. Тихорецке

2-этажный 3-секционный 18-квартирный жилой дом в г. Мирном