Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Плавка стали в дуговых печах

29.01.2019


При плавке стали в дуговых печах шихта состоит из стального лома, чугуна, железной руды, флюсов, раскислителей и ферросплавов для введения легирующих добавок.

Плавку ведут основным и кислым процессами. Для плавки стали основным процессом под и стены печи футеруют основными материалами, а для плавки кислым процессом — кислыми материалами.

Основной процесс плавки стали ведут с полным, частичным окислением или без окисления примесей.

Плавку с полным окислением примесей проводят в тех случаях, когда необходимо переплавить шихтовые материалы с повышенным содержанием фосфора, серы и получить сталь с минимальным количеством этих элементов.

Для окисления примесей после расплавления шихты в печь добавляют руду. Окислы железа окисляют примеси в металле (Si, Mn, P и С), в результате образуется железистый шлак, содержащий (FeO)3*P2O5. Такой шлак способствует удалению фосфора из металла. Для образования более прочного соединения ангидрида фосфора в шлак добавляют свежеобожженную известь с целью получения фосфорно-кальциевой соли в шлаке по реакции

Эта реакция протекает успешно, так как металл не нагрет до высокой температуры. В этот период обычно ванна кипит в результате частичного окисления углерода. Полученный фосфористый шлак сливают.

При выплавке высокоуглеродистой стали и в тех случаях, когда содержание углерода в окислительный период понизилось в металле ниже заданных пределов, после удаления шлака, ванну науглероживают. Для этого в печь загружают электродный бой, кокс, а в отдельных случаях чушковый чугун с малым содержанием вредных примесей — фосфора и серы. Во время науглероживания металла загрузочное окно плотно закрывают во избежание поступления в пространство печи кислорода воздуха. Для усвоения углерода металлом дают выдержку 5—7 мин., после чего наводят новый шлак, загружая флюсующую смесь в количестве до 4% от веса металла. Флюсующая смесь состоит на 80% из свежеобожженной извести и на 20% из плавикового шпата.

Во вновь образовавшемся шлаке в начальный период содержание окислов (FeO и MnO) обычно колеблется от 5 до 8%. Для уменьшения содержания этих окислов в шлак добавляют раскислительную смесь, состоящую из извести, молотого ферросилиция и кокса. Под действием этой смеси в шлаке уменьшается содержание FeO до 1,0% и Mn до 0,4%. Шлак такого состава является активным десульфуратором металла. После раскисления металла его доводят до заданного состава, вводят необходимые добавки, а при необходимости и легирующие элементы. Окончательное раскисление стали производят алюминием. Такой процесс называется плавкой под белым шлаком.

Выплавку инструментальных сталей и подобных им в основном ведут под карбидным шлаком. На первой стадии восстановительного периода плавка ведется так же, как и под белым шлаком. Затем на поверхность шлака в печь загружается карбидообразующая смесь. Смесь состоит из извести, плавикового шпата и молотого кокса. В зоне электрических дуг в печи, т. е. в области высоких температур, происходит взаимодействие окиси кальция с углеродом кокса, образование карбида кальция и окиси углерода по реакции

Карбид кальция увеличивает раскислительную и обессеривающую способность шлака. Для ускорения образования карбида кальция в шлаке все неплотности в печи герметически закрывают.

Процесс раскисления и десульфурации металла под карбидным шлаком протекает по реакции

В результате протекающих реакций содержание FeO и MnO в шлаке понижается до десятых долей процента, содержание серы в металле уменьшается др следов. Для полного раскисления в конце плавки добавляют раскислители — ферросилиций и алюминий. Для получения легированной стали вводят легирующие добавки, металл быстро нагревают до заданной температуры, выдерживают 10—15 мин., а затем выпускают в ковш для разливки.

Плавку с частичным окислением примесей ведут на чистых (по содержанию вредных примесей) исходных материалах. В состав шихты при плавке не вводят железную руду. Процесс окисления примесей в основном протекает в период расплавления шихты, в результате чего частично понижается содержание кремния, марганца, углерода и фосфора в металле. Образующийся шлак сливают и дальше ведут плавку под белым или карбидным шлаком.

В отдельных случаях ведут плавку без окисления примесей — методом переплава. Для этого загружают в печь шихту, состоящую из отходов стали, близкой по составу к той марке, которую необходимо получить. При этом процессе плавки первичный (железистый) шлак из печи не удаляют, так как со шлаком удаляются легирующие элементы — хром, титан, ванадий и др. Восстановительный период плавки методом переплава можно вести как под белым, так и под карбидным шлаком. Применение этого процесса для переплава отходов приводит к экономии дорогостоящих ферросплавов.

Кислый процесс плавки стали. Плавка в кислых дуговых печах нашла широкое распространение при производстве фасонных стальных отливок. Плавка в кислых дуговых печах ведется под кислым шлаком, содержащим до 65% SiO2. Так как сера и фосфор при кислых шлаках из металла почти не удаляются, металлическую шихту, состоящую в основном из стального лома, используют с низким содержанием серы (0,03% S) и фосфора (0,03% Р).

При расплавлении шихты на поверхности металла образуется шлак, содержащий 38—46% Si, 22—28% FeO, 18—26% MnO и 6—7% CaO. Кипение ванны, во время которого из металла удаляются газы и неметаллические составляющие, так же важно, как и при основном процессе плавки. Однако активное окисление углерода в металле затрудняется из-за того, что закись железа активно соединяется с кремнеземом, образуя 2FeO * SiO2. Для повышения интенсивности кипения повышают температуру в печи и добавляют в ванну железную руду в количестве от 2 до 4% от веса металла. В результате присадки руды содержание закиси железа в шлаке повышается до 35%. По мере выгорания углерода в металле содержание закиси железа в шлаке снижается до 15—17%- Шлак такого состава частично сливают и в печь вводят свежие шлакообразующие добавки — кварцевый песок, шамотный бой, известь. Для ускорения раскисления вновь наводимого шлака присаживают в печь 0,1—0,2% от веса плавки молотого ферросилиция и 0,1—0.2% от веса плавки молотого кокса или древесного угля. Получив нормальный шлак (он имеет светло-зеленый, светло-дымчатый или дымчатый цвет), содержащий 50—56% SiO2, 9—12% FeO, 2,0—3,0% Fe2O3, 4,0—6,0% Al2O3, 18—20% MnO, до 5,0%1 CaO и 0,06—0,08% P2O5, и отрегулировав содержание углерода, приступают к раскислению стали. Раскисление стали производят силикомарганцем, ферросилицием и алюминием. Алюминий обычно вводят в ковш во время выпуска стали из печи.

Плавка стали в кислых дуговых печах по сравнению с плавкой в основных печах имеет следующие преимущества: более повышенная стойкость футеровки рабочего пространства печи, меньшие тепловые потери вследствие большой глубины ванны при равной емкости печей и более высокая производительность в связи с меньшей затратой времени на плавку.

К недостаткам этого процесса относят: потребность в шихтовых материалах с малым содержанием фосфора и серы и возникающие затруднения получения стали с узким пределом по содержанию кремния.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: