Дуговые сталеплавильные печи реферат

Обновлено: 02.07.2024

Выполнил: студент группы МТБ-11
Герц А.А.
Проверила: доцент Михайличенко Т.А.

1. Устройство дуговых печей
1.1. Общее описание дуговойэлектропечи
2. Выплавка стали в основных дуговых электропечах
2.1. Шихтовые материалы
2.2. Плавка в основной печи на углеродистой шихте
2.3. Выплавка стали методом переплава
2.4. Особенности технологии плавки в большегрузных печах
2.5. Плавка с использованием металлизированных окатышей
2.6. Выплавка стали в кислых дуговых печах
3. Отвод и очистка печных газов
4. Автоматизированноеуправление процессом плавки

Электросталеплавильному способу принадлежит ведущая роль в производстве качественной и высоколегированной стали. Благодаря ряду принципиальных особенностей этот способ приспособлен для получения разнообразного по составу высококачественного металла с низким содержанием серы, фосфора, кислорода и других вредных или нежелательныхпримесей и высоким содержанием легирующих элементов, придающих стали особые свойства – хрома, никеля, марганца, кремния, молибдена, вольфрама, ванадия, титана, циркония и других элементов.
Преимущества электроплавки по сравнению с другими способами сталеплавильного производства связаны с использованием для нагрева металла электрической энергии. Выделение тепла в электропечах происходитлибо в нагреваемом металле, либо в непосредственной близи от его поверхности. Это позволяет в сравнительно небольшом объеме сконцентрировать значительную мощность и нагревать металл с большой скоростью до высоких температур, вводить в печь большие количества легирующих добавок; иметь в печи восстановительную атмосферу и безокислительные шлаки, что предполагает малый угар легирующих элементов; плавно иточно регулировать температуру металла; более полно, чем других печах раскислять металл, получая его с низким содержанием неметаллических включений; получать сталь с низким содержанием серы. Расход тепла и изменение температуры металла при электроплавке относительно легко поддаются контролю и регулированию, что очень важно при автоматизации производства.
Электропечь лучше других приспособленадля переработки металлического лома, причем твердой шихтой может быть занят весь объем печи, и это не затрудняет процесс расплавления. Металлизованные окатыши, заменяющие металлический лом, можно загружать в электропечь непрерывно при помощи автоматических дозирующих устройств.
В электропечах можно выплавлять сталь обширного сортамента.

Устройство дуговых печей

1 Общее описаниедуговой электропечи

Дуговая печь состоит из рабочего пространства (собственно печи) с электродами и токоподводами и механизмов, обеспечивающих наклон печи, удержание и перемещение электродов и загрузку шихты.
Плавку стали ведут в рабочем пространстве, ограниченном сверху куполообразным сводом, снизу сферическим подом и с боков стенками. Огнеупорная кладка пода и стен заключена вметаллический кожух. Съемный свод набран из огнеупорных кирпичей, опирающихся на опорное кольцо. Через три симметрично расположенных в своде отверстия в рабочее пространство введены токопроводящие электроды, которые с помощью специальных механизмов могут перемещаться вверх и вниз. Печь питается трехфазным током.
Шихтовые материалы загружают на под печи, после.

Основной целью технологического процесса электродуговой плавки является получение стали заданного химического состава при требуемой температуре, определенного количества по массе при минимально возможной себестоимости. В современных условиях дуговые сталеплавильные печи (ДСП) все больше начинают использоваться как высокоэффективные технологические агрегаты для расплавления шихтовых материалов. Процессы рафинирования или доводки стали переводятся частично или полностью в другие технологические установки внепечной обработки стали. В конечном итоге это увеличивает общую производительность металлургического комплекса и позволяет наиболее эффективно использовать преимущество ДСП как высокопроизводительного агрегата для расплавления металлической шихты.

Содержание

Введение
Классификация ДСП (Дуговых сталеплавильных печей)
Дуговая сталеплавильная печь ДСП - 180
Основные технические и эксплуатационные характеристики ДСП
Производство стали в ДСП
Технологические периоды производства стали
Методы измерения температуры
Измерения температуры в технологических периодах на ДСП
Заключение
Список используемой литературы

Работа содержит 1 файл

ДСП реферат.docx

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Кафедра теплофизики и промышленной экологии

Реферат на тему:

Выполнил: ст.гр. МТ-081

Проверил: д.т.н., профессор

Классификация ДСП (Дуговых сталеплавильных печей)

Дуговая сталеплавильная печь ДСП - 180

Основные технические и эксплуатационные характеристики ДСП

Производство стали в ДСП

Технологические периоды производства стали

Методы измерения температуры

Измерения температуры в технологических периодах на ДСП

Список используемой литературы

Начальным этапом в развитии электрометаллургии следует считать открытие в 1802 году В.В. Петровым явления электрической дуги - электрического разряда в газовой среде. Устойчивое горение электрической дуги в газовой среде, приводящего к ионизации газа и получению температуры 3000-3500 °С, осуществили в Италии (г. Камо) Алессандро Вольта и Луиджи Гальвани более двухсот лет назад. Практически через 100 лет во Франции был создан первый, удовлетворительно функционирующий образец электродуговой печи. В 1906 году в США построена промышленная трехфазная дуговая сталеплавильная печь переменного тока. Аналогичный агрегат емкостью 3,5тв 1910 году появился в России на Обуховском (Ижорском) заводе. С тех пор электрометаллургия является самой передовой и интенсивно развивающийся технологией металлургического производства. Более 30% от всей выплавляемой стали приходится на электрометаллургию, она занимает второе место после кислородно-конверторного производства. Электрометаллургия полностью вытеснила мартеновское производство в США и многих других странах. В электродуговых печах особенно удобно перерабатывать стальной лом и металлизированное сырье (продукт низкотемпературного бескоксового восстановления железа). Поскольку электросталеплавильное производство слабо зависит от доменного, это позволяет организовывать производство стали практически в любом районе, имеющим достаточное энергообеспечение и необходимые запасы металлолома. Особенно широко используются дуговые сталеплавильные печи в литейном производстве и на машиностроительных предприятиях.

В настоящий период электродуговые печи являются самыми перспективными и экологически чистыми сталеплавильными агрегатами, используемыми для получения высококачественных сталей или прецизионных сплавов заданного химического состава.

Наиболее значимыми периодами технологического процесса в этом случае являются энергетические стадии, в которых основное внимание уделяется режиму расплавления шихтовых материалов. Чисто технологические периоды, осуществляемые в установках внепечной доводки стали, становятся для ДСП не основными. Это позволяет дополнительно увеличить стойкость огнеупорной футеровки рабочего пространства ДСП и обеспечить снижение удельного расхода дорогостоящей электрической энергии. Очевидно, что разделение технологического процесса на технологические и энергетические периоды плавки доступны для крупных современных металлургических предприятий, обеспечивающих большие объемы выплавки стали. На многих отечественных предприятий производство стали в ДСП осуществляется циклическим процессом с последовательно повторяющимися периодами плавки: межплавочный период; период расплавления шихты; Окислительный и восстановительный периоды. При наличии жидкого расплава металла в период плавления, т.е. в окислительный и восстановительный (технологические) периоды плавки для исключения перегрева огнеупорной защитной кладки рабочего пространства ДСП величина подводимой к печи электрической мощности ограничивается. Поэтому в названные периоды плавки большое значение имеет объективный достоверный непрерывный (текущий) контроль температуры жидкого металла, температуры внутренней поверхности огнеупорной футеровки и температуры шлака

Классификация Дуговых сталеплавильных печей

В зависимости от установленной удельной (на тонну садки) мощности печного трансформатора, используемые в металлургической промышленности ДСП подразделяются на следующие группы:

1) низкой мощности, менее 250 кВт/т;

2) средней мощности, от 250 до 400 кВт/т;

3) высокой мощности, от 400 до 600 кВт/т;

4) сверхвысокой мощности, более 600 кВт/т.

Емкость ДСП широко используемых в литейных цехах промышленных

предприятий обычно не превышает 10 - 50 тонн. Емкость агрегатов, используемых в сталеплавильных цехах металлургических предприятий обычно составляет 100, 150, 200 и более тонн.

При интенсивном увеличении объемов выплавляемой стали в дуговых сталеплавильных печах происходит непрерывное совершенствование их конструкции и принципов организации технологического процесса:

— используются водоохлаждаемые панели ;

— осуществляется симметрирование коротких подводящих цепей; используются графитированные электроды, выдерживающие повышенную плотность тока и отличающиеся более высокой механической прочностью;

— осуществляется совершенствование способов выпуска металла из печи;

— использование ДСП в качестве высокопроизводительных технологических агрегатов только для расплавления шихтовых материалов с последующим переносом технологических операций в установки и агрегаты внепечной доводки стали, и т. д.

Для ускорения расплавления шихты и окислительных процессов с целью снижения затрат электрической энергии на 30 - 40% в технологический период расплавления в ДСП используются мощные газо-кислородные горелки конструктивно комбинированные с кислородными продувочными фурмами.

Современный электросталеплавильный процесс совершенствуется особенно заметно в направлении уменьшения электропотребления, в основном за счет замены дорогостоящей электроэнергии пока еще более дешевыми видами углеводородного топлива в различных сочетаниях.

В настоящее время существуют и используются несколько систем подачи углеводородного топлива в ДСП. Например, известна система Данарк фирмы Даниэли. Эта система предусматривает установку газокислородных горелок (фурм) в подине печи и нескольких кислородно-топливных фурм в боковых стенках печи.

Широкое распространение в промышленности всех технически передовых стран при выплавке стали в ДСП получило использование в шихте металлизированных окатышей и чугуна. Это, в первую очередь, связано с возможностью расширения сырьевой базы электросталеплавильного производства за счет частичной замены металлического лома окатышами, в которых значительно меньше содержание вредных примесей по сравнению с металлическим ломом.

Как показали результаты исследования количество металлического лома в развитых металлургических районах нашей страны из-за большого экспорта, значительно уменьшилось или лом находится в трудно извлекаемом состоянии.

Во-вторых, замена металлического лома окатышами и чугуном целесообразна по причине увеличения производительности ДСП. При использовании металлизированных окатышей эффективность электросталеплавильного процесса дополнительно повышается за счет более равномерного потребления электрической мощности и увеличения коэффициента использования печной установки.

В случае использования в шихте ДСП окатышей потребление электроэнергии возрастает в связи с увеличением количества шлака и протекания реакций восстановления окислов железа, содержащихся в окатышах. Увеличение средней активной мощности потребляемой ДСП и удельного расхода электроэнергии обуславливает повышенную тепловую нагрузку печи. В связи с этим становится более актуальной проблема защиты огнеупорной кладки ДСП от перегрева путем непрерывного измерения по ходу плавки температуры огнеупорной футеровки и жидкого металла.

Удорожание электроэнергии и энергоносителей с одновременным ужесточением требований к экологической безопасности металлургического производства явилось мощным дополнительным стимулом для развитых промышленных стран использование дуговых печей постоянного тока (ДППТ).

Основные конструктивные элементы и используемые механизмы ДППТ практически аналогичны ДСП переменного тока. В ДППТ для футеровки используются те же материалы, что и для футеровки ДСП. При выплавке стали в ДППТ используют все те же известные и применяемые в ДСП технологические периоды и методы повышения производительности печей: продувка металла кислородом или инертным газом, легирование металла, перемешивание ванны.

Одним из основных элементов подины ДППТ является подовый электрод (реже токопроводящая подина) который подсоединяется к плюсу выпрямителя источника питания ДППТ. В случае использования ПЭ нижний конец его соединяется с токопроводом, выше которого расположены каналы охлаждения. Каналы охлаждения расположены вне защитного металлического кожуха печи. Основная часть подового электрода расположена в нижней трети толщины огнеупорной футеровки подины печи.

Сам электрод представляет собой стальную трубу, заполненную медью, к боковой поверхности трубы приварены стальные листы, соединяющие электрод с расплавленным металлом. Внутри электрода расположены датчики температуры, связанные с системами сигнализации, блокировки и аварийной защиты.

Подовый электрод такой конструкции имеет неограниченный ресурс работы, поскольку заменяются только стальные листы при смене огнеупорной футеровки через 2-3 года (имеются данные и через 5 лет).

Причиной такого малого удельного расхода дорогостоящих электродов в ДППТ являются следующие факторы:

• сокращение количество используемых электродов в три раза;

• продолжительная работа ДППТ на пониженном токе при высоком напряжении;

• отсутствие поломок при обрушении металлической шихты.

Последнее объясняется изменением формы проплавляемого в шихте колодца. В период расплавления шихты, который проводится при высоком напряжении и малом рабочем токе дуги (небольшой плотности тока), в шихте образуется не узкий колодец, в который погружается электрод (что характерно для ДСП переменного тока), а широкая воронка, внутри которой металлическая шихта на электрод не обрушается.

Дополнительным преимуществом ДППТ является наличие естественного перемешивания расплава за счет взаимодействия электрического тока, протекающего через него и электромагнитным полем. Для реализации естественного перемешивания устанавливается не менее двух подовых электродов, смещенных от оси симметрии подины.

Важным преимуществом ДППТ является значительное (в 7-9 раз) уменьшение выбросов газов при заметном уменьшении угара металла по сравнению с ДСП переменного тока. И в будущем это будет очевидно иметь решающее значение при ужесточении экологических требований.

Несмотря на установку дополнительного электрооборудования (дросселя и выпрямителя) при использовании ДППТ достигается достаточно ощутимая экономии электроэнергии за счет следующих факторов:

Характеристика и категории промышленных дуговых печей, их применение в металлургии и химической промышленности. Электрооборудование и схемы дуговых печей. Пример электрической схемы силовых цепей и перечень элементов электрической схемы дуговой печи.

Рубрика	Производство и технологии
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	19.02.2015
Размер файла	373,5 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Дуговые печи

Дуговая печь - это печь, в которой используется тепловой эффект электрической дуги. Основным назначением такой печи является плавление высоколегированных сталей, но также возможна плавка и других материалов. Первую промышленную дуговую печь построили в позапрошлом столетии во Франции.

По своей конструкции промышленные дуговые печи разделяются на три категории:

1. печи прямого нагрева - электрическая дуга горит между электродами и расплавленным металлом (рис. 1, a).

2. печи косвенного нагрева - электрическая дуга горит только между электродами. Передача тепла от дуги нагреваемому изделию происходит посредством излучения (рис. 1, б).

3. печи с закрытой дугой - нагреваемый материал находится вокруг электродов, дуга горит под материалом. Передача тепла от дуги нагреваемому изделию происходит посредством излучения, также от прохождения электрического тока по расплавленному материалу (рис. 1, в).

Дуговые печи находят применение в металлургии для выплавки стали и чугуна, а также в химической промышленности для производства карбида кальция, фосфора и т.д. промышленный дуговой печь металлургия

Электрическая энергия от печного трансформатора подаётся на электроды посредством медных шин или кабелей с водяным охлаждением. Электроды обычно угольные, реже графитовые, имеют круглое сечение. Для регулирования температуры электроды автоматически поднимаются и опускаются. Они соединены с трансформатором кабелями, также с водяным охлаждением. Самыми распространёнными являются трёхфазные дуговые печи, дуга в которых горит между тремя электродами и расплавленным металлом (печь прямого нагрева).

Дуговая печь представляет собой мощный высокомеханизированный и автоматизированный агрегат, который позволяет эффективно использовать работу печи.

Конструктивно дуговые печи выполняются в круглом корпусе, который имеет огнестойкую футеровку. В стенках печи есть одно или два окна и выпускное отверстие с жёлобом для слива металла. В своде дуговой печи находятся отверстия для электродов, отверстия снабжены водяным охлаждением. Дуговая печь устанавливается на подвижное основание, которое при помощи электро- или гидропривода позволяет наклонять её.

Ёмкость дуговой печи может варьироваться от нескольких до 400 тонн, а температура до 1800°C. дуговые печи, используемые в лабораториях, могут иметь ёмкость в несколько десятков граммов, но температура в них может достигать 3000°C.

Современные печи снабжаются трансформаторами мощностью до 85000 kVA, вторичное напряжение которых варьируется от 400 до 900 V, а вторичный ток до 44 kA. Для расплавления 150 - 300 тонн металла требуется 30-40 минут. Расход электроэнергии составляет примерно 300 kWh на одну тонну металла.

1. графитовый электрод диаметром 710mm

2. держатель электрода

4. промежуточное кольцо с водяным охлаждением

6. вспомогательная дверь с водяным охлаждением

7. электропривод для поворота печи

8. электропривод для наклона печи

9. сливной жёлоб

10. подвижный токопровод с водяным охлаждением

Электрооборудование и схемы дуговых печей

Трёхфазная дуговая печь прямого нагрева предназначена для плавки стали, в основном, высоколегированных сталей. Температура в таких печах составляет 1600 °C и выше. Корпус печи (1) состоит из сферической нижней части (17) и цилиндрического корпуса с огнеупорной изоляцией (3), жёсткость которому придаёт кольцо (4).

Слив расплавленного металла (15) происходит через жёлоб (2). В корпусе печи есть окно (14). Оно предназначено для визуального наблюдения за процессом плавки. Свод печи (6) препятствует утечке газов и тепла. Открывание и закрывание свода происходит при помощи цепей (12), прикреплённых к кольцу (5). Угольные электроды (7) находятся в гнёздах (8), их включение в сеть производится посредством гибкого кабеля. Регулирование высоты электродов происходит при помощи механизма с электро- или гидроприводом, который состоит каретки (10), двигающейся по стойке (9), установленной на платформе (11). Платформа (11) в свою очередь установлена на опорной стойке (13). Для наклона печи при сливе металла предназначены ролики (18), наклон осуществляется реечным или винтовым устройством или с помощью гидропривода.

При помощи этого же механизма можно наклонить печь на 10-15° в направлении окна (14) для удаления шлака.

Для загрузки печи предусмотрена специальная корзина (19), которая перемещается, например, при помощи мостового крана. Дно корзины состоит из сегментов, для загрузки и разгрузки корзины сегменты открываются наружу.

Загрузка печи скрапом происходит сверху, для чего поднимаются электроды и свод печи, затем вся верхняя часть вместе с платформой поворачивается в горизонтальной плоскости на 80 - 100° в сторону. Закрывание печи происходит в обратном порядке.

Ёмкость печи - это максимальное количество металла, которое можно расплавить в печи за один процесс плавки.

Дуговая печь косвенного нагрева (рис. 1-18) является однофазной и предназначена для плавки цветных металлов, рабочая температура такой печи составляет 1300 - 1400 °C.

В такой печи дуга горит над расплавленным металлом, поэтому она и называется печью косвенного нагрева. Благодаря этому уменьшается угар и испарение металла.

Цилиндрический или бочкообразный корпус печи (1) с футеровкой (2) из огнеупорного материала (2) снабжен кольцами (5), которые покоятся на четырёх опорах посредством роликов (3). В центральной части корпуса находится окно (11), которое предназначено для загрузки печи и слива металла через жёлоб (13). Окно оборудовано дверцей (12). Графитовые электроды (9) находятся в гнёздах (10) по горизонтальной оси корпуса. Электроды соединятся в сеть посредством гибких кабелей, для регулирования расстояния между электродами предусмотрены механизмы как с ручным (8) так и электрическим (7) приводом, а также направляющие (6) (на данной схеме регулирование правого механизма производится только вручную). В ходе плавки происходит постоянное покачивание корпуса печи на роликах (3) при помощи реверсивного электропривода (4). Это необходимо, прежде всего, для охлаждения футеровки печи, поскольку температура расплавленного металла ниже температуры футеровки, а также для перемешивания металла. Благодаря этому продлевается срок службы дуговой печи.

Электрооборудование дуговых печей

Электрооборудование дуговых печей состоит из печи, вспомогательных механизмов с электро- или гидроприводом, печного трансформатора, токопроводы (так называемая короткая сеть) (гибкий кабель или шины), высоковольтного распределительного устройства, регулятора мощности, а также щита управления с контрольными, регулирующими, измерительными аппаратами. Дуговые печи являются очень мощными потребителями электроэнергии (1000 - 10000 kW). Например, для расплавления одной тонны скрапа расходуется 400 - 600 kWh электроэнергии. Поэтому для питания печей используются понижающие трансформаторы с первичным напряжением 6, 10 или 35 kV и вторичным напряжением от 320 V (малые и средние печи) до 510 V (большие печи).

Для питания дуговых печей используются специальные подстанции, состоящие из трансформатора и индивидуального распределительного устройства, которые для уменьшения электрических потерь всегда располагаются в непосредственной близости от печи (печей).

В электроприводах оборудования дуговых печей обычно используются трёхфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. В зависимости от мощности самой печи мощности таких двигателей составляют от 1-2 до 20-30 kW. Для регулирования высоты электродов используются двигатели постоянного тока (ДПТ). В сравнении с трёхфазными двигателями ДПТ имеют более широкий диапазон регулирования скорости вращения. Скорость вращения ДПТ регулируется при помощи статических силовых преобразователей (например, тиристорные). Раньше для этих целей применялись электромашинные усилители. Для перемешивания расплавленного металла в печах ёмкостью более 20 тонн предназначены различные устройства, работающие по принципу вращающегося магнитного поля. Под днищем печи, которое изготовлено из немагнитного материала, расположен статор с двумя обмотками, токи в которых сдвинуты на 90є. Благодаря этому возникает вращающееся магнитное поле, направление вращения которого при необходимости можно изменить путём переключения обмоток. Частота тока в обмотках 0,3 - 1,1 Hz, для их питания используются электромашинные усилители или тиристорные преобразователи.

Двигатели электроприводов оборудования дуговых печей работают в очень тяжёлых условиях (запылённость, высокая температура), поэтому эти двигатели имеют жаростойкую изоляцию и закрытую конструкцию.

Трансформаторы дуговых печей

Для питания дуговых печей используются трёхфазные масляные трансформаторы специального назначения, помимо ёмкости печи, мощность этих трансформаторов является одним из основных параметров, от которого зависит продолжительность плавки. Например, в печи ёмкостью до 10 тонн расплавление металла занимает 1 - 1,5 часа, в печах ёмкостью до 40 тонн - 2,5 часа.

На всём протяжении процесса плавки напряжение питания дуговой печи необходимо регулировать в широких пределах. На первом этапе происходим расплавление скрапа, потребляемая мощность печи при этом больше всего. В то же самое время горение дуги нестабильно, что в свою очередь требует повышенного напряжения. Расплавление скрапа по продолжительности примерно 50 % от всего процесса, а потребление мощности примерно 60 - 80 % от общего потребления. На втором и третьем этапе горение дуги стабилизируется, температура повышается и дуга удлиняется. На этих этапах происходит окисление и очистка расплавленного металла (выжигание вредных примесей и лишнего углерода). Затем напряжение печи уменьшается, что необходимо для укорачивания дуги, для уменьшения влияния избыточной температуры на футеровку и продление её срока службы.

Для обеспечения регулирования напряжения питания дуговой печи в первичной обмотке печного трансформатора предусмотрены отводы, которые позволяют регулировать напряжение питания дуги (12 и более ступеней). Вторичное линейное напряжение трансформаторов мощностью до 8000 kVA - U_min = 100-120 V и U_max = 220-320 V, у трансформаторов большей мощности U_min = 130-185 V и U_max = 370-510 V. Трансформаторы мощностью до 10000 kVA снабжены устройством, позволяющим регулировать напряжение трансформатора без нагрузки. Более мощные трансформаторы имеют устройство, позволяющее регулировать напряжение под нагрузкой. В случае с малыми печами используется от двух до четырёх ступеней регулирования, также используется более простой способ - переключение обмотки высшего напряжения из треугольника в звезду.

Для обеспечения стабильного горения дуги на переменном токе, а также для ограничения токов короткого замыкания и скачков напряжения относительное реактивное сопротивление всей установки должно быть 30 - 40 %. Реактивное сопротивление печных трансформаторов обычно составляет 6 - 10 % и реактивное сопротивление шинных мостов малых печей - в пределах 5 - 10 %. По этой причине в первичную цепь трансформатора включается реактор, который входит в комплект трансформаторной подстанции, его реактивное сопротивление составляет 15 - 25 %. Реактор представляет собой дроссель с ненасыщенным сердечником.

Пример электрической схемы силовых цепей дуговой печи (рис. 1-19):

Преимущества электроплавки по сравнению с другими способами сталеплавильного производства связаны с использованием для нагрева металла электрической энергии. Выделение тепла в электропечах происходит либо в нагреваемом металле, либо в непосредственной близи от его поверхности. Это позволяет в сравнительно небольшом объеме сконцентрировать значительную мощность и нагревать металл с большой скоростью до высоких температур, вводить в печь большие количества легирующих добавок; иметь в печи восстановительную атмосферу и безокислительные шлаки, что предполагает малый угар легирующих элементов; плавно и точно регулировать температуру металла; более полно, чем других печах раскислять металл, получая его с низким содержанием неметаллических включений; получать сталь с низким содержанием серы. Расход тепла и изменение температуры металла при электроплавке относительно легко поддаются контролю и регулированию, что очень важно при автоматизации производства.

Электропечь лучше других приспособлена для переработки металлического лома, причем твердой шихтой может быть занят весь объем печи, и это не затрудняет процесс расплавления. Металлизованные окатыши, заменяющие металлический лом, можно загружать в электропечь непрерывно при помощи автоматических дозирующих устройств.

В электропечах можно выплавлять сталь обширного сортамента.

Устройство дуговых печей

Общее описание дуговой электропечи

Плавку стали ведут в рабочем пространстве, ограниченном сверху куполообразным сводом, снизу сферическим подом и с боков стенками. Огнеупорная кладка пода и стен заключена в металлический кожух. Съемный свод набран из огнеупорных кирпичей, опирающихся на опорное кольцо. Через три симметрично расположенных в своде отверстия в рабочее пространство введены токопроводящие электроды, которые с помощью специальных механизмов могут перемещаться вверх и вниз. Печь питается трехфазным током.

Шихтовые материалы загружают на под печи, после их расплавления в печи образуется слой металла и шлака. Плавление и нагрев осуществляется за счет тепла электрических дуг, возникающих между электродами и жидким металлом или металлической шихтой.

Выпуск готовой стали и шлака осуществляется через сталевыпускное отверстие и желоб путем наклона рабочего пространства. Рабочее окно, закрываемое заслонкой, предназначено для контроля за ходом плавки, ремонта пода и загрузки материалов.

Выплавка стали в основных дуговых электропечах

Шихтовые материалы

Основной составляющей шихты (75-100%) электроплавки является стальной лом. Лом не должен содержать цветных металлов и должен иметь минимальное количество никеля и меди; желательно, чтобы содержание фосфора в ломе не превышало 0.05%. при более высоком содержании фосфора продолжительность плавки возрастает. Лом не должен быть сильно окисленным (ржавым). С ржавчиной (гидратом окиси железа) вносится в металл много водорода. Лом должен быть тяжеловесным, чтобы обеспечивалась загрузка шихты в один прием (одной бадьей). При легковесном ломе после частичного расплавления первой порции шихты приходится вновь открывать печь и подсаживать шихту, что увеличивает продолжительность плавки.

В последнее время расширяется применение металлизованных окатышей и губчатого железа – продуктов прямого восстановления обогащенных железных руд. Они содержат 85-93% Fe , основными примесями являются окислы железа, SiO 2 и Al 2 O 3 . Отличительная особенность этого сырья – наличие углерода от 0.2-0.5 до 2% и очень низкое содержание серы, фосфора, никеля, меди и других примесей, обычно имеющихся в стальном ломе. Это позволяет выплавлять сталь, отличающуюся повышенной чистотой от примесей. Переплав отходов легированных сталей позволяет экономить дорогие ферросплавы. Эти отходы сортируют по химическому составу и используют при выплавке сталей, содержащих те же легирующие элементы, что и отходы.

Для повышения содержания углерода в шихте используют чугун, кокс и электродный бой. Основное требование к чугуну – минимальное содержание фосфора, поэтому чтобы не вносить много фосфора в шихту малых (40 т) печей не более 10% чугуна, а в большегрузных не более 25%.

В качестве шлакообразующих в основных печах применяют известь, известняк, плавиковый шпат, боксит, шамотный бой; в кислых печах – кварцевый песок, шамотный бой, известь. В качестве окислителей используют железную руду, прокатную окалину, агломерат, железные окатыши, газообразный кислород. К шлакообразующим и окислителям предъявляются те же требования, что и при других сталеплавильных процессах: известь не должна содержать более 90% CaO , менее 2% SiO 2 , менее 0.1% S и быть свежеобоженной, чтобы не вносить в металл водород. Железная руда должна содержать менее 8% SiO 2, поскольку он понижает основность шлака, менее 0.05% S и мене 0.2% P ; желательно применять руду с размером кусков 40-100 мм, поскольку такие куски легко проходят через слой шлака и непосредственно реагирует с металлом. В плавиковом шпате, применяемом для разжижения шлака содержание CaF 2 должно превышать 85%.

В элекросталеплавильном производстве для легирования и раскисления применяются практически все известные ферросплавы и легирующие.

Читайте также: