Получение стали в электропечах

Этим методом выплавляют наиболее качественные стали.

Применение электрической энергии в производстве стали даёт возможность достигать более высокой температуры и точнее её регулировать. Поэтому в электропечах выплавляют любые марки сталей, в том числе содержащие тугоплавкие металлы — вольфрам, молибден и др. Потери легирующих элементов в электропечах меньше, чем в других печах. При плавке с кислородом ускоряется плавление шихты и особенно окисление углерода в жидкой шихте, Применение кислорода позволяет ещё более повысить качество электростали, так как в ней остаётся меньше растворённых газов и неметаллических включений.

В промышленности применяют два типа электропечей: дуговые и индукционные. В дуговых печах тепло получается вследствие образования электрической дуги между электродами и шихтой. В индукционных печах тепло получается за счёт индуцируемого в металле электрического тока.

Сущность: Нагрев и расплавление метала осуществляется за счет образования трех электрических дуг, между торцом углерода и поверхностью шихты.

Электрические печи используют главным образом для превращения стального и чугунного металлолома в высококачественные легированные стали, например в нержавеющую сталь. Электропечь представляет собой круглый глубокий резервуар, выложенный огнеупорным кирпичом. Через открытую крышку печь загружают металлоломом, затем крышку закрывают и через имеющиеся в ней отверстия опускают в печь электроды, пока они не придут в соприкосновение с металлоломом. После этого включают ток. Между электродами возникает дуга, в которой развивается температура выше 3000°С. При такой температуре металл плавится и образуется новая сталь. Каждая загрузка печи позволяет получить 25-50 т стали.

Принципиальная схема электродуговой печи.

1 – выпускной желоб

2 – дверки тигля

3 - свод

4 –графитовые электроды

5 – механизм наклона печи

6 – расплавленный металл + шлак

7 - слой шлака

8 - металл

9 сектор для наклона печи

Корпус печи имеет форму цилиндра со сферическим или плоским днищем. Снаружи стальной кожух, внутри – огнеупорные материалы. В стенке печи – рабочее окно для слива шлака, загрузки ферросплавов, взятие проб. Съемный свод имеет отверстие для электродов. Готовую сталь выпускают через выпускное отверстие со сливным желобом.

Рядом с печью помещены механизмы для подъема электродов и понижающий трансформатор питающий печь энергией. Угольные или графитизированные электроды в процессе плавки постепенно сгорают и их наращивают снова, свинчивая с новыми электродами.

Этапы процесса:

1. Загрузка через окно шихты (иногда через свод)→загружается известь и железная руда.

2. Электроды опускаются к поверхности шихты и подают эл. ток через трансформатор.

3. через 10-15 минут скачивают 60-70% шлака (в нем большая часть фосфора)

4. Добавляется флюс - известь

5. Повышение температуры →окисление углерода→кипение

Когда проба покажет, что содержание углерода достаточно необходимого значения начинается “восстановительный” период плавки (Снижение процента серы, доведение состава металла до заданного.

Фосфор окисляется в фосфорный ангидрид, который образует с окислами металлов соединения, растворимые в шлаке. Но содержание серы снижается незначительно, и поэтому важно чтобы в исходных материалах было мало серы.)

Недостатки процесса

• Угар при плавке.

• Невозможно выплавлять низкоуглеродистые стали.

Индукционная тигельная печь

Сущность: через индуктор проходит однофазный переменный ток высокой частоты (до 2000Гц), который создает вихревые токи внутри тигля, нагревающие металл до необходимой температуры.

Достоинства процесса:

1. Хорошее перемешивание металла в печи снижает угар с поверхности.

2. Возможность вакуумной плавки.

3. Возможность выплавлять высококачественные легированные стали.

Сталеплавильные печи всех типов — бессемеровские конвер­теры, мартеновские и электрические — представляют собой аппа­раты периодического действия. К недостаткам периодических процессов относятся, как известно, затраты времени на загрузку и разгрузку аппаратов, необходимость изменять условия по мере течения процесса, трудность регулирования и др. Поэтому перед металлургами стоит задача создания нового непрерывного процесса.