1.2.4. Техніко-економічні показники виробництва сталі в кисневих конвертерах

До головних техніко-економічних показників виробництва сталі в кисневих конвертерах належать: продуктивність конвер­тера, витрата кисню на одиницю продукції.вихід рідкої сталі тощо.

Продуктивність великотоннажних конвертерів на 250...400 т сягає 400...500 т сталі за годину, що істотно перевищує цю ж характеристику мартенівських чи електросталеплавильних печей.

Витрата кисню становить 50...60 м³ на тонну виплавленої сталі.

Вихід рідкої сталі відносно маси металу в шихті — 89...92 %.

1.2.5. Виробництво сталі в електропечах

В електропечах виробляють високоякісні конструкційні, інструментальні та спеціальні сталі з мінімальним вмістом шкідливих домішок й неметалевих вкраплень. Електростале­плавильні печі поділяють на дугові та індукційні.

Джерелом теплоти дугової електропечі є електрична дуга, що горить між електродом і шихтою.

Основою печі служить циліндричний корпус зі сферичним дном, який складається із сталевого кожуха 9 (рис. 1.2.4) і футерівки 1 (основної або кислої). Корпус накритий знімним склепінням 5 з трьома отворами для графітизованих електродів 4. Кожен електрод закріплений в окремому електродотримачі 6 і може разом з ним незалежно від інших електродів переміща­тись у вертикальному напрямку. Живляться електроди від три­фазного трансформатора. В корпусі є вікно 8, заслонене відсув-

Рис. 1.2.4. Схема будови дугової електропечі:

1 — футерівка; 2 — жолоб; З — виливний отвір; 4 — електрод; 5 — склепіння;

б — електродотримач; 7 — відсувна плита; 8 — вікно; 9 — кожух

ною плитою 7. Навпроти вікна розташовані виливний отвір 3 і жолоб 2. Довжина кожної дуги регулюється автоматично підні­манням і опусканням електрода. Місткість дугових печей дохо­дить до 400 т.

Порожнину печі завантажують згори, попередньо піднявши і відвівши вбік склепіння разом з електродами або піднявши склепіння і викотивши корпус з-під нього. Після завантаження шихти піч накривають склепінням, електроди опускають, вми­кають струм і запалюють три незалежні дуги. Висока темпера­тура дуги сприяє швидкому розплавленню шихти. Крізь вікно контролюють плавлення і при потребі закидають у піч флюси, феросплави та легувальні речовини. Спеціальним механізмом (на рисунку не зображений) нахиляють піч для згрібання шла­ку і окремо для виливання металу.

Сталь виплавляють переважно в печах з основною футерівкою, рідше з кислою методом з оксидацією домішок і значно рідше методом переплаву (без оксидації).

Метод з оксидацією вибирають для виплавлення конструк­ційних вуглецевих сталей. Шихтою служать металевий брухт (до 90 %), чушковий переробний чавун, залізна руда або окали­на, розбиті електроди або кокс, феросплави та флюси (вапно і плавиковий шпат). Процес складається із двох періодів — оксидаційного й відновлювального.

Протягом оксидаційного періоду в печі з основною футерівкою відбувається оксидація кремнію, марганцю, вуглецю й частково заліза киснем пічної атмосфери й оксидами заліза. Оксидацію інтенсифікують, продуваючи розплавлений метал киснем. Утворені оксиди кремнію, марганцю й заліза перехо­дять у шлак, оксид фосфору зв'язується в хімічну сполуку з оксидом кальцію, а оксид вуглецю виходить з розплаву в ат­мосферу. Реакції оксидації подані в п. 1.2.3. Оксидація вугле­цю спричинює кипіння ванни й додаткове очищення металу від газів і шлаку.

Шлак зливають крізь вікно дугової печі у шлакову чашу, легко нахиляючи піч управо. Зливши шлак, у піч подають сві­жу порцію флюсу.

Відновлювальний період передбачає дезоксидацію, десуль-фурацію й доведення металу до заданого хімічного складу. У піч повторно подають флюси та активні дезоксидатори — по­дрібнені кокс і феросиліцій. Унаслідок реакцій

FeO + C = Fe + CO; (1.2.11)

FeO + Si = 2Fe + Si0₂ (1.2.12)

кількість оксиду заліза FeO у шлаці істотно зменшується, що спри­чинює перехід FeO з рідкого металу у шлак. Отже, особливість такої дезоксидації у тому, що дезоксидуготь шлак, а через нього — метал. Завдяки високій концентрації в шлаці СаО з металу акти­вно вилучається сірка відповідно з реакцією (1.2.7). Для остаточ­ної дезоксидації застосовують алюміній (див. реакцію (1.2.10)).

Методом переплаву одержують переважно леговані сталі і зводиться він по суті до розплавлення шихти з легованих від­ходів. Завдяки відсутності оксидаційного періоду процес істо­тно скорочується. Впродовж виплавлення не виключена част­кова оксидація деяких легувальних елементів. Рідку сталь де­зоксидуготь через шлак і при потребі додають легувальні еле­менти.

В індукційних електропечах змінний струм індуктора збуд­жує в металевій частині шихти потужні вихрові струми, які на­грівають і розплавляють шихту. В цих печах виплавляють дуже якісні жаростійкі, жароміцні та інші сталі.

Індукційна тигльова електропіч складається з тигля З (рис. 1.2.5), накритого знімною покришкою 4, корпуса / і водоохолоджуваного індуктора 2. Тигель виготовляють з основних або кислих вогнетривких порошків, скріплених зв'язкою. Зняв­ши покришку, тигель завантажують шихтою. Рідкий метал ви­пускають з печі у розливний пристрій, нахиляючи її в бік роз­ливного носика 5.

В індукційних печах сталь виробляють методом переплаву з шихтових матеріалів, що містять невелику кількість шкідли­вих домішок. Ці печі компактні, високопродуктивні, забезпе­чують незначні втрати легувальних елементів, конструкція печі дає змогу проводити плавлення в контрольованій атмосфері або у вакуумі. їхнім недоліком є малий коефіцієнт корисної дії на стадії розплавлення металу й низька температура шлаку. Цим пояснюється невисока активність шлаку та його обмежена здат­ність зменшувати в металі кількість шкідливих домішок.