Электрический режим

Электрическая дуга является основным источником тепла в дуговой сталеплавильной печи. Электрическая дуга – это поток электронов и ионов между анодом и катодом. При приложении к ним напряжения достаточной величины происходит эмиссия электронов в катоде, которые, соударяясь с молекулами газа в межэлектродном пространстве, вызывают их ионизацию; при этом положительно заряженные частицы движутся к катоду, а электроны к аноду, создавая дугу. Движущиеся к аноду электроны бомбардируют его, в результате чего кинетическая энергия электронов превращается в тепловую и световую, аналогичный процесс идет на катоде; температура бомбардируемого пятна анода составляет 3600 – 4000 ^оС, катода 3200 – 3600 ^оС, а температура столба дуги достигает 6000 ^оС.

В дуговой сталеплавильной печи дуга горит между электродами и металлом (жидкая ванна, нерасплавившаяся шихта) и представляет собой поток электронов, ионизированных газов и паров металла и шлака. Поскольку дуговые печи питаются переменным током, в течение каждого полупериода меняются катод и анод, а напряжение и сила тока дуги достигают максимума и проходят через ноль. Эмиссия электронов с катода существенно облегчается при повышении температуры катода, поэтому в дуговой печи после расплавления шихты дуга горит более устойчиво, чем в начале плавки при холодной шихте. Длина дуги на больших высокомощных печах может достигать 150 – 200 мм, сила тока 60 – 100 кА.

Технологический процесс плавки

Плавка состоит из периодов: 1) заправка печи; 2) загрузка шихты; 3) плавление; 4) окислительный период; 5) восстановительный период; 6) выпуск стали. На рис.3 показан ряд выполняемых в процессе плавки операций.

З

Рис. 3. Технологические операции электроплавки: а – заправка; б – загрузка шихты; в – плавление; г- скачивание шлака; д – печь после расплавления шихты; е – выпуск стали; 1 – заправочная машина; 2 – загрузочная корзина; 3 – стальной лом; 4 – гребок для скачивания шлака; 5 – шлаковый ковш (чаша); 6 – сталеразливочный ковш

аправка заключается в том, что после выпуска плавки на поврежденные участки набивки пода или на всю ее поверхность забрасывают магнезитовый порошок, что позволяет поддерживать постоянной толщину изнашивающегося слоя набивки. Заправку ведут вручную и с помощью различных заправочных машин.

Загрузка шихты. Загрузку шихты ведут с помощью корзины (бадьи). Ее вводят в открытую печь сверху и, раскрывая дно, высыпают шихту на подину печи. В корзины шихту укладывают в следующей последовательности: на дно кладут часть мелочи, чтобы защитить подину от ударов тяжелых кусков лома, затем в центре укладывают крупный лом, а по периферии средний и сверху – оставшийся мелкий лом. Для уменьшения угара кокс и электронный бой кладут под слой крупного лома.

Плавление. После окончания завалки электроды опускают почти до касания с шихтой и включают ток. Под действием высокой температуры дуг шихта под электролитом плавится, жидкий металл стекает вниз, накапливаясь в центральной части подины. Электроды постепенно опускаются, проплавляя в шихте «колодцы» и достигая крайнего нижнего положения. В дальнейшем по мере увеличения количества жидкого металла электроды поднимаются, так как автоматические регуляторы поддерживают длину дуги постоянной.

Окислительный период. Задачи окислительного периода плавки: а) уменьшить содержание в металле фосфора до 0,01-0,015%; б) уменьшить содержание в металле водорода и азота; в) нагреть металл до температуры выпуска; г) окислить углерод до нижнего предела его требуемого содержания в выплавляемой стали. Особо важную роль в этом периоде играет процесс окисления углерода, поскольку с образующимися при этом пузырями СО удаляются растворенные в металле водород и азот, и пузыри вызывают перемешивание ванны, ускоряющее нагрев металла и удаление в шлак фосфора.

Восстановительный период. Задачами периода являются: а) раскисление металла; б) удаление серы; в) доведение химического состава стали до заданного; г) корректировка температуры. Задачи решаются параллельно в течение всего восстановительного периода; раскисление металла производят осаждающим и дуффузионным методами.

Выпуск стали. Происходит через сталевыпускное отверстие при помощи наклона печи. Для наклона печи при сливе металла служит люлька. Механизм наклона может быть с гидравлическим или электромеханическими приводами. Сталь сливается в ковши, часть стали твердеет на поверхности ковша, таким образом образуются отходы производства.[7]