Этапы технологического процесса

Процесс плавки для сверхмощной печи условно разделим на следующие этапы: а) за­правка печи; б) загрузка основной шихты; в) плавление основной шихты; г) внепечная обработка.

ЗАГРУЗКА ШИХТЫ В ПЕЧЬ

Для быстрого расплавления садки большое значение имеет соотношение мелкого, крупного и среднего по габаритности лома и порядок загрузки.

Оптимальным соотношениям различных видов лома по габа­ритности для печи большой емко­сти можно считать следующее: 15% мелочи, 40% крупного лома и 45% среднего.

Порядок завалки рекомендует­ся проводить следующим образом. На подину загру­жают половину мелочи для защиты ее от ударов тяжелой шихты. Кокс следует дать на мелочь — если загрузить его наверх, то значи­тельная часть кокса сгорит и ме­талл науглеродится недостаточно. В центр печи под электроды загружают крупную шихту; ближе к откосам и на крупный лом за­гружают лом средней величины и на самый верх вторую половину мелочи и чугун. При таком распо­ложении материалов обеспечи­вается относительная плотность укладки, так как мелкие куски заполняют промежутки между крупными, этим достигается луч­шая проводимость шихты, а значит, и более устойчивое горение дуг, продолжительность плавления сокращается.

При загрузке шихты бадьями следует опускать бадью возможно ниже, чтобы уменьшить силу удара шихты о подину.

Чтобы ослабить ударное действие падающих кусков рекомендуется предварительно загрузить на подину 2—3 мульды мелочи. Для совмещения уда­ления фосфора с плавлением шихты рекомендуется присаживать в печь одновременно с завалкой металлической шихты 2—3% извести.

При загрузке шихты завалочной машиной необходимое число мульд извести грузят к откосам после того, как на подину загру­зили несколько мульд металлической шихты. При загрузке бадьей известь следует загрузить в бадью на металлический лом. Если из-за легковесности лома шихту подгружают после оседания и ча­стичного проплавления первой завалки, то известь, железную руду или окалину загружают в печь перед подвалкой шихты.

ПЛАВЛЕНИЕ ШИХТЫ

После окончания завалки электроды опускают вниз и включают ток. Под действием высокой температуры дуг шихта под электро­дами плавится, жидкий металл стекает вниз, накапливаясь в цент­ральной, наиболее низкой части подины. Электроды опускаются, прорезая в шихте колодцы, диаметр которых на 30—40% больше диаметра электродов. Обычно через 30 мин после включения тока электроды достигают самого нижнего положения и останав­ливаются на некотором расстоянии от жидкого металла, определяе­мом величиной вторичного напряжения. Еще при опускании элек­тродов из присаженной извести и внесенных шихтой окалины и ржавчины на поверхности металла образуется шлак. При наличии на металле шлакового покрова дуги горят спокойнее.

Металл стараются покрыть шлаком для того, чтобы пре­дохранить его от охлаждения, насыщения газами, науглерожива­ния электродами.

Продолжительность периода плавления зависит в первую оче­редь от мощности трансформатора, а также от параметров печи, размещения шихты в печи. Продолжительность плавления тем меньше, чем выше полезная мощность трансформатора и чем ниже тепловые потери печи. В период плавления мощность трансформатора используется наилучшим образом.

Быстрая загрузка печи сокращает продолжительность плавле­ния и снижает расход энергии, так как печь меньше теряет тепла; наоборот, удлиненная загрузка, тем более загрузка легковесной шихты, в 2—3 приема увеличивает время завалки и плавления и ведет к перерасходу электроэнергии.

Правильное размещение шихты в печи облегчает зажигание дуг, способствует более спокойному и устойчивому их горению, хорошему использованию мощности трансформатора.

Длительность плавления сокращают путем вдувания кисло­рода в жидкий металл после расплавления части шихты.

Заслуживает внимания ускорение расплавления металла путем использования топливных горелок, вводимых в печь, или предва­рительным подогревом шихты, загруженной в корзины.

Использование горелок имеет ряд преимуществ: нет необходи­мости в дополнительной площади для размещения подогревающих устройств, используемых для подогрева шихты в корзинах. Обо­рудование печей горелками не требует существенных капитальных вложений.

Во время плавления кремний, фосфор и марганец окисляются. Одним из путей интенсификации процесса электроплавки яв­ляется совмещение дефосфорации с плавлением. Для создания шлака требуемой основности известь и руду заваливают в печь вместе с шихтой (до 6% руды и 2% извести). Необходимая окисленность шлака достигается присадкой в печь в середине плавления железной руды в количестве около 1% от веса завалки и извести кратковременной (5—6 мин) продувкой металла кислородом.

Уже во второй период плавления часть шлака спускают само­теком и наводят новый шлак присадками извести и руды.

При данной окисленности шлака содержание фосфора в металле в пробе по расплавлении уменьшается с повышением основности и с понижением температуры. Чтобы получить одну и ту же концентрацию фосфора в металле при более высокой темпе­ратуре, нужна повышенная основность. Шлаковый и электричес­кий режимы во время плавления должны быть такими, чтобы со­держание фосфора в первой пробе металла по расплавлении не превышало 0,015%.

Кипение ванны ускоряет нагрев металла, перемеши­вание ванны благоприятствует дефосфорации и дегазации. В процессе продувки кислородом шлак должен сходить из печи самотеком.

Процесс доводки метала до нужного состава выносим в ковш, в котором производится внепечная обработка металла.

ВНЕПЕЧНАЯ ОБРАБОТКА.

Полное раскисление металла и десульфурацию его следует осуществлять при сливе металла или в самом ковше. Широко применяется обработка в ковше аргоном, синтетическим шлаком, вакуумную обработку.

Сущность метода обработки металла синтетическим шлаком заключается в том, что в специальной дуговой (типа сталеплавильной) печи выплавляют глиноземистый синтетический шлак. Порции шлака набирают в разливочный ковш, в который выпускают плавку из сталеплавильной печи. Для успешной обработки синтетическим шлаком сталь в печи должна быть раскислена так, чтобы в ней образовались неметаллические включения, наилучшим образом ассимилируемые шлаком. Выплавка полупродукта и самого синтетического шлака требует довольно больших затрат электроэнергии. Однако применение синтетического шлака позволяет так изменить технологию элетроплавки(сокращение рафинирочного периода до 30 минут), что в дуговой печи экономится около 70 кВт ч/т стали. Это компенсирует расход электроэнергии на приготовление шлака.

Продувка металла аргоном является достаточно простым, недорогим и эффективным средством повышении чистоты стали и ее свойств в ковше после выпуска стали из печи. При продувке металла газом через пористую подину ковша в металл попадает поток мелко распыленных пузырей нейтрального газа. Процессы дегазации лимитируются диффузией газа из металла в атмосферу. Ускоряя перемешивание металла, внося в металл готовые поверхности раздела, а следовательно, снимая тормозящее действие процесса образования пузырей в объеме металла, мы значительно ускоряем дегазацию металла. Кроме того, поднимающиеся пузыри газа усиливают процессы флотации неметаллических включений. Продувка стали в ковше аргоном производится различными способами – через пористые блоки-пробки, зафутерованные в днище ковша, через швы кладки подины.

Продолжительность продувки аргоном в ковше составляет 5-15 мин в зависимости от размера ковша. После наполнения ковша металлом к его днищу подсоединяют шланг от аргонопровода и начинают продувку. Скорость продувки регулируют редуктором. При продувке на поверхности ковша возникают пузыри барботирующего газа. Интенсивность продувки контролируют как по расходу, так и визуально. Расход аргона составляет до 1 м /т при давлении 2-4 ат.