Практична робота №1

Тема програми: Металургія чорних і кольорових металів (8 год.).

Тема уроку: Технологічний процес виробництва сталей

в електропечах (1 год.)

Мета: ознайомити учнів з різними методами виробництва сталей, перевагами та недоліками цих методів.

Теоретичні відомості.

Використовувати електричні печі для варіння сталі почали з кінця XIX- початку XX ст. Це досконаліші агрегати для варіння сталі порівняно з конвертерами та мартенівськими печами. В електричних печах легко регулюється нагрівання шихти зміною сили струму; можна створити над розплавом певну захисну атмосферу: окисну, нейтральну або вакуум; розплавлена шихта нагрівається до вищої температури, а це дає можливість легувати сталі тугоплавкими металами (W, Мо, Nb та ін.); менше вигоряє заліза; отримана сталь значно якісніша, оскільки містить менше шкідливих домішок (фосфору, сірки, азоту).

Металургійні електричні печі поділяють на дугові й індукційні.

Електродугова сталеплавильна піч

Електродугова сталеплавильна піч (рис. 3.4) - це сталевий циліндр 4 зі скошеним або сферичним дном, футерований зсередини вогнетривкою цеглою 1. У стінці корпусу є завантажувальне вікно 7 й отвір зі змінним жолобом 2. Зверху піч має склепіння 5 з отворами для графітизованих електродів 6. За допомогою механізму 8 піч може нахилятись для завантаження або зливання сталі та шлаку.

Джерелом тепла в таких печах є електрична дуга, яка виникає між електро­дами 6 діаметром 350...550 мм і шихтою 3. На елетроди подається струм напру­гою 200...600 В і силою 1... 10 кА. Електродугові печі будують об'ємом 0,5...400 т.

Сталь виплавляють переважно в основних електропечах з окисленням і без окислення домішок.

Рис. 3.4. Схема будови електродугової печі

Плавлення з окисленням багато в чому співпадає з мартенівським скрап-процесом, її застосовують для виплавлення вуглецевих сталей. Шихтою для цього є сталевий брухт, переробний чавун, кокс для навуглецьовування і добавка 2...3% вапна. Плавка включає два періоди: окислювальний і відновлювальний.

Під час окислювального періоду Si, Mn, С, Fe окислюються киснем, який надходить із повітря, оксидів шихти й окалини. Одержані оксиди разом з вапном утворюють шлак. Завдяки наявності оксиду кальцію шлак зв'язує і виводить фосфор.

Відновлювальний період включає розкислювання сталі, виведення сірки і доведення вмісту всіх компонентів до необхідного. Для цього в піч подають флюс - суміш вапна, плавикового шпату CaF, молотого коксу і феросиліцію. Кокс і феросиліцій повільно проникають крізь шар шлаку і відновлюють оксид заліза.

FeO + С -» Fe + CO;

2FeO + Si -> Fe + Si0₂.

При цьому вміст оксиду заліза у шлаці зменшується і він починає дифундувати із металу в шлак, де відразу ж відновлюється. Відновлення відбувається у шлаці і на межі шлак-метал. У зв'язку з цим метал не забруднюється неметалевими домішками (Si0₂, MnO, А1₂0₃), що має місце при звичайному розкисленні.

Завдяки великому вмісту в шлаці оксиду СаО інтенсивно виводиться із

металу і сірка. Ось чому у рядових плавках електросталі вміст сірки не перевищує 0,015%, в той час як у мартенівській сталі вміст 0,020% вважається дуже низьким.

У кінці відновлювального періоду, якщо це необхідно, сталь остаточно розкислюють феросіліцієм або алюмінієм.

Плавлення без окислення застосовують для одержання легованої сталі зі скрапу і відходів відповідного складу. У цьому випадку виробництво сталі зводиться, по суті, до переплавлення шихти, хоча в процесі плавки не виключено і окислення деяких домішок, а також введення при необхідності деяких компонентів.