Кислородно-конверторные
Кислородно-конверторный способ производства стали (метод «продувки», Бессемеровский способ) предложен англичанином Бессемером в 1856 году. Но в ХIX веке этот способ распространения не получил и был вытеснен мартеновским.Особенность кислородно-конвертерного способа:
Для плавки не используется топливо, т.к. в качестве сырья применяется уже горячий жидкий чугун, а температура в печи повышается только за счет теплоты внутренней реакции окисления. Наибольшее количество тепла выделяется при окислении кремния, фосфора, и марганца, которые содержатся в виде примесей в чугуне, например:
.
Характеристика кислородно-конверторного производства:
Производство – прерывное. Продолжительность плавки – 20-50 минут в зависимости от ёмкости конвертора (40 т – 20 мин, 350 т – 50 мин). Сырьё – горячий жидкий чугун. Оборудование – конвертор: печь в виде сосуда грушевидной формы
Сверху – фурма для подачи кислорода. Сбоку – окно для выгрузки стали.
Принцип работы конверторной печи (этапы производства):
1) Загрузка шихты (горячий жидкий чугун и флюсы).
2) Опускание фурмы (трубка для подачи О2);
3) Подача кислорода под давлением 0,3 МПа, окисление Fe, Si, Mn и шлакообразование (SiO2, MnO):
(шлак),
(шлак),
.
Этот этап длится от 3 до 6 минут.
4) Окисление углерода, который содержится в чугуне:
.
Горение углерода сопровождается ослепительно белым пламенем и длится 5-16 мин (в зависимости от содержания углерода в чугуне).
5) «Период дыма». Период интенсивного окисления железа сопровождается появлением бурого дыма. Это контрольный этап. Как только появляется бурый дым – процесс продувки кислородом прекращается.
6) Поднятие фурмы.
7) Слив шлака.
8) Восстановление железа из оксида (раскисление) по механизму металлотермии:
(шлак),
(шлак).
9) Взятие пробы для экспресс-анализа.
10) Поворот конвертора.
11) Слив вторичного шлака и стали.
Дуговые и индукционные печи
Дуговая сталеплавильная печь — электрическая плавильная печь, в которой используется тепловой эффект электрической дуги для плавки металлов и других материалов.
В обозначении дуговой сталеплавильной печи, как правило, присутствует её ёмкость в тоннах (например, ДСП-12). Диапазон печей варьируется от 1 до 400 тонн. Температура в ДСП может достигать 1800
Дуговая сталеплавильная печь (ДСП) состоит из плавильной ванны (рабочего пространства), регулятора мощности дуги и вспомогательных технологических механизмов, позволяющих открыть (закрыть) свод печи, скачать шлак и слить металл. Регулятор мощности дуги представляет собой механизм перемещения электродов с приводом, управляемый программно-адаптивным регулятором электрического режима.
Плавку стали ведут в рабочем пространстве, ограниченном сверху куполообразным сводом, снизу сферическим подом и с боков стенками. Огнеупорная кладка пода и стен снаружи заключена в металлический кожух. Съёмный свод может быть набран из огнеупорных кирпичей, опирающихся на опорное кольцо, а может быть из водоохлаждаемых панелей, как и стенки. Через три симметрично расположенных в своде отверстия в рабочее пространство введены токопроводящие электроды, которые с помощью специальных механизмов могут перемещаться вверх и вниз. Печь обычно питается трёхфазным током, но есть печи постоянного тока. Современная мощная дуговая печь используется преимущественно как агрегат для расплавления шихты и получения жидкого полупродукта, который затем доводят до нужных состава и степени чистоты внепечной обработкой в ковше.
В индукционных печах и устройствах тепло в электропроводном нагреваемом теле выделяется токами, индуктированными в нем переменным электромагнитным полем. Таким образом, здесь осуществляется прямой нагрев.
Индукционный нагрев металлов основан на двух физических законах: законе электромагнитной индукции Фарадея-Максвелла и законе Джоуля-Ленца. Металлические тела (заготовки, детали и др.) помещают в переменное магнитное поле, которое возбуждает в них вихревое электрическое поле. ЭДС индукции определяется скоростью изменения магнитного потока. Под действием ЭДС индукции в телах протекают вихревые (замкнутые внутри тел) токи, выделяющие теплоту по закону Джоуля-Ленца. Эта ЭДС создает в металле переменный ток, тепловая энергия, выделяемая данными токами, является причиной нагрева металла. Индукционный нагрев является прямым и бесконтактным. Он позволяет достигать температуры, достаточной для плавления самых тугоплавких металлов и сплавов.
Интенсивный индукционный нагрев возможен лишь в электромагнитных полях высокой напряженности и частоты, которые создают специальными устройствами - индукторами. Индукторы питают от сети 50 Гц (установки промышленной частоты) или от индивидуальных источников питания - генераторов и преобразователей средней и высокой частоты.
Простейший индуктор устройств косвенного индукционного нагрева низкой частоты - изолированный проводник (вытянутый или свернутый в спираль), помещенный внутрь металлической трубы или наложенный на ее поверхность. При протекании по проводнику-индуктору тока в трубе наводятся греющие ее вихревые токи. Теплота от трубы (это может быть также тигель, емкость) передается нагреваемой среде (воде, протекающей по трубе, воздуху и т. д.).