37. Электродуговые плавильные печи, принцип действия, конструкции, тепловая работа и технология плавки. Тепловой и материальный баланс.

Дуговые электропечи предназначена для получения жидкой стали или жидкого чугуна из металлолома. Основным источником теплоты является электроэнергия за счёт разницы потенциалов. В эл. цечи возникает электродуга, которая является источником нагрева и расплавления металла шахты.

Печи классифицируются:

1. В зависимости от того, где возникает электродуга в раб.пространстве,

- Печи с зависимой дугой (шихта или жид.металл явл. частью эл. цепи и дуга возникает между электродом и металошихтой ). Печи прямого действия

- Печи с независимой дугой (в них дуга возникает между электродами)

- Печи с закрытой дугой (в них дуга горит в газовой полости, внутри расплавляемой металошихты.Используется для получения ферросплавов)

2. По ёмкости:-малой ёмкости (0,5т; 1,5т; 3т; 5т; 12т); средней ёмкости (25т и 50т); большой ёмкости (100т; 200т и более)

рис ДСП:1-свод, 2 –стена, 3- жёлоб, 4 – сталевыпускное отверстие, 5 –электр дуга, 6 – подина, 7- раб окно, 8- заслонка, 9 - электрод

Дуговая печь состоит из:

• Рабочее пространство(собственно печь) с электродами

• Механизмы, обеспечивающие наклон печи, удержание и перемещение электродов, загрузку шихты

Плавку ведут в раб.пространстве, ограниченное с верху куполообразным сводом, снизу сферическим подом.

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ТЕХНОЛОГИИ ПЛАВКИ В ДУГОВЫХ ПЕЧАХ.

1. Заправка печи – это исправление повреждённых участков футеровки, на которую забрасывают магнезитовый порошок. Длительность заправки 10-15 мин.

2. Загрузка шихты ведут с помощью бадей или корзин, а в старых печах небольшой ёмкостью – завалочными машинами.

3. Плавление. После завалки электроды опускают почти до касания с шихтой и включают ток. Под действие тока дуги шихта плавится и жидкий металл стекает вниз, электроды опускают и проплавляют так называемые “колодцы”. Затем электроды поднимают и поворачивают на 40 ̊ и проплавляют ещё 3 колодца, потом поворачивают на 80 ̊ и ещё 3 колодца. Плавление ведут при max мощности трансформатора. При плавлении происходит частичное удаление в шлак фосфора и серы, кроме того полностью окисляется кремний, 40-60% Mn, частично FeиC

4. Окислительный период

5. Восстановительный период (может не использоваться)

6. Выпуск стали

Состав шлака

CaO – 35-40% FeO – 5-20% SiO₂ – 15-25%

Al₂O₃ – 3-7% MnO – 8-15% P₂O₅ – 0.5-1.2%

Для удаления фосфора необходимо наличие основного шлака и низкаяt-ра. В зоне дуги за время плавления испаряется 2-5% металлолома. Для ускорения плавления применяют газокислородные горелки, которые вводятся через стены печи. Это позволяет снизить расход электроэнергии на 10-15%. Для уменьшения продолжительности плавки применяют продувку кислородом с помощью фурм при расходе кислорода 4-6 м³/т, время снижается на 10-20 мин. Продолжительность плавки зависит от мощности трансформатора и колеблется от 40 минут до 3 часов.

Расход электроэнергии для печей большой ёмкости составляет 400-480 кВт/т. Чем меньше ёмкость печи, тем выше расход электроэнергии, и для малых печей может доходить до 700 (кВт×час)/т

Окислительный период.

1. Уменьшение содержания фосфора

2. Снизить содержание водорода и азота

3. Нагреть металл до t-ры близкой к выпуску (на 120-130 ̊ выше)

На ряду с этим окисляется С до нижнего придела требуемого содержания. За счёт кипения ванны происходит перемешивание металла. Период начинается со слива печи 65-75% шлака при наклоне печи на угол 10-12 ̊. Слив производят для удаления Р из печи. Затем опять присаживают шлакообразующие для наведения нового шлака. Период заканчивается тогда, когда достигнуто необходимое содержание С и Р, затем сливают окислительный шлак. Продолжительность периода 30-90 минут

Восстановительный период.

1. Раскисление металла

2. Удаление серы

3. Доведение химического состава

4. Корректировка t-ры

При этом в печь добавляют ферромарганец и ферросилиций. Из расчёта 0,1+0,15% SiиAl0,03-0,1%. Затем добавляют шлакообразующие для интенсификации процесса рекомендуется использовать электромагнитное перемешивание (на больше грузных печах). Длительность 40-100 минут.

ОСНОВНЫЕ СТАТЬИ МАТЕРИАЛЬНОГО БАЛАНСА ДУГОВОЙ ПЕЧИ.

Расчет печи включает:

1. Материальный баланс

2. Основные размеры печи

3. Тепловой баланс

4. Расчет необходимой мощности трансформатора

5. Расчет электродов

Расчет ведется на 100 кг.или 100 тонн, реже на общую массу плавки.

Поскольку в период нагрева и плавления шихты потребляется большая часть эл. энергии, расчет ведется, как правило, для периода расплавления.