3 Производство стали в электропечах.

Выплавка стали в электропечах получает все большее раз­витие. Отсутствие окислительного пламени и незначительный до­ступ в плавильное пространство воздуха, а то и полное его отсутст-ствие дают возможность создать в печах нейтральную или восста­новительную среду и весьма полно раскислять сталь. Высокая температура в печи позволяет наводить высокоизвестковистые шлаки для более полного удаления серы и фосфора. Благодаря воз­можности лучшего управления плавкой удается выдавать сталь точно заданного состава. В настоящее время этот способ широко применяют для выплавки высококачественных углеродистых и ле­гированных сталей, а также ферросплавов. Существует два вида печей для электроплавки: дуговые и индукционные.

Плавка в дуговых печах. Для выплавки стали применяют трех­фазные печи прямого нагрева, в которых зависимые дуги обра­зуются между пропущенными через свод графитовыми

Рис. 8 электродами 5 (рис. 8) и загруженной в печь металлической шихтой. После расплав­ления шихты ток проходит между электродами через шлак и металл. Электроды закрепляются в электрододержателях 5, соединенных свторичной обмоткой 4 печного трансформатора, и перемещаются вертикально для автоматичес­кого управления дугой. Завалка шихты произво­дится через боковое рабочее окно 7 или сверху _печи (в печах со съемным сводом 6 или с выд­вижным корпусом); выпускают готовый металл через летку 2 и желоб 1. Для наклона при вы­пуске шлака (в сторону рабочего окна на 10— 15°) и металла (в сторону выпускного отверстия до 45°) печь сегментами 8 опирается на ролики и наклоняется гидравлическим или электрическим приводом.

При нагреве электрическими дугами в относи­тельно малом объеме сосредоточивается большая мощность, доходящая до 16 000 кВт на одной дуге и в плазме дуги развивается температура 10 000 °С и выше. В СССР строятся 200—400-тонные электропечи.

Преимущественное распространение имеют основные электропечи в которых получают высококачественную сталь с минимальным мас­совым содержанием серы и фосфора.

4. Разливка стали и получение слитков

На металлургических заводах жидкую сталь после выпуска из печи разливают в слитки различной формы и развеса, которые служат затем заготовками в прокатных и кузнечных цехах.

Жидкую сталь из печей выпускают в большие разливочные ковши, в дне которых имеется отверстие, закрывающееся сверху стопором через систему рычагов, выведенных за стенку ковша. Ковши имеют прочный кожух с цапфами для захвата его краном. Внутри ковш и стопор футеруют шамотным огнеупором. Металл, выпущенный в ковш, выдерживают 5—10 мин для выравнивания его состава и всплывания неметаллических примесей и газов, попавших в сталь при выпуске из печи. Затем ковш направляют на разливку либо в изложницы, либо на установку для непрерывной разливки.

Заполнение изложниц сталью возможно сверху непосредственно из донного отверстия ковша или сифонным способом через вертикаль-

ный литник, из которого жидкая сталь через горизонтальные литни­ковые ходы поступает снизу в не­сколько изложниц. Сифонная раз­ливка стали в изложницы показана на рис. 5.6. Слитки для сортового п роката имеют квадратное или круглое сечение. Слитки для про­ката на лист — плоские. Наибо­лее часто слитки отливают массой 1 —20 т, а иногда — 100 т и более. Для изготовления слитков крупно­го развеса сталь обычно заливают сверху, мелкого развеса —сифон­ным способом.

Затвердевание стали в метал­лической изложнице начинается от холодных стенок и дна, а затем распространяется внутрь слитка. При затвердевании жидкая сталь уменьшается в объеме на несколько процентов. Все это приводит к образованию в слитке усадочной рако­вины в ее головной части, а иногда и мелких раковин ниже головной части слитка. Для прокатки и ковки необходимы слитки без усадочных раковин одинакового химического состава, по возможности однород­ной структуры. Однако выполнить все эти условия при отливке слит­ков в изложницы очень трудно.

При отливке сверху в верх слитка длительное время подается горя­чий расплавленный металл, поэтому эти слитки обычно имеют мень­шую по размеру усадочную раковину, чем слитки, залитые сифонным способом. Зато поверхность слитка, полученного сифонным способом, гораздо чище и ровнее, так как брызги металла, неизбежные при верх­ней заливке, попадая на холодные стенки изложницы, застывают и не всегда потом сплавляются с основным металлом.

Для уменьшения размера усадочной раковины принимают различ­ные меры: слиток расширяют вверху и сужают к нижней части; верх­нюю съемную часть изложницы футеруют огнеупором (так называе­мыми утепленными насадками); у крупных слитков после начала за­твердевания верхнюю часть нагревают сварочной дугой или термитной смесью. Для разогрева верхней части слитка применяют и другие тех­нические приемы.

Первый капитальный труд о строении стального слитка был напи­сан в 1878 г. всемирно известным русским ученым Д. К. Черновым, а более поздние работы уточнили и подтвердили многие его взгляды на кристаллизацию стали.

Различают полученные в изложницах слитки спокойной и кипя­щей стали. Если слиток спокойной стали разрезать вдоль и отшлифо­вать, то можно увидеть несколько различных структурных зон (рис. 5.7).

В последние годы появились не только вертикальные установки для разливки стали, но и установки с изгибом слитка. Наиболее популярная сейчас установка радиальной непрерывной разливки (рис. 5.8), которая может быть размещена в габаритах существующих сталеплавильных цехов.

Слитки непрерывной разливки по сравнению со слитками, полу­ченными в изложницах, имеют более чистую поверхность, не имеют усадочных раковин. Из-за большой скорости охлаждения они харак­теризуются мелкой структурой и менее развитой химической неодно­родностью, минимальной по продольной оси слитка. Однако и эти слитки имеют свои дефекты: наиболее часты продольные и попереч­ные наружные трещины, появляющиеся при нарушении скорости вы­тягивания слитка, которая может изменяться от 0,4 до 10 м/мин.

Непрерывная разливка на разливочной машине обеспечивает повы­шение качества слитков и резко уменьшает потери металла в отходы, а также значительно облегчает условия работы и резко повышает производительность труда как при разливке стали, так и при дальней­шей обработке слитков. Одноручьевая установка непрерывной раз­ливки позволяет получать 20—150 т/ч слитков (в зависимости от их сечения и форм

Лекция № 4 ПРОИЗВОДСТВО ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ

Цветные металлы — медь, алюминий, магний, титан, свинец, цинк, олово — обладают ценными свойствами и поэтому, несмотря на относительно высокую стоимость широко применяются в промышленности. Однако во всех случаях, когда это возможно, цветные металлы заменяют черными металлами или неметалличе­скими материалами.