Вопрос №22. Производство стали в электродуговых печах.

Плавильные электропечи имеют преимущества по сравнению с другими плавильными агрегатами, так как в них можно получать высокую температуру металла, создавать окислительную, восстановительную, нейтральную атмосферу и вакуум, что позволяет выплавлять сталь любого состава, раскислять металл с образованием минимального количества неметаллических включении - продуктов раскисления. Поэтому электропечи используют для выплавки конструкционных, высоколегированных,инструментальных, специальных сплавов и сталей.Для плавки стали используются дуговые и индукционные электропечи.

Дуговая плавильная печь (рис. 2.6) работает на трехфазном переменном токе и имеет три цилиндрических электрода 9 из графитизированной массы. Электрический ток от трансформатора мощностью электродам 9 и ванне металла. Между электродержателям 8, а через них – к 25 ... 45 кВ. А кабелями 7 подводится к электродом и металлической шихтой 3 возникает электрическая дуга, электроэнергия превращается в теплоту, которая передается металлу и шлаку излучением. Рабочее напряжение 160 ... 600 В, сила тока 1 ... 10 кА. Во время работы печи длина дуги регулируется автоматически, путем перемещения электродов. Стальной кожух 4 печи футерован огнеупорным

кирпичом 1 - основным (магнезитовым, магнезитохромитовым) или кислым (динасовым). Подину 12 печи набивают огнеупорной массой. Плавильное пространство ограничено стенками 5, подиной 12 и сводом 6 из огнеупорного кирпича. Свод печи выполняется съемным. Ход плавки контролируется через рабочее окно 10. Выпуск готовой стали осуществляется через выпускное отверстие по желобу 2 в ковш. Печь имеет привод 11 для наклона в сторону рабочего окна или желоба. Печь загружают шихтой с помощью загрузочной бадьи или сетки. Свод печи в это время поднимают, а печь отводят в сторону. После загрузки печь вновь накрывается сводом. Вместимость этих печей 0,5 ... 400 т. В металлургических цехах используют электропечи с основной

футеровкой, а в литейных - с кислой. В основной дуговой печи можно осуществить плавку двух видов: на шихте из легированных отходов (методом переплава) и на углеродистой шихте (с окислением примесей). Плавку на шихте из легированных отходов ведут без окисления примесей (методом переплава). Шихта для такой плавки должна иметь меньше, чем в выплавляемой стали, марганца и кремния и низкое содержание фосфора.

Плавку на углеродистой шихте с полным окислением примесей проводят в том случае, если используемые шихтовые материалы содержат фосфор и значительно отличаются по составу других элементов от заданной марки стали.

Вопрос №23. Метод вакуумно-дугового переплава.

Развитие машиностроения и приборостроения предъявляет возрастающиетребования к качеству металла: его прочности, пластичности, газосодержанию.

Улучшить эти показатели можно уменьшением в металле вредных примесей, газов, неметаллических включений. Для повышения качества металла используют обработку металлов синтетическим шла­ком, вакуумную дегазацию металла, элек­трошлаковый переплав (ЭШП), вакуумно-дуговой переплав (ВДП), переплав метал­ла в электронно-лучевых и плазменных печах и другие способы.

Вакуумно-дуговой переплавпри­меняют в целях удаления из металла газов и неметаллических включений. Процесс осуществляется в вакуумно-дуговых пе­чах с расходуемым электродом (рис. 2.15). В зависимости от требований, предъяв­ляемых к получаемому металлу, расходуемый электрод изготовляют механиче­ской обработкой слитка, выплавленного в электропечах или установках ЭШП. Рас­ходуемый электрод 3 закрепляют на водоохлаждаемом штоке 2 и помещают в кор­пус 1 печи и далее в медную водоохлаждаемую изложницу 6. Из корпуса печи откачивают воздух до остаточного давле­ния 0,00133 кПа.

При подаче напряжения между рас­ходуемым электродом - катодом 3 - и затравкой - анодом 8 - возникает дуга. Выделяющаяся теплота расплавляет ко­нец электрода; капли 4 жидкого металла, проходя зону дугового разряда, дегазиру­ются, заполняют изложницу и затверде­вают, образуя слиток 7. Дуга горит между расходуемым электродом и жидким ме­таллом 5 в верхней части слитка на про­тяжении всей плавки. Сильное охлажде­ние слитка и разогрев дугой ванны метал­ла создают условия для направленного затвердевания, вследствие чего неметал­лические включения сосредоточиваются в верхней части слитка, а усадочная рако­вина в слитке уменьшается. Слитки ВДП содержат мало газов, неметаллических включений, отличаются высокой равно­мерностью химического состава, повы­шенными механическими свойствами. Из них изготовляют ответственные детали турбин, двигателей, авиационных конст­рукций. Масса слитков достигает 50 т.