17

Тема 6. Производство стали и сплавов в электропечах (4 ч.)

8.1. История развития и современное состояние электрометаллургии стали в россии

В России первые дуговые электропечи были установлены в 1910 г. - 2 печи мощностью по 350 кВА на Обуховском заводе и 4 мощностью 600 кВА на заводе "Пороги" (Урал).

После гражданской войны закончено строительство завода "Электросталь" и за годы первых двух пятилеток построены новые электросталеплавильные заводы и цеха, в том числе "Днепроспецсталь". Значительное число электропечей установлено на машиностроительных заводах. К 1940 г. производство электростали резко увеличилось и достигло 1,8 млн.т.

Развитие отечественной электрометаллургии происходило на научной базе, в создании которой большую роль играли известные ученые: в Москве - К.П.Григорович, А.М.Самарин, Ф.П.Еднерал, Н.В.Окороков, Г.И.Бабат; в Ленинграде - М.С.Максименко, В.П.Вологдин; в Днепропетровске - С.И.Тельный.

В годы ВОВ на базе эвакуируемых заводов были в короткое время построены крупные электросталеплавильные цехи на Челябинском металлургическом заводе (ЧМЗ), Кузнецком металлургическом комбинате (КМК) и других заводах.

В послевоенное время были восстановлены и построены новые цеха с крупными механизированными печами на заводах "Днепроспецсталь", Ново-Липетском металлургическом, "Красный Октябрь", Череповецком металлургическом, Челябинском металлургическом заводах и др. В результате выросло производство электростали, которое в настоящее время превышает 11 млн. т. Особенность электроплавки стали в России заключается в том, что свыше 50% всей электростали выплавляется для получения фасонных отливок.

8.2. Классификация электросталеплавильных печей

Установки, предназначенные для плавления металлов с использованием электрической энергии, называют плавильными электропечами. Классификация электропечей основана на способе превращения электрической энергии в тепловую. В связи с этим различают:

• печи сопротивления;

• дуговые;

• индукционные;

• электроннолучевого нагрева.

Принцип действия печей сопротивления основан на выделении тепла при прохождении тока по проводнику, обладающему электрическим сопротивлением в соответствии с законом Джоуля-Ленца:

Q = 0,24 I²R, (8.1)

где I - сила тока, А; R- электрическое сопротивление проводника, Ом;  - время, с.

Выбором значений силы тока и сопротивления проводника получают необходимую мощность для расплавления металла. Сопротивлением может служить проводник или нагреваемый материал (например, шлак). Эти печи применяются при электрошлаковом переплаве.

8.3. Производство стали в дуговых печах

Принцип работы дуговых электропечей основан на преобразовании электрической энергии в тепловую в электрической дуге. В сравнительно малом объеме дуги при электрическом разряде можно сконцентрировать большие мощности и получить очень высокие температуры ( 3000^оС). Плавление и нагрев металла происходят с большой скоростью.

Рис.8.1 Схема электрической печи косвенного нагрева: 1 - электроды; 2 - ванна жидких металла и шлака; 3 - футеровка рабочего про­странства.

В печах косвенного нагрева дуга горит между электродами (рис.8.1). Очаг высоких температур несколько удален от поверхности металла, значительная часть тепла в виде лучистого потока достигает ее после отражения от стен и свода печи. Футеровка испытывает высокие тепловые напряжения, что снижает ее стойкость.

В печах прямого нагрева дуга горит между электродом и расплавленным металлом.

В таких печах созданы более благоприятные условия передачи тепла от дуги к металлу, т.к. очаг высоких температур находится в прямом контакте с поверхностью металла. В связи с этим в сталеплавильном и ферросплавном производствах распространены печи прямого нагрева с тремя дугами, горящими в воздушной или шлаковой среде (трехфазные печи).