книги из ГПНТБ / Иванько, В. Ф. Пультовщик сталеплавильной электропечи учеб. пособие

ды о включении печи на новую плавку.

В большинстве случаев плавление начинают на са­ мой высокой ступени вторичного напряжения 1 печного трансформатора. В более редких случаях в течение пер­ вых 5—10 мин плавление проводят на пониженной сту­ пени напряжения, чтобы предохранить свод от излуче­ ния открытых электрических дуг, когда горение их на­ чинается вблизи от свода.

При применении хромомагнезитовых сводов следует включать сразу на самую высокую ступень вторичного напряжения. После включения печи и установки авто­ матического регулирования заданного электрического режима электроды начинают опускаться вниз, расплав­ ляя на своем пути твердую шихту. Расплавленный ма­ териал постепенно стекает на подину, где накапливает­ ся слой жидкого металла. Дойдя до этого слоя метал­ ла, электроды останавливаются. Пультовщик должен уметь точно определить по приборам момент, когда электроды достигли жидкого металла на подине.

В результате теплового воздействия горящих элект­ рических дуг, а также передачи тепла через расплав­ ленный слой металла происходит процесс дальнейшего расплавления твердой шихты. Слой расплавленного ме­ талла непрерывно увеличивается, и электроды начина­ ют подниматься кверху. В этот период для улучшения условий горения электрических дуг и их большей устой­ чивости в печь даютнекоторое количество извести для наведения шлака.

После значительного подплавления шихты времена-

1 Обмотка трансформатора, соединенная с источником энергии, называется первичной, обмотка, отдающая электроэнергию печи— вторичной. Напряжение на выводах вторичной обмотки трансфор­ матора называют вторичным напряжением. Для трансформатора 100-г электропечи по ГОСТ 7207—69 вторичное напряжение имеет пределы 480—163 в. На самых мощных электропечах вторичное на­ пряжение не превышает 600 е. Повышение вторичного напряжения ограничивается условиями преобразования и передачи тепла внутри печи и стойкостью огнеупорной футеровки.

31

ми происходит осадка значительной части твердых кус­ ков шихты, что вызывает захлестывание электродов жидким металлом. Такое явление называется «обвалом шихты» и создает на электродах короткое замыкание.

Ток короткого замыкания1 примерно в 2—3 раза больше номинального тока трансформатора, а полезная мощность снижается почти до нуля. В некоторых слу­ чаях во время осадок шихты куски лома падают на электрод, что также ведет к короткому замыканию; при падении крупных кусков шихты па электроды возможны поломки электродов. Поэтому при завалке шихты нуж­ но стремиться заваливать тяжелые куски шихты в ниж­ нюю часть печи, т. е. сразу на слой легковесной шихты, предохраняющий подину от ударов. В дуговых печах, оборудованных механизмами поворота ванны, во время расплавления шихты производят по графику два — три поворота ванны, что способствует уменьшению случаев поломок электродов от обвалов шихты, сокращению чис­ ла отключений печи для сталкивания шихты, предохра­ нению подины от перегрева при легковесной шихте.

Для поворота ванны необходимо поднимать электро­ ды и отключать печь. Если на электропечи отсутствуют механизмы вращения ванны, то для ускорения расплав­ ления шихты и предохранения электродов от поломок в определенные промежутки времени, которые хорошо известны опытному сталевару, необходимо отключать

шлака. В настоящее время большие порции извести за­ брасывают в печь специальными машинами.

Расплавление считается законченным, когда вся твердая шихта оказывается расплавленной, а металл хорошо нагрет для нормального ведения остальных пе­ риодов плавки. В конце периода расплавления берут пробу на химический анализ и отсылают ее в экспресслабораторию.

Для ускорения расплавления применяют следующие дополнительные меры:

1 Ток короткого замыкания на электродах — ток, который возни­ кает, когда отсутствует между электродами дуга и электроды замкну­ ты весьма малым сопротивлением расплавленного металла.

32

крана или загрузочной машины типа «Плюйко» приса­ живают прокаленную железную руду в определенном соотношении к массе садки. Дается выдержка, чтобы произошла реакция, затем печь слегка наклоняют в сто­ рону завалочного окна и шлак скачивают деревянными гребками. Если печь оборудована магнитным перемеши­ ванием, включают перемешивание в сторону скачивания шлака. В скаченном шлаке находится удаленный фос­ фор.

Берут пробу металла для контроля содержания фос­ фора и остальных составляющих. Новый шлак наводят присадкой шлакообразующих. При необходимости про­ должают удаление фосфора и скачивают шлак. Чтобы создать условия для окислительного процесса, содержа­ ние углерода в шихтовке рассчитывают примерно на 0,4% больше, чем должно быть в заданном анализе го­ товой стали. Благодаря окислению углерода, протекаю­ щему при избытке тепла, выделяющейся окисью углеро­ да производится перемешивание ванны и удаление рас­ творенного в ванне азота и водорода. Окислителем угле­ рода является железная руда.

Вокислительный период печь работает на средних ступенях вторичного напряжения печного трансформато­ ра. Продолжительность окислительного периода опреде­ ляется временем, в течение которого удаляются фосфор, водород и азот, перемешивается и равномерно нагрева­ ется металл,'а также обезуглероживается до заданных пределов.

Впоследнее время длительность окислительного пе­ риода сокращается при применении окислителя — газо­ образного кислорода. Кислород под давлением 8—12 ат вводят через загрузочное окно в жидкий металл, погру­ жая футерованные стальные трубки диаметром '/2—1". Трубки навертываются на специальный держатель, кото­ рый прорезиненным шлангом соединен с кислородным коллектором и установлен в безопасном месте у печи.

Прежде чем ввести трубку в металл, необходимо пу­ стить кислород, чтобы вводить трубку под давлением. Во избежание взрыва применяемые стальные трубки должны быть обезжирены. Сталевар, ведущий продувку кислородом, защищен от теплового излучения, брызг шлака и металла переносным щитом с прорезями, кото­ рый находится между сталеваром и рабочим окном.

34

Кислород, растворенный в стали, ухудшает ее меха­ нические свойства; он не только находится в растворен­ ном состоянии в стали, но и входит в состав вредных неметаллических включений (оксиды, силикаты). В ду­ говых электропечах применяют два метода раскисления: 1) раскисление через шлак — диффузионное; 2) непо­ средственное раскисление металла.

Суть диффузионного метода состоит в том, что раскислители даются на шлак. Они, реагируя с закисью же­ леза в шлаке, снижают ее содержание, после чего начи­ нается движение закиси железа из металла в шлак. Но в шлаке кислород железа соединяется с раскислителем, оставаясь в шлаке, и освобождает железо.

Таким образом непрерывно проходит диффузионное очищение железа от кислорода до тех пор, пока име­ ется свободный раскислитель в шлаке. Для раскисле­ ния стали применяют раскислители: ферросилиций, ферромарганец, углерод, карбид кальция, силикокальций и др.

Диффузионное раскисление через шлак протекает медленно. В зависимости от марки выплавляемой стали выбирают те или иные раскислители и устанавливают определенную выдержку металла после подачи раскислителей.

Раскисление стали путем ввода раскислителя в глу­ бину жидкого металла называется глубинным, или оса­ дочным. Преимущество диффузионного метода раскис­ ления заключается в том, что реакции раскисления идут в шлаке или на границе, разделяющей шлак и металл, поэтому образующиеся неметаллические включения ос­ таются в шлаке.

Окончательное раскисление металла осуществляют путем введения алюминия в металл за несколько минут до выпуска плавки.

Наряду с раскислением металла происходит удале­ ние серы, которая находится в металле и шлаке в соеди­ нении с железом и марганцем в виде их сульфидов (FeS и MnS).

3«

лерод. В этих реакциях шлак должен быть жидкоподвижным, что достигается введением плавикового шпата или шамота.

Во время рафинирования вводят легированные отходы и доводят содержание необходимых элементов до задан­ ного.

Электрический режим в этот период должен соответ­ ствовать расходу тепла, которое необходимо для рас­ плавления присадок и нагрева металла во время рафи­ нирования. После скачивания шлака и подачи шлакообразующих начинают период рафинирования на средней ступени вторичного напряжения, затем постепенно умень­ шают мощность, вводимую в печь.

Для перемешивания металла с целью его однородно­ сти, выравнивания температуры и ускорения диффузион­ ных процессов со шлаком применяют магнитное переме­

да, водорода и азота перед разливкой сталь вакуумируют в ковше. Для этого ковш с металлом и шлаком уста­ навливают в вакуумную камеру, находящуюся в разли­ вочном пролете. Камера герметически закрывается, а воздух откачивают вакуумными насосами. Уже во вре­ мя откачивания сталь в ковше начинает бурлить в ре­ зультате начавшегося взаимодействия между углеродом и кислородом и выхода в разреженное пространство во­ дорода и азота. Давление в вакуумной камере доводят

ла не успевают взаимодействовать с верхними, поэтому дегазация стали в ковше происходит в основном в верх­ них слоях.

После выдержки ковша с металлом под вакуумом останавливают насосы, поднимают крышку и разливоч­ ным краном ковш вынимают из вакуумной камеры и пе­ ревозят на разливочную площадку.

Для удаления растворенных в стали азота и водорода применяют также продувку инертными газами (аргоном и гелием). При продувке инертным газом под давлени­ ем в несколько атмосфер пузыри газа увлекают за собой пузырьки азота и водорода, в результате такой обработ­

ки улучшаются механические свойства стали.

Ht

значительных потерь хрома не удается при обычных тем­ пературах, т. е. хром обладает большей способностью со­ единения с кислородом, чем углерод, когда температура расплавленного металла невысока (1700—1770°). Но при повышении температуры до 1800—1900° С сродство хро­ ма к кислороду уменьшается в значительно большей сте­ пени, чем углерода. При продувке ванны металла кис­ лородом происходит быстрое и значительное повышение температуры металла за счет реакций с выделением тенла, при этом незначительно окисляется и хром. Быстрый и значительный рост температуры внутри металла (1800—1850° С) создает необходимые условия для окис­ ления и удаления лишнего углерода.

Если температуру металла увеличивать за счет вве­ дения дополнительной электрической мощности, могут появиться следующие нежелательные явления:

Таким образом, переплав нержавеющих сталей с про­ дувкой кислородом является эффективным способом производства этих сталей с сохранением дорогостоящих отходов.

Р а з л и в к а с т а л и . Обычно сталь разливают на слитки заданных массы и размеров. В разливочный про­ лет к печи, закончившей плавку, подают состав с излож­ ницами. Соблюдение технологии разливки (температуры разливаемого металла, скорости наполнения слитка, температуры и подготовленности изложниц) важно для получения качественного металла. На изложницы уста­ навливают прибыльные надставки, имеющие внутри огнеупорную футеровку, в результате уменьшают ско­ рость затвердевания верхней части слитка и глубину усадочной раковины, получающейся при остывании стали.

В последнее время на многих заводах внедрена не­ прерывная разливка стали, в результате сразу получают заготовки определенной длины и сечения. При непрерыв­ ной разливке сталь из разливочного ковша заливают

39