5.9. Производство сталей в кислородном конверторе.

Кислородный конвертор – стальной сосуд грушевидной формы с основной футеровкой. Он может поворачиваться вокруг горизонтальной оси на 3600. Это необходимо для загрузки конвертора и для слива стали и шлака. Сверху в горловину вводится водоохлождаемая фурма для подачи чистого О₂. рабочие положение вертикальное. Исходные материалы: жидкий передельный чугун, скрап и флюс - известняк, топливо отсутствует. Перед плавкой конвертор наклоняют и через горловину заливают жидкий чугун при температуре 1200 – 1400 ⁰С. затем в вертикальном положении вводят фурму, через которую вдувают О₂, который взаимодействует с марганцем, Si, С, примесями, в результате идут изотермические реакции (1) и (2). При осуществлении этих реакций выделяется тепло и температура повышается, достигая у фурм 2000 ⁰С. кислородно-конверторный процесс основной, поэтому создаются условия для удаления P и S, но для их интенсивности необходимо постоянно сливать шлак, что не совместимо с кислородно-конверторным процессом. Поэтому чугун должен содержать небольшое количество серы и фосфора. Раскисляют сталь уже в ковше.

5.10. Производство сталей в электропечах.

Электропечи имеет преимущес- тво по сравнению с другими плавильными агрегатами, так как в них можно получать высокую температуру, создавать любую атмосферу, в том числе и вакуум. Все это способствует выплавки стали любого состава. В электропечах обычно получают качественные стали. Электропечи бывают дуговыми и индукционными. Это печь питается трехфазным переменным током с напряжением U = 160 – 600 В. иI =1 – 10 кА. Дуга зажигается между электродами и шихтой. Длина дуги регулируется автоматически. Дуга является источником тепла, которая повышает температуру шихты. Печь загружается шихтовыми материалами сверху при снятом своде. Обычно используют основную футеровку для таких печей, в этом случаи возможно удаление из металла серы и фосфора. Шихта состоит на 90% из предельного чугуна в виде чушек, а так же из электродного боя, кокса и извести. После загрузки шихты в печь опускают электроды и падают напряжение. Под действием дуги шихта расплавляется на первом этапе наиболее эффективно идут экзотермические реакции окисления примесей (1) и (2). Затем по мере нагрева ванны металла до 1500 0С начинают протекать реакции окисления углерода (3). При этом интенсивное выделение газов СО в виде пузырьков создает эффект «кипения».

На этом этапе загружают руду и известь. Когда содержание углерода оказывается запланированным, проводят процесс удаления серы (*). Затем проводят раскисление (5). Раскисление осуществляют диффузионным способом, то есть в шлак вводят ферросплавы и алюминий. Для определения состава металла постоянно берут пробы. Если состав неудовлетворительный, то процесс продолжают дальше до получения необходимого химического состава. В конце проводят заключительное окисление алюминием и выпускают металл из печи в ковш.

5.11. Способы выплавки качественной и особо качественной стали.

Для получения высококачественной стали используют следующие методы: электрошлаковый переплав, вакуумно – дуговой переплав, вакуумно – индукционный переплав, обработка металла синтетическим шлаком и вакуумное дегазация, плавка в вакуумных печах, переплавка металла в электронно-лучевых, плазменных печах; лазером.

Электрошлаковый переплав (ЭШП) ему подвергают сталь, полученную в дуговой электропечи и прокатанную на круглый прутки. Напряжение подводятся к переплавляемому электроду погруженному в слой шлака и поддону (на дне водоохлаждаеющего кристаллизатора). При прохождении по цепи электротока происходит выделение тепла, преимущественно в слое шлака, так как он обладает наибольшим электросопротивлением. Под действием этой теплоты электрод расплавляется и каплями стекает в низ, образуя ванну жидкого металла под слоем шлака. Жидкий металл взаимодействует со стенками водоохлаждаемого кристаллизатора, затвердевает, и таким образом формируется, растущей в верх, слиток переплавленного металла. При прохождение капель жидкого металла через слой шлака, осуществляется флективное удаление из металла серы, неметаллических включений и газа. В результате полученный металл имеет высокое качество, а именно высокую однородность, плотность, высокие механические и эксплуатационные свойства. Таким методом получают, стали для шарикоподшипников, лопаток турбин, валов компрессоров и авиадеталей.

Вакуумно-дуговой переплав.

Такому переплаву подвергают прутки стали, выплавленные в электропечах или методом электронно-шлакового переплава. Вакуумно-дуговой переплав применяют с целью для более полного удаления из стали газов и неметаллических включений. Вакуумно-дуговой переплав ведут в вакуумно-дуговых печах с расходуемым электродом. Напряжение подается к расходуемому электроду и поддону водоохлаждающему кристаллизатору. Между электродом и слитком (в начальный момент затравки) возникает электродуга. Под действием теплоты этой дуги металл электрода расплавляется и каплями стекает в низ, формируя ванну жидкого металла. Жидкий металл, взаимодействует со стенками водо-охлаждающего кристаллизатора, формируя слиток. Весь процесс идет в вакууме, поэтому создаются благоприятные условия для удаления из металла газов. В результате получается особо качественная сталь, которую используют для изготовления особо ответственных деталей, машин и конструкций.