Техническая характеристика кислородно-конвертерного процесса

Исходные шихтовые материалы	Источник нагрева	Время плавки, мин	Емкость печи, т	Произво­дитель­ность, т/ч	Произво­димые стали
Жидкий чугун, добавки: лом, руда, флюс (СаО)	Тепло химиче­ских реакций окисления	30-45	130-400	До 500 т/ч	Углероди стые и низколегирован- ные стали

Рис.5.20. Схема устройства кислородного конвертера: 1 - стальной кожух; 2 - футеровка (основная); 3 - водоохлаждаемая кислородиая фурма; 4 - носок для слива стали; 5 - расплав

Производство стали в электропечах

В электропечах выплавляют специальные стали и сплавы высоко­го качества. Электрометаллургия имеет ряд теплотехнических и произ­водственно-технических преимуществ по сравнению с другими спосо­бами производства стали.

Техническая характеристика процесса плавки стали

в дуговой печи

При использовании электрического тока при нагреве и плавке ме­талла тепловыделение происходит непосредственно в нагреваемом металле (индукционный нагрев); тепловые потери минимальные. Точ­ное регулирование температуры позволяет выплавлять стали, содер­жащие большое число легирующих элементов. Процесс лучше, чем ос­тальные, поддаётся механизации и автоматизации.

Рис.1.21. Разновидности плавки стали в электропечах

Таблица 5.6

Исходные шихто­вые ма­териалы	Источник нагрева	Время плав­ки, ч	Емкость печи, т	Произво­дитель­ность, т/ч	Произво­димые стали
Лом, отходы литья, чугун	Электри­ческая дуга	3-7	До 400	70	Высоколеги­рованная сталь
				Расход энергии 600 КВт-ч/т

Рис. 5. 22. Схема дуговой плавильной печи: 1 - днище печи; 2 - желоб; 3 - шихта; 4 - стальной кожух; 5 - боковая стенка; 6 - свод; 7 - кабель; 8 - электрододержатель; 9 - электрод; 10 - контрольное окно; 11 - поворотный механизм; 12 - под печи

Рис.5.23. Схема индукционной тигельной печи: 1 - вихревые пото­ки; 2 - свод печи; 3 - индуктор; 4 – тигель

5.4. Cамостоятельная работа №4 Технология разливки и строение стального слитка

Основные вопросы..Выпуск плавки. Методы разливки стали. Кристаллическая структура и дефекты стального слитка и заготовки.

Продукцией сталеплавильного производства являются слитки, которые получают путем заливки жидкого металла в изложницы (рис. 5.25) или методом непрерывной разливки стали (рис.5.26). Классифи­кация способов разливки стали представлена на рис. 5.24.

Рис. 5.24. Классификация способов разливки стали

Рис.5.25. Разливка стали в изложницы: а - сверху; б - снизу (сифо­ном); 1 - стопорный ковш; 2 - стальной поток; 3 - литник; 4 - огнеупор­ная трубка; 5 - изложница; 6 - поддон; 7 - канал (питатель)

Рис.5.26. Схема установки непрерывной разливки стали: 1 - раз­ливочный ковш; 2 - промежуточная емкость; 3 - кристаллизатор; 4 - ме­талл; 5 - тянущие ролики; 6 - охлаждающее устройство; 7 - зона реза; 8 - газовый резак

Формирование слитка - кристаллизация (переход металла из жидкого состояния в твердое) подчиняется общим законам кристалли­зации, которые изучает наука металловедение. Размер кристаллита (зерна) зависит от числа центров кристаллизации и скорости охлажде­ния. При высокой скорости охлаждения (ближе к изложнице) формиру­ются мелкие кристаллы. Медленное охлаждение (сердцевина слитка) приводит к формированию крупных кристаллов.

Направленный отвод способствует формообразованию вытянутых в направлении отвода тепла кристаллов (дендритов). При отводе тепла во все стороны одинаково формируются равноосные кристаллы.

Указанные особенности можно наблюдать на слитке спокойной (полностью раскисленной перед разливкой) стали (рис.5.27).

Строение слитка кипящей стали более однородное. Усадочная раковина отсутствует (рис.5.28). Из-за неполного раскисления кипящей стали в печи и ковше процесс раскисления продолжается в изложнице. Выделяющаяся при этом окись углерода увлекает с собой водород и азот, растворенные в стали, что и создает впечатление кипения. Газы, не успевшие выделиться из металла, застревают в нем и образуют ме­жду дендритами сотовые пузырьки. Газовые пузырьки хорошо завари­ваются при прокатке.

Рис.5.27. Строение слитка спокойной стали: 1 - усадочная раковина; 2 - зона мелких дез­ориентированных кристаллов; 3 - зона крупных ориентиро­ванных кристаллов (дендритов); 4 - зона крупных дезори­ентированных кристаллов

Рис.5. 28. Строение слитка кипя­щей стали: 1 - зона плотных мелких кристаллов; 2 - вытяну­тые кристаллы; 3 - продольные пузырьки; 4 - зона крупных дез­ориентированных кристаллов; 5 - вторичные круглые пузырьки

Слитки сталей, к которым предъявляются особо высокие требо­вания, подвергаются дополнительной обработке. Способы повышения качества металла представлены на рис.5.29. Один из способов - электрошлаковый переплав был разработан советскими учеными (рис.5.30).

Рис.5.29. Классификация способов переработки слитка

1

Рис.5.30. Схема электрошлакового переплава: 1 - расходуемый слиток; 2 - шлаковая ванна; 3 - капли металла; 4 - расплавленный ме­талл; 5 - шлаковая корочка; 6 - формирующийся слиток; 7 - кристалли­затор; 8 - затравка; 9 - поддон

Практическая работа: «Сравнительная характеристика основных способов производства железа и его сплавов».

Задача. Провести анализ основных технологических параметров процессов получения железа и его сплавов.