45. Плавка стали в кислых дуговых электропечах

Такие печи обычно используют в литейных цехах при выплавке стали для фасонного литья, они имеют ёмкость от 0,5 до 6-10 тонн.

Широкое использование таких печей связано с большей термостойкостью футеровки, что позволяет эксплуатировать их с перерывами.

Вторым достоинством таких печей является более низкая стоимость огнеупоров (в 2,5 раза).

Третье достоинство: более низкая теплопроводность кислых огнеупоров, что позволяет уменьшать толщину футеровки, и, следовательно, увеличивать рабочий объём, поэтому ДСП- 5 позволяет выплавлять 6 тонн стали при одинаковых габаритах.

Основным недостатком кислых печей является невозможность удаления S и P.

Поскольку при плавке в кислой печи восстановительный период отсутствует, то длительность плавки в кислой печи меньше, а следовательно ниже и расход электроэнергии.

Шихту для плавки стали составляют таким образом, чтобы содержание S и P на 0,01% было ниже чем это допускается для выплавляемой марки стали, а содержание С на 0,2-0,3 % выше нижнего предела для выплавляемой марки.

Для повышения содержания С в шихту на ряду со стальным ломом вводят: кокс, электродный бой или чугун чистые по S и P.

Плавление происходит как и в печи с основной футеровкой. В период плавления окисляются Si, Mn, C и Fe. Образующиеся оксиды переходят в шлак, но т.к. его не много, то во время плавления в печь забрасывают шлак от предыдущей плавки, сухой кварцевый песок или горелую формовочную смесь, чтобы защитить расплав от насыщения азотом(N) от электрических дуг.

В задачу окислительного периода входит:

-окисление С до нижнего предела выплавляемой марки стали.

-нагрев расплава.

-дегазация расплава (удаление H и N)

Окисление С протекает преимущественно за счет FeO шлака без присадок окислителей при достаточно нагретом Ме.

Для интенсификации кипения можно присаживать железную руду порциями не более 0,2% от массы Ме.

Активизировать процесс кипения можно и небольшими добавками извести.

(FeO)+(SiO₂)→(FeO)₂*SiO_{2 -}(фаялит)

(CaO)+(FeO)₂ *SiO₂ →(CaO)₂*SiO₂+(FeO)

(FeO)+[C]→{CO}+[Fe]

(FeO)+[Mn]→(MnO)+[Fe]

(FeO)+[Si]→(SiO₂)+[Fe]

По мере окисления С, содержание Fe в шлаке уменьшается, а содержание SiO₂ за счет разъедания футеровки возрастает до 55-60%,что приводит к восстановлению Si из шлака:

(SiO₂)+ [C]→[Si]+{CO}

Поэтому к концу плавки содержание Si в Ме достигает 0,2-0,4%.

Т.к. восстановительный период отсутствует, то сталь раскисляют осаждающим методом и при необходимости корректировки состава по Si за 7-10 мин. до выпуска добавляют кусковой ферросилиций.(FeSi).

Ферромарганец добавляют в печь за 3-5 мин. до выпуска Ме, либо в ковш.

Окончательное раскисление стали Al-ем проводят в ковше.

46. Плавка стали в индукционных тигельных печах.

Индукционные тигельные печи имеют сл. преимущества:

1. Отсутствуют высокотемпературные дуги, что уменьшает угар Ме и его загазованность при плавке.

2. Незначительный угар легирующих эл-ов при переплаве легированных отходов.

3. Малые габаритные размеры печей, что позволяет помещать их в вакуумные камеры и вести плавку и разливку стали в вакууме или защитной атмосфере.

4. Электродинамическое перемешивание расплава, что обеспечивает его однородность по хим.составу и t-ре.

Недостатки:

1. Низкая стойкость основной футеровки (30-80 плавок).

2. Низкая t-ра шлаков, которые нагреваются от Ме, что затрудняет удаление серы.

3. Трудности с удалением P и S при плавке.

Рис.1.

1-Каркас

2-Подовая плита

3-Индуктор (трубка, по которой циркулирует вода)

4-Изоляционный слой (слой асбеста)

5-Набивной тигель

6-Азбоцементная плита

7-Сливной носок

8-Воротник

Плавку в индукционных печах обычно ведут без окисления примесей и не ставят задачу по удалению P и S. Стали и сплавы выплавляют либо из легированных отходов(метод переплава), либо из чистого шихтового железа и лома с добавлением ферросплавов (метод сплавления).

В печи с основной футеровкой можно выплавлять сталь любого состава, но стойкость её ниже, чем кислой. В кислых печах нельзя выплавлять стали с высоким содержанием Мn, Al, Ti, Zr, т.к. оксиды Мn разрушают футеровку, а Al, Ti, Zr восстанавливают Si из футеровки.

Плавка с основной футеровкой.

Продолжительность плавки небольшая, что не позволяет многократно проверять состав Ме путем его анализа, поэтому получение стали заданного состава базируется на предварительном расчете шихты и взвешивании её компонентов.

Содержание С, P и S не должно превышать допустимых пределов для выплавляемой марки стали.

В тигель шихта укладывается плотно из крупных и мелких кусков, а тугоплавкие ферросплавы загружаются в нижнюю часть тигля.

После включения тока следят за тем, чтобы куски шихты не зависали, и их периодически осаживают ломиком.

По мере оседания шихты проводят её дозагрузку и при появлении жидкого Ме в тигель вводят шлакообразующую смесь, состоящую из:

-CaO 4

-MgCO₃ 1

- CaF₂ 1

чтобы защитить расплав от насыщения газами из атмосферы.

Длительность плавления 30-40 мин. на малых печах и до 2-х часов на крупных.

После расплавления отбирают пробу Ме на анализ и сливают плавильный шлак, чтобы исключить восстановление из него Р. Наводят новый шлак, добавляя ту же смесь шлакообразующих и мощность печи снижают на 30-40%.

После получения результатов анализа проводят легирование, корректировку состава, раскисление и сливают Ме в ковш. Иногда при выплавке высококачественных сталей проводят диффузионное раскисление Ме. Для этого в шлак вводят раскислительные смеси, состоящие из извести, молотого ферросилиция(FeSi) и порошкообразного Al. Циркуляция расплава в печи ускоряет процесс раскисления.

При плавке в индукционной печи ферросплавы вводят в след. последовательности:

1) Феррохром(FeCr), ферровольфрам(FeW), ферромолибден(FeMo) вводят в завалку

2)ферромарганец(FeMn), ферросилиций (FeSi), феррованадий(FeV)

загружают в тигель за 7-10 мин. до выпуска.

3)Al для раскисления дают перед сливом расплава.

Такой порядок ввода легирующих позволяет минимизировать их угар:

W до 2%;

Cr, Mn, V до 5-10%;

Si-10-15%.