3.2. Мартенівський процес

Основні складові шихти: чавун (твердий і розплавлений) і стальний брухт (скрап). За співвідношенням в шихті процеси варіння сталі поділяють на:

1) скрап-рудний процесна шихті з розплавленого чавуну (55...75 %) з добавкою залізної руди (12...20%) і стального скрапу;

2) скрап-процесна шихті зі стального скрапу (55…75 %) і переробного чавуну (25...45 %).

Флюсом є вапняк СаСО₃(8…12 % маси металу).

Широкого застосування набув скрап-рудний процес. У піч завантажують і нагрівають залізну руду і вапняк, потім стальний скрап і заливають рідкий чавун.домішки в чавуні окислюються за рахунок оксидів заліза руди і скрапу:

3Si + 2Fe₂O₃ → 3SiO₂ + 4Fe;

3Mn + Fe₂O₃ → 3MnO + 2Fe;

6P + 5Fe₂O₃ → 3P₂O₅ + 10Fe;

3C + Fe₂O₃ → 3CO + 2Fe.

Cірка видаляється чере взаємодію сірчистого заліза з вапном:

FeS + CaO → FeO + CaS.

SiO₂,MnO,P₂O₅,CaOта сульфід СаSутворюють шлак.

Для інтенсифікації процесу плавлення і окислення домішок ванну продувають киснем. Продувка в 2…3 рази скорочує тривалість процесу.

Після плавлення шихтиперіодкипіння ванни: вуглець окислюється, коли його вміст досягає заданого, а кількість сірки і фосфору зменшиться до мінімуму, кипіння припиняють іпочинають розкисленнясталі у печі феромарганцем, феросиліцієм і алюмінієм. Завершують розкислення сталі при випуску її із печі алюмінієм і феросиліцієм усталерозливному ковші.

10 т/м²за добу, витрати палива при скрап-рудному процесі – 120…180 і при скрап-процесі – 170…250 кг/т.

3.4. Виробництво сталі в електропечах

В електричних печах легко регулюється нагрівання шихти зміною сили струму; створюють над розплавом захисну атмосферу: окисну, нейтральну або вакуум; розплавлена шихта нагрівається до вищої температури, а це дає можливість легувати сталі тугоплавкими металами (W,Mo,Nb); сталь значно містить менше шкідливих домішок (фосфору, сірки, азоту).

Металургійні електричні печі поділяють на дугові й індукційні.

4.1. Електродугова сталеплавильна піч

Електродугова сталеплавильна піч (рис. 3.) – стальний циліндр 4 зі скошеним дном, футерований вогнетривкою цеглою 1. У корпусі є завантажувальне вікно 7 й отвір з жолобом 2. Зверху склепіння 5 з отворами для графітизованих електродів 6.За допомогою механізму 8 піч може нахилятись для завантаження або зливання сталі і шлаку.

Джерело тепла – електрична дуга, яка виникає між електродами 6 і шихтою 3. На елетроди подається струм напругою 200...600 В і силою 1...10 кА. об’єм 0,5...400 т.

Виплавляють з окисленням і без окислення домішок.

Плавлення з окисленнямдля одержання вуглецевих сталей. Шихта: брухт, переробний чавун, кокс для навуглецьовування і 2...З % вапно. Плавка два періоди: окислювальний і відновлювальний.

Рис. 3.4. Схема будови електродугової печі

Під час окислювальногоSi,Mn,C,Feокислюються киснем і разом з вапном утворюють шлак, за допомогою оксиду кальцію шлак зв'язує і виводить фосфор.

Відновлювальний періодвключає розкислювання сталі, виведення сірки і доведення вмісту всіх компонентів до необхідного. У піч подають флюс - суміш вапна, плавикового шпату СаF, молотого коксу і феросиліцію.

FеО + С → Fе + СО;

2FеО + Sі → Fе + SіO₂.

Вміст оксиду заліза починає дифундувати із металу в шлак. Відновлення відбувається у шлаку і на межі шлак - метал. метал не забруднюється неметалевими домішками (SіO₂, МnО, Аl₂О₃), як при звичайному розкисленні.

Завдяки великому вмісту в шлаку оксиду СаО виводиться з металу сірка.

У кінці відновлювального періоду, якщо це необхідно, сталь остаточно розкислюють феросиліцієм або алюмінієм.

Плавлення без окисленнязастосовують для одержання легованої сталі зі скрапу і відходів. виробництво зводиться та до введення при деяких компонентів.