§ 14. Технико-экономические показатели работы электродуговых печей

Зависят от мощности трансформатора, способа загрузки шихты, марки стали, способа выплавки и др. Средняя продолжительность плавки без применения кислорода составляет 5 – 6,5 ч. Расход электроэнергии 750 – 850 кВт∙ч / т.

В электропечах выплавляют качественные стали с низким содержанием вредных примесей (особенно серы), включая высоколегированные и специальные стали.

§ 15. Устройство индукционных печей

Индукционная печь отличается от дуговой способом подвода энергии к расплавленному металлу. Индукционная печь работает примерно так же, как обычный трансформатор: имеется первичная катушка (индуктор), вокруг которого при пропускании переменного тока создается переменное магнитное поле. Магнитный поток создает во вторичной цепи (загруженном металле) переменный ток (ток Фуко), под влиянием которого нагревается и расплавляется металл. Индукционные печи имеют емкость от 50 кг до 10 т и более.

Тигельная индукционная печь состоит из немагнитного каркаса, внутри которого монтируется индуктор и огнеупорный плавильный тигель. Индуктор печи выполнен в виде катушки с определенным числом витков медной трубки, внутри которой циркулирует охлаждающая вода.

Рис.

1. огнеупорный плавильный тигель;

2. индуктор;

3. расплавленный металл

Металл загружается в тигель, который является вторичной обмоткой. Переменный ток вырабатывается в машинных или ламповых генераторах. Подвод тока от генератора осуществляется посредством гибкого кабеля или медных шин. Мощность и частота тока определяется емкостью плавильного тигля и составом шихты. Обычно в индукционных печах используется ток с частотой 500 – 2500 Гц. Мощность генератора выбирают из расчета 1,0 – 1,4 кВт / кг шихты. Плавильные тигли изготавливают из кислых или основных огнеупоров.

§ 16. Работа индукционных печей

В индукционных печах сталь выплавляют методом переплава шихты. Угар легирующих элементов при этом получается очень небольшим. Шлак в тигле образуется при загрузке шлакообразующих компонентов на поверхности расплавленного металла. Температура шлака во всех случаях меньше температуры металла, так как шлак не обладает магнитной проницаемостью и в нем не индуцируется ток. Для выпуска стали из печи тигель наклоняют в сторону сливного носка.

В индукционных печах нет электродов, поэтому металл не науглероживается. Под действием электромагнитных сил металл в тигле циркулирует, что ускоряет химические реакции и способствует получению однородного металла.

Индукционные печи применяют для выплавки высоколегированных сталей и сплавов особого назначения, имеющих низкое содержание углерода и кремния. Для получения высококачественной стали индукционную печь помещают в камеру, внутри которой создают вакуум или атмосферу из газов регулируемого состава.

§ 17. Разливка стали

Устройство сталеплавильного ковша

Сталь выпускают из сталеплавильного агрегата в хорошо разогретый сталеразливочный ковш.

Металлический кожух ковша имеет снаружи стальное кольцо с цапфами для захвата крюком мостового крана. Изнутри ковш футерован шамотным кирпичом. В днище ковша вставлен стакан с отверстием для выпуска стали. Отверстие в стакане закрывается огнеупорной пробкой, навинченной на стальной стержень стопора, защищенного огнеупорными кольцами. Стопор поднимается и опускается вручную с помощью системы рычагов и опорных приспособлений или с помощью электромагнитов.

Емкость ковша выбирают такой, чтобы он вмещал всю плавку и некоторое количество шлака для тепловой изоляции металла.

Рис.

1. металлический кожух;

2. футеровка;

3. стакан;

4. огнеупорная пробка;

5. стальной стержень;

6. огнеупорные кольца;

7. шлак.

Сталь разливают по изложницам для получения слитков или в формы для получения фасонного литья.

Изложницы

Изложницы для получения стальных слитков изготавливают из чугуна. Они представляют собой сквозные толстостенные сосуды, а иногда сосуды, открытые сверху. Изложницы имеют квадратное, круглое, прямоугольное или др. сечение.

Практикой установлено определенное соотношение между высотой и поперечным сечением изложниц: высота в 5 – 6 раз больше размера поперечного сечения. Сквозную изложницу ставят на массивный поддон. Стенки изложницы имеют небольшую конусность для облегчения выемки слитков. В сталелитейных цехах получают слитки массой от 100 кг до 250 т и более. Слитки, направляемые в прокатные цехи, имеют массу 6 – 8 т.

Разливка стали сверху

Применяют два способа разливки стали: сверху и снизу.

При разливке стали сверху каждую изложницу заполняют сталью. Ковш при помощи мостового крана устанавливают так, чтобы отверстие стакана находилось в центре поперечного сечения изложницы.

Такую разливку применяют для получения крупных слитков.

При разливке стали сверху наблюдается меньше неметаллических включений.

Рис.

1. ковш;

2. изложница;

3. массивный поддон.

Сифонная разливка стали

(разливка снизу)

При сифонной разливке сталь из ковша 5 заливается в центральную трубу 3, выложенную шамотными трубками, и поступает одновременно в целый ряд изложниц 1 через каналы, составленные из шамотных пустотелых кирпичей 4 (сифонный припас), собранных в чугунном поддоне 2.

Рис.

1. изложницы;

2. чугунный поддон;

3. центральная труба;

4. каналы из пустотелых кирпичей;

5. ковш;

6. прибыльная подставка;

7. футеровка подставки.

Жидкая сталь в изложнице по мере охлаждения уменьшается в объеме, т. е. происходит усадка. В первую очередь затвердевает та часть слитка, которая прилегает к стенкам изложницы, внутренняя часть его некоторое время остается жидкой. Это приводит к образованию усадочной раковины. Чтобы уменьшить ее образование, нужно замедлить охлаждение стали в верхней части изложницы. Для этого применяют прибыльные надставки 5, которые являются продолжением изложницы.

Они имеют коническую форму и изнутри футеруются.

В надставке сталь затвердевает в последнюю очередь и основная часть усадочной раковины получается в прибыльной части слитка, которая впоследствии отрезается.

При сифонной разливке поверхность слитка получается более чистой, но в металле содержится повышенное количество неметаллических включений. Применяется для мелких и средних слитков.

Непрерывная разливка стали

Большая экономия металла (более 10 %) получается при непрерывной разливке стали. При этом качество стали также получается выше. Это обусловлено тем, что при этом способе разливки вся жидкая сталь затвердевает в виде одного непрерывного слитка, соответственно и усадочная раковина получается одна на всю плавку.

Рис.

1. ковш;

2. промежуточное устройство;

3. кристаллизаторы;

4. слиток;

5. ролики;

6. охлаждение воздухом;

7. охлаждение водой;

8. газовая резка;

9. слиток мерной длины.

При непрерывной разливке жидкая сталь из ковша 1 поступает в промежуточное устройство 2 и дальше в охлаждаемые водой кристаллизаторы 3. В каждом из кристаллизаторов имеется стальная затравка, задерживающая первые порции жидкой стали. При соприкосновении жидкого металла с затравкой начинается быстрое затвердевание стали. При этом сталь приваривается к затравке и вытягивается вместе с ней роликами 5. Затвердевание непрерывно движущегося слитка 4 ускоряется при прохождении его через зону вторичного охлаждения водой 7 и воздухом 6. В нижней части установки слиток разрезается передвигающейся синхронно с ним газорезкой 9, которые по конвейеру через приемный стол поступают в прокатный цех.

Слитки, полученные непрерывной разливкой, имеют плотную мелкозернистую структуру, в них нет усадочных раковин, меньше неметаллических включений, при этом выход продукции на 8 – 10 % выше, чем при разливке стали в изложницы.

26