Виробництво спиш в електропечах

Електрометалургійний спосіб виробництва сталі почали викорис­товувати на початку XX ст. Цим способом сталь виплавляють у дугових і індукційних електропечах. В них досягають високих температур, що перевищують 2000 °С. Це дає змогу виплавляти сталі і сплави будь-яко­го складу.

В дугових та індукційних печах виплавляють електросталь, яка має високі якісні показники, але є дорогою, тому що процес потребує ба­гато електроенергії.

В дугових печах застосовують трифазні печі прямого нагрівання, які виготовлені з товстолистової сталі (рис. 11.3).

Усередині піч викладена вогнетривом. Склепіння печі 4 змінне і має отвори для електродів 3 (вуглецевих або графітових), які можуть підніматися і опускатися спеціальним механізмом. Кількість електродів відповідає кількості фаз електроструму. Завантаження шихти здійснюють через вікно 5, готову сталь виливають через випускний отвір 2.

Електрична дуга 1 запалюється між електродами і металевою ших­тою. Місткість електродугових печей 25 – 200 т, тривалість плавки залежить від об'єму та сорту сталі і становить 2 – 6 годин. До складу шихти входять: стальний брухт, відхо­ди сталеплавильного виробництва, залізна руда, окалина (для окис­лення домішок), флюси.

Технологія виплавлення сталі в дугових печах включає такі опе­рації:

• заправлення подини;

• завантаження шихти;

• опускання електродів;

• розплавлення шихти, окислення домішок;

• зливання шлаку;

• кипіння розплаву;

• випускання готової сталі.

Плавлення в індукційних печах виконують з використанням добірного скрапу (з малою кількістю домішок фосфору і сірки та од­норідним хімскладом).

Цим способом отримують так звані індукційні, високолеговані маловуглецеві сталі високої якості та сплави особливого призначення.

Недоліки індукційних печей – малий об'єм тигля (5—25 т), малий термін використання (до ста разів), велика вартість електричного обладнання, великі витрати електричної енергії, а загалом висока собі вартість сталі.

Безчавунне виробництво сталі

Світова металургія дедалі ширше використовує технологію безчавунного виробництва сталі методом прямого відновлення заліза з руд та його навуглецювання.

Відновлення відбувається з руд у твердому стані завдяки здатності заліза відновлюватись воднем (Н₂), а також монооксидом вуглецю (СО) за температури 750 – 800 °С (температура плавлення заліза і заліз­ної руди близько 1540 °С). Реакції процесу такі:

Fе₂O₃ + 3Н₂ = 2Fе + 3Н₂O

Fе₂O₃ + 3СO = 2Fе + ЗСO₂.

Очищення сталі від домішок, які покращують її якісні властивості, називають рафінуванням. Його здійснюють у розплаві у ковшах од­разу після випуску з агрегату при виконанні операцій: вакуумування; продування інертними газами; перемішування з синтетичними флю­сами або переплавом у печах.

Рафінування сталі методом переплавлення поліпшує якість сталі, структуру отриманих з неї виливків, зменшує в них вміст кисню в 1,5 – 2 рази, сірки – 2 – 3 рази. Це дозволяє поліпшити корозійну стійкість рафі­нованої сталі і збільшити довговічність виробів з неї.