§ 4. Выплавка стали в кислых дуговых электропечах

Электрические печи с кислой футеровкой обычно используют в литейных цехах при выплавке стали для фасонного литья. Емкость их колеблется от 0,5 до 6–Ют.

Широкое распространение кислых электропечей в литейных цехах связано с тем, что кислая футеровка более термо-

472

стойка, чем основная, что позволяет эксплуатировать печь с перерывами, требуемыми по условиям работы многих литейных цехов (работа в одну или две смены).

Преимуществом кислых печей по сравнению с основными является более высокая стойкость футеровки; наряду с этим стоимость кислых огнеупоров примерно, в 2,5 раза ниже стоимости основных. Поскольку при плавке стали для фасонного литья восстановительный период обычно отсутствует, длительность плавки в кислой печи меньше, чем в основной печи той же емкости; по этой причине, а также в связи с меньшей теплопроводностью кислой футеровки, более низким является и расход электроэнергии.

Основным недостатком кислых печей является то, что во время плавки из металла не удаляются сера и фосфор.

Завалка и расплавление шихты. Шихту составляют таким образом, чтобы содержание углерода по расплавлении на 0,15–0,20 % превышало содержание углерода в выплавляемой стали.

Для повышения содержания углерода в шихту, наряду со стальным ломом, вводят кокс, электродный бой или чугун. Поскольку фосфор и сера под кислым шлаком не удаляются, используемый стальной лом должен содержать фосфора и серы примерно на 0,01 % меньше, чем допускается в выплавляемой стали. Металлический лом не должен быть ржавым, так как оксиды железа, растворяя кремнезем футеровки пода, разрушают ее. В остальном требования к шихтовым материалам и порядку загрузки их в печь такие же, как и при основном процессе.

Плавление в кислой печи длится 50–70 мин и протекает примерно так же, как и в основной печи. В период плавления происходит окисление кремния, марганца, железа, углерода. Образующиеся оксиды принимают участие в формировании шлака.

Поскольку количество этих оксидов сравнительно невелико, в печь во время плавления забрасывают шлак от предыдущей плавки, сухой песок, формовочную землю и известняк, чтобы покрыть металл шлаком и уменьшить угар составляющих шихты.

К моменту расплавления шихты шлак имеет следующий состав, %: 40-50 SiO₂; 15-30 FeO; 10-30 MnO; 2-6 А1₂О₃; 5-15 прочие оксиды.

473

Окислительный период. Задачами окислительного периода при кислой плавке являются дегазация металла за счет кипения и нагрев металла.

За время периода окисляется 0,10–0,20 % углерода. Его окисление идет преимущественно за счет оксидов железа, содержащихся в шлаке. Благодаря высокому содержанию FeO в шлаке окисление углерода и вызываемое им кипение ванны начинаются без присадок окислителей, когда металл будет достаточно нагрет. При необходимости для интенсификации кипения присаживают железную руду порциями не более 0,2 % от массы металла каждая. Кипение можно интенсифицировать и небольшими присадками извести. Вводимый при этом оксид кальция вытесняет из содержащихся в шлаке силикатов оксид железа как более слабый основной оксид и тем самым высвобождает FeO, повышая окислительную способность шлака.

По мере окисления углерода содержание оксида железа в шлаке уменьшается, а содержание SiO₂ за счет разъедания футеровки возрастает; к концу окислительного периода оно составляет 55–60 %. При высоком содержании SiO₂ в шлаке и высокой температуре начинается восстановление .кремния по эндотермической реакции:

(SiO₂) + 2[С] = [Si] + 2CO.

Содержание кремния в металле в конце окислительного периода может достигать 0,2–0,4 %.

Раскисление стали. При выплавке стали для фасонного литья восстановительный период отсутствует, и сталь раскисляют осаждающим методом. Если содержание кремния в металле ниже, чем требуется в выплавляемой стали, то за 7–10 мин до выпуска в печь присаживают ферросилиций. Ферромарганец вводят либо в печь (за 3–5 мин до выпуска), либо в ковш. Алюминий для окончательного раскисления вводят в ковш.