- •1(1). Определение металлов. Понятие о кристаллических решетках. Структура металлов в твердом, жидком, парообразном состояниях и в виде плазмы.
- •2(2). Электролиз расплавленных солей
- •2(1). Промышленная классификация металлов в элементарном состоянии. Основные виды металлических сплавов.
- •3(1). Представления о природных минералах
- •4(1). Производство металлических материалов методами пиро- и гидрометаллургии
- •4(2). Электролиз водных растворов
- •3(2). Металлотермия
- •5(1). Классификация металлургических технологий
- •6(1). Применение химической термодинамики и кинетики в теории металлургических процессов
- •6(2). Автоклавное восстановление металлов из растворов газами
- •5(2). Цементация
- •7(1). Гомогенные и гетерогенные металлургические системы
- •8(1). Явление массопереноса. Молекулярная и конвективная диффузия
- •8(2). Характеристика и структура металлургических предприятий интегрированного типа (с полным циклом), мини- и микрозаводов.
- •7(2). Металлургические производственные комплексы. Их место в народном хозяйстве.
- •9(1). Представление об энергии активации
- •10(1). Поверхностные явления
- •10(2). Общая схема доменной плавки
- •9(2). Подготовка железорудного сырья к плавке
- •11(1). Основы теории горения топлива
- •12(1). Металлические и шлаковые расплавы металлургических систем, их характеристики и физико-химические свойства
- •12(2). Кислородно-конвертерный процесс
- •11(2). Внедоменные способы получения железа (бескоксовая металлургия)
- •13(1). Строение жидких металлических и шлаковых расплавов, поведение в них примесей
- •14(1). Диаграмма состояния «железо-углерод»
- •14(2). Электросталеплавильное производство
- •13(2). Мартеновский процесс
- •15(1). Физико-химические процессы, протекающие при кристаллизации металлических расплавов
- •16(1). Термодинамические и кинетические закономерности зарождения твердой фазы в расплаве
- •16(2). Внеагрегатная обработка стали (внепечное рафинирование)
- •15(2). Специальная электрометаллургия
- •17(1). Усадочные явления при кристаллизации металлических расплавов
- •18(1). Дендритная и зональная ликвация. Химическая и физическая неоднородность слитка
- •18(2). Классификация и маркировка стали
- •17(2). Десульфурация, дефосфорация, раскисление и легирование стали
- •19(1). Структурные превращения при охлаждении металлов и сплавов в твердом состоянии. Представления о термической обработке металлов и сплавов.
- •20(1). Общие сведения о железе, чугунах, сталях и сплавах
- •20(2). Разливка стали в изложницы и на машинах непрерывного литья заготовок (мнлз)
- •19(2). Современные способы разливки стали
- •21(1). Основные виды металлопродукции из черных металлов
- •22(2). Обработка металлов давлением
- •21(2). Газы и неметаллические включения в стали
- •23(1). Оценка запасов месторождений железорудного сырья
- •24(1). Характеристика железных руд
- •24(2). Основные тенденции и перспективы развития прокатного производства
- •23(2). Основные тенденции и перспективы развития доменного производства и бескоксовой металлургии
- •25(1). Топливо и флюсы металлургического назначения
- •25(2). Основные тенденции и перспективы развития сталеплавильного производства
14(2). Электросталеплавильное производство
Современное сталеплавильное производство представлено 3-мя видами процессов: кислородно-конвертерным, электросталеплавильным и мартеновским.
Выплавку стали в электропечи впервые осуществили в 1900г. во Франции.
Электросталеплавильное производство сегодня занимает второе место и его доля к 2010 году достигнет 40% от общемирового объема выплавки. В настоящее время эта доля – 33-35%.
В состав электросталеплавильного производства входят методы специальной электрометаллургии: открытая индукционная плавка (ОИП); вакуумная индукционная плавка (ВИП); электрошлаковый переплав (ЭШП); вакуумный дуговой переплав; плазменный дуговой переплав; лазерная плавка, СВЧ – плавка, оптическая плавка.
Основные достоинства электропечей заключается в возможности: быстро нагреть металл, что позволяет вводить в печь большие количества легирующих добавок, иметь в печи восстановленную атмосферу и безокислительные шлаки, что предопределяет малый угар легирующих элементов, плавно и точно регулировать температуру металла, более полно, чем в других печах раскислять металл, получая его с низким содержанием неметаллических включений, получать сталь с низким содержанием серы.
В качестве источника энергии используется электрическая дуга прямого или косвенного воздействия. Электрическая дуга – это газовый разряд.
Электрическая дуга прямого воздействия горит между электродами и металлом, который расплавляется в электросталеплавильной печи. Электрическая дуга косвенного воздействия возникает между 2-мя электродами и под действием излучения от дуги происходит плавление металла в электропечи косвенного нагрева.
Первый вариант используется наиболее часто при выплавке стали, второй вариант чаще используется при выплавке цветных, более легкоплавких сплавов.
В качестве источника энергии используют электрогенераторы и трансформаторы, подключенные к линии электропередач (ЛЭП).
Подключение электропечей к сетям осуществляют при помощи кабелей, выдерживающих высокие токи и напряжения. Со стороны трансформатора, обеспечивающего низкое напряжение и высокие токи, сеть называется «короткой сетью», и она должна быть по протяженности минимальной с тем, чтобы обеспечивать наименьшие потери при передаче электроэнергии от трансформатора к электроду. С «высокой» стороны трансформатора имеется высоковольтное коммутационное оборудование, с помощью которого производят включение и отключение печи от сети.
Для выплавки стали используют печи переменного и постоянного тока. Чаще всего применяют трехфазную печь переменного тока, которая состоит из корпуса (кожуха), огнеупорной футеровки, свода, трех электродов, подключенных через короткую сеть к электропечному трансформатору. Крепление короткой сети и электродов осуществляют при помощи электрододержателя. Электроды устанавливают в своде печи.
Печи бывают с выкатывающейся ванной и с поворачивающимся сводом. Эти печи устанавливаются на спец. салазках (сегментах), которые крепятся на фундаменте. В качающихся печах наклон осуществляют для выпуска стали через летку и желоб, а также для выпуска шлака через рабочее окно, или желоб. Наклон печи в ту или иную сторону производят при помощи гидропривода, состоящего из электродвигателей и гидроцилиндров.
Свод электропечи крепят на спец. Г-образном или П-образном портале. С помощью Г-образного портала свод печи поднимают и отводят в сторону при загрузке шихты в печь. При П-образном портале свод приподнимают и рабочая часть печи выкатывается из-под свода для загрузки шихты.
В настоящее время широко применяют стационарные электропечи с эркерным выпуском металла и шлака из печи. Выпуск стали производят через отверстие в центре подины печи. Достоинством этих печей является высокая надежность эксплуатации.
Этапы плавки:
1. Подготовка печи к плавке (осмотр дровки, ремонт футеровки).
2. Загрузка шихты. Шихту используют, как правило, твердую.
3. Расплавление завалки. В этот период включают электрический ток и с помощью дуги расплавляют шихту.
4. Окисление примесей. В этот период используют кислород (газообразный и в виде жел. руды) для окисления углерода, кремния, марганца и др. шлак окислительного периода плавки, как правило, скачивают начисто для того, чтобы исключить попадание вредных примесей на последующих этапах плавки.
5. Восстановительный период. Наводят новый восстановительный шлак, производят легирование стали присадкой ферросплавов, металлических материалов, а также раскисление и доводку стали до заданного химического состава.
6. Выпуск стали производят через летку и желоб электропечи, расположенной в подине печи или в нижней части стенки.