5.2.2. Кислый процесс.

По сравнению с основным процессом кислый процесс обладает следующими преимуществами:

– меньшими тепловыми потерями и более низким расходом электроэнергии;

– большой стойкостью футеровки и меньшим расходом огнеупоров;

– меньшей стоимостью и дефицитностью огнеупорных материалов;

– более высокой производительностью.

К недостаткам кислого процесса следует отнести:

– необходимость применения исходных материалов чистых по сере и фосфору;

– трудность выплавки стали с регламентируемым в небольших пределах содержанием кремния.

Главной особенностью кислого процесса электроплавки является ведение процесса под шлаком, содержащим до 65% кремнезема. Под таким шлаком фосфор и сера не удаляются; шихта, используемая при кислом процессе, в связи с этим должна содержать на 0,01% меньше фосфора и серы, чем готовая сталь.

Наименьшие продолжительность плавки и расход электроэнергии достигаются при использовании в шихте 70...75% крупной шихты и 25...30% мелкой, в которую можно вводить 10...12% стружки.

В литейном производстве в основном используют кислые печи емкостью до 10 т, наибольшее распространение получили печи емкостью 1,5; 3 и 5 т, мощность трансформаторов соответственно 900, 1500 и 2250 кВа, вторичное напряжение 200…220 В.

Глубина ванны в кислой электрической печи больше, чем в основной. Чем глубже ванна при прочих равных условиях, тем меньше, чем у основных печей, диаметр кожуха, тепловые потери и расход электроэнергии.

При кислой электроплавке, так же как и при мартеновской, применяют кремневосстановительный и активный процессы. Активный процесс имеет преобладающее значение. Иногда применяют промежуточный процесс – с обязательным окислением и последующим восстановлением кремнезема.

При активном процессе содержание углерода в стали после расплавления может превысить требуемое на 0,1…0,3%. При этом почти все количество железной руды может быть введено в завалку (до 1% веса завалки).

При наличии в шихте хрома и повышенного количества кремния руду присаживают в печь во время плавления шихты в собирающийся на поду расплавленный металл.

При кислом процессе плавки интенсивное кипение ванны оказывает на качество стали не меньшее влияние, чем при основном.

Плавка с окислением, при которой за 25...30 мин кипения окисляются 0,15...0,20% углерода, обеспечивает хорошую дегазацию стали, освобождая ее от различных включений, и предупреждает брак по ситовидной пористости из-за наличия в расплаве повышенного количества водорода.

Интенсивное кипение ровными пузырями по всей поверхности расплава может быть достигнуто присадкой небольших порций руды в металл, нагретый до высокой температуры.

Чтобы предупредить восстановление кремния во время кипения расплава, в шлак добавляют мелкораздробленный известняк, понижающий в нем концентрацию кремнезема.

Шлак окислительного периода рекомендуется удалять только при выплавке ответственных марок стали после окончания чистого кипения. После получения нормального шлака, характеризующегося светло-зеленым, светло-голубым или дымчатым цветом, приступают к раскислению стали. Предварительное раскисление производят ферросилицием или силикомарганцем. Ферромарганец, с целью снижения угара марганца, рекомендуется присаживать в ковш. Окончательное раскисление произ­водят алюминием, который вводят в сталь во время выпуска ее из печи.

Ответственной задачей при проведении любого процесса электродуговой плавки является определение и соблюдение оптимального электрического режима, особенно во время расплавления шихты. Электрическая аппаратура при этом работает в очень напряженном режиме. При правильном электрическом режиме наименьшему удельному расходу электроэнергии соответствует некоторая оптимальная сила (мощность) тока I_опт, при которой в условиях достаточно интенсивного плавления величина cos φ составляет 0,85...0,90. В печах средней емкости, используемых в литейных цехах, наименьший расход электроэнергии в период плавления обычно соответствует средней мощности 1200...1300 кВт.