Производство стали (стр. 2 из 2)

Для производства стали наиболее часто применяют дуговые трехфазные электрические печи с вертикальными графитированными электродами и непроводящим подом. Ток, нагревающий ванну в этих печах, проходит по цепи электрод—дуга—шлак—металл—шлак—дуга— электрод. Вместимость таких печей достигает 400 т.

Печь состоит из металлического кожуха цилиндрической формы и сферического дна (рис. ). Подобно мартеновским, дуговые печи могут быть кислыми и основными. В основных печах подину выкладывают из магнезитового кирпича, сверху которого наносят набивной слой из магнезита пли доломита (150—200 мм). В кислых печах применяют динасовый кирпич и набивку из кварцита на жидком стекле.

Рис. . Схема дуговой электропечи

1 - выпускной желоб; 2 - дверка; 3 -свод; 4 - три электрода; 5 - опорные ролики; 6 - металл; 7 - электродвигатель для наклона печи

В цилиндрической части печи имеется рабочее окно и выпускное отверстие с желобом. Электрические печи имеют механизмы для наклона печи на 40—45° в сторону выпускного отверстия для слива металла и на 10—15° в сторону рабочего окна для скачивания шлака. Свод печи обычно сферический, и через него опускают в печь три цилиндрических электрода. Рядом с печью помещены механизмы для подъема электродов и понижающий трансформатор, питающий печь электроэнергией. Мощность трансформатора зависит от размеров и емкости печи. Например, 10-тонные печи имеют трансформатор мощностью 3,5 MB-А, а 250-тонные печи— трансформатор мощи остью 65 MB- A. Трансформатор печи имеет на низкой стороне несколько ступеней напряжения (3—12), переключая которые, можно регулировать энергетическую нагрузку электродов.

Небольшие печи загружают через окно (с помощью мульд и завалочной машины), а печи емкостью более 5 т, как правило, через свод (с помощью загрузочной бадьи или сетки).

На 1 т выплавляемой углеродистой стали расходуется 500—700 кВт-ч, на 1 т легированной стали —до 1000 кВт-ч.

Выплавка стали в индукционных печах

Выплавку стали в индукционных печах применяют в черной металлургии значительно реже, чем в дуговых, и используют обычно печи без железного сердечника, состоящие из индуктора в виде катушки (из медной трубки, охлаждаемой водой), которая служит первичной обмоткой, окружающей огнеупорный тигель, куда загружают плавящийся металл, рис. .

Рисунок. . Схема индукционной печи для выплавки стали:

1- тигельиз огнеупорных материалов; 2 - водоохлаждаемый индуктор; 3 - желоб для выпуска плавки; 4- сталеразливочный ковш; 5- металл; 6 - вихревые токи

При пропускании тока через индуктор в металле, находящемся в тигле, индуктируются мощные вихревые токи, что обеспечивает нагрев и плавление металла. Шихтовые материалы загружают сверху. Для выпуска плавки печи наклоняют в сторону сливного желоба. Так как в индукционных печах теплота возникает в металле, шлак в них нагревается только через металл. Вместимость современных индукционных печей достигает в отдельных случаях 15 т.

Плавку проводят методом переплава, используя отходы соответствующих легированных сталей или чистый по сере и фосфору углеродистый скрап и ферросплавы. В конце периода плавления на металл загружают флюс, необходимый для образования шлакового покрова. В кислых печах в качестве флюса используют бой стекла и другие материалы, богатые SiO₂. В основных печах применяют известь и плавиковый шпат. Шлаковый покров защищает металл от окисления и насыщения газами атмосферы, уменьшает потери тепла.

Крупные печи могут работать на переменном токе с промышленной частотой 50 периодов; для более мелких необходимы генераторы, работающие на частоте 500—2500 периодов в секунду. Выплавка стали из чугуна в индукционных печах распространения не получила, так как окисление и рафинирование с помощью шлака в них почти невозможно. Эти печи с успехом используют для переплавки чистых легированных сталей, так как высокая температура, возможность работы в вакууме и отсутствие науглероживания металла электродами дают возможность получить в них стали с малым содержанием углерода и различные сложные сплавы, к которым предъявляются повышенные требования.

Получение стали в дуговых электрических печах имеет неоспоримые преимущества, важнейшие из которых — очень высокое качество получаемой стали, возможность выплавлять любые марки стали, включая высоколегированные, тугоплавкие и жаропрочные. Электрические печи обеспечивают минимальный угар железа по сравнению с другими сталеплавильными агрегатами и, что особенно важно, минимальное окисление дорогостоящих легирующих присадок благодаря нейтральной атмосфере в печи. Следует отметить удобство регулирования температурного режима и легкость обслуживания этих печей.

Недостатком выплавки стали в дуговых электрических печах является потребность в большом количестве электроэнергии и высокая стоимость передела, так как на 1 т стали при твердой завалке расходуют 600—950 кВт-ч электроэнергии. Поэтому дуговые электрические печи пока применяют главным образом для получения высоколегированных и других дорогих сортов стали, предназначенных для ответственных изделий.

Контрольные вопросы

1. Какое влияние оказывает углерод на свойства стали?

2. Расскажите о влиянии серы и фосфора на свойства стали.

3. Расскажите о влиянии углерода и случайных примесей на свойства углеродистой стали.

4. По каким признакам классифицируют стали?