“ехн≥чн≥ науки > ¬иробництво чавуну ≥ стал≥

“ому що сталь виплавл¤Їтьс¤ п≥д шаром кислого шлаку з низьким зм≥стом в≥льного закису зал≥за, цей шлак захищаЇ метал в≥д насиченн¤ киснем. ѕеред випуском з печ≥ в стал≥ м≥ститьс¤ менше розчиненого кисню, чим у стал≥, виплавленоњ при основному процес≥.

ƒл¤ ≥нтенсиф≥кац≥њ мартен≥вського процесу пов≥тр¤ збагачують киснем, що подаЇтьс¤ в смолоскип полум'¤. ÷е дозвол¤Ї одержувати б≥льш висок≥ температури в смолоскип≥ полум'¤, зб≥льшувати њњ випром≥нювальну здатн≥сть, зменшувати к≥льк≥сть продукт≥в гор≥нн¤ ≥ завд¤ки цьому зб≥льшувати теплову потужн≥сть печ≥.

 исень можна вводити й у ванну печ≥. ”веденн¤ кисню в смолоскип ≥ у ванну печ≥ скорочуЇ пер≥оди плавки ≥ зб≥льшуЇ продуктивн≥сть печ≥ на 25-30%. ¬иготовленн¤ хромомагнезитових звод≥в зам≥сть динасових дозвол¤Ї зб≥льшувати теплову потужн≥сть печей, зб≥льшити м≥жремонтний пер≥од у 2-3 рази ≥ п≥двищити продуктивн≥сть на 6-10%.

3.3. ¬иробництво стал≥ в електричних печах

ƒл¤ виплавки стал≥ використовують електричн≥ печ≥ двох тип≥в: дугов≥ й ≥ндукц≥йн≥ (високочастотн≥). ѕерш≥ з них одержали б≥льш широке застосуванн¤ в металург≥йн≥й промисловост≥.

ƒугов≥ печ≥ мають Їмн≥сть 3 - 80 т ≥ б≥льш. Ќа металург≥йних заводах установлюють печ≥ Їмн≥стю 30 Ц80 тонн. ¬ електричних печах можна одержувати дуже висок≥ температури (до 2000( «), розплавл¤ти метал з високою концентрац≥Їю тугоплавких компонент≥в мати, мати основний шлак, добре очищати метал в≥д шк≥дливих дом≥шок, створювати в≥дбудовну чи атмосферу вакуум (≥ндукц≥йн≥ печ≥) ≥ дос¤гати високого розкисленн¤ ≥ дегазац≥њ металу.

Ќагр≥ванн¤ ≥ розплавлюванн¤ шихти зд≥йснюЇтьс¤ за рахунок тепла, випром≥нюваного трьома електричними дугами. ≈лектричн≥ дуги утвор¤тьс¤ в плавильному простор≥ печ≥ м≥ж вертикально п≥дв≥шеними електродами ≥ металевою шихтою.

ƒугова п≥ч маЇ наступн≥ основн≥ частини: зварений чи клепаний кожух цил≥ндричноњ форми, з≥ сфероидальним днищем; подини ≥ ст≥нок; зн≥мне аркове склеп≥нн¤ з отворами дл¤ електрод≥в; механ≥зм дл¤ закр≥пленн¤ вертикального перем≥щенн¤ електрод≥в; дв≥ опорн≥ станини; механ≥зм нахилу печ≥, що дозвол¤Ї повертати пекти при випуску стал≥ по жолоб≥ й уб≥к завантажувального в≥кна дл¤ скачуванн¤ шлаку.

” сталеплавильних печах застосовують вуг≥льний ≥ граф≥туванн¤ електроди. ƒ≥аметр електрод≥в визначаЇтьс¤ потужн≥стю споживаного струму ≥ складаЇ 350 Ц 550 мм. ” процес≥ плавки нижн≥ к≥нц≥ електрод≥в згор¤ють. “ому електроди поступово опускають ≥ в необх≥дних випадках нарощують зверху.

“ехнолог≥¤ виплавки стал≥ в дугових печах. ¬ електричних дугових печах високо¤к≥сну вуглеводневу чи леговану сталь. «вичайно дл¤ виплавки стал≥, застосовують шихту у твердому стан≥. “верду шихту в дугових печах з основний футеровкою використовують при плавц≥ стал≥ з окислюванн¤м шихти ≥ при переплавл¤нн≥ металу без окислюванн¤ шихти.

“ехнолог≥¤ плавки з окислюванн¤м шихти в основн≥й дугов≥й печ≥ под≥бна≥ технолог≥њ плавки стал≥ в основних мартен≥вських печах (скрапам-процесам). ѕ≥сл¤ заправленн¤ падини в п≥ч завантажують шихту. —ередн≥й зм≥ст вуглецю в шихт≥ на 0,5 Ц0,6% вище, н≥ж у готов≥й стал≥. ¬углець вигораЇ ≥ забезпечуЇ гарне кип≥нн¤ ванни. Ќа подину печ≥ завантажують др≥бний сталевий брухт, пот≥м б≥льш великий. ”кладати шихту в печ≥ треба щ≥льно. ќсобливо важливо добре укласти шматки шихти в м≥сц≥ перебуванн¤ електрод≥в. Ўихту в дугов≥ печ≥ малоњ ≥ середньоњ Їмност≥ завантажують чи мульдами лотками через завалочне в≥кно, а в печ≥ великоњ Їмност≥ через зв≥д, що в≥двод¤ть уб≥к разом з електродами. ѕ≥сл¤ завантаженн¤ шихти електроди опускають до легкого з≥ткненн¤ ≥з шихтою. ѕ≥дклавши п≥д нижн≥ к≥нц≥ електрод≥в шматочки коксу, включають струм, ≥ починають плавку стал≥.

ѕри плавки стал≥ в дугових печах розр≥зн¤ють окисний ≥ в≥дбудовний пер≥оди.

ѕ≥д час окисного пер≥оду розплавл¤Їтьс¤ шихта, окисл¤Їтьс¤ кремн≥й, марганець, фосфор, надлишковий вуглець, частково зал≥зо й ≥нш≥ елементи, наприклад кульгавий, титан, ≥ утворитьс¤ первинний шлак. –еакц≥¤ окислюванн¤ так≥ ж, ¤к ≥ при основному мартен≥вському процес≥. ‘осфор з металу в≥ддал¤Їтьс¤ прот¤гом першоњ половини окисного пер≥оду, поки метал у ванн≥ сильно не роз≥гр≥вс¤. ”творений при цьому первинний фосфористий шлак у к≥лькост≥ 60 Ц 70% видал¤ють з печ≥.

ƒл¤ одержанн¤ нового шлаку в основну дугову п≥ч подають обпалене вапно й ≥нш≥ необх≥дн≥ матер≥али. ѕ≥сл¤ видаленн¤ фосфору ≥ скачуванн¤ первинного шлаку метал добре прогр≥ваЇтьс¤ ≥ починаЇтьс¤ гор≥нн¤ вуглецю. ƒл¤ ≥нтенсивного кип≥нн¤ ванни в п≥ч закидають необх≥дна к≥льк≥сть зал≥зноњ чи руди окалини ≥ шлакоутворюючих речовин.

ѕ≥д час кип≥нн¤ ванни прот¤гом 45-60 хв надлишковий вуглець згор¤Ї, розчинен≥ гази ≥ неметал≥чн≥ включенн¤ в≥ддал¤ютьс¤. ѕри цьому в≥дбирають проби металу дл¤ швидкого визначенн¤ в ньому зм≥сту вуглецю ≥ марганцю ≥ проби шлаку дл¤ визначенн¤ його складу. ќсновн≥сть шлаку п≥дтримуЇтьс¤ р≥вноњ 2-2,5, що необх≥дно дл¤ затримки в ньому фосфору.

ѕ≥сл¤ видаленн¤ вуглецю скачивают весь шлак. якщо в метал≥ в пер≥од окислюванн¤ вуглецю м≥ститьс¤ менше, н≥ж потр≥бно по х≥м≥чному анал≥з≥, то в п≥ч увод¤ть шматки граф≥тових чи електрод≥в кокс.

” в≥дбудовний пер≥од плавки розкислюють метал, перевод¤ть максимально можлива к≥льк≥сть с≥рки в шлак, довод¤ть х≥м≥чний склад металу до заданого ≥ п≥дготовл¤ють його до випуску з печ≥.

¬≥дбудовний пер≥од плавки в основних дугових печах при виплавц≥ сталей з низьким зм≥стом вуглецю проводитьс¤ п≥д б≥лим (вапн¤ним) шаром шлаком, а при виплавц≥ високовуглеводних сталей Ц п≥д карб≥дним шлаком.

ƒл¤ одержанн¤ б≥лого шлаку в п≥ч завантажують жуж≥льну сум≥ш, що складаЇтьс¤ з вапна ≥ плавикового шпату. „ерез ¤кийсь час на поверхн≥ утворитьс¤ шар шлаку з досить високою концентрац≥Їю Fe ≥ Mn. ѕроби шлаку мають темний кол≥р.

ѕеред розкисленн¤м металу в п≥ч двома-трьома порц≥¤ми закидають другу жуж≥льну сум≥ш, що складаЇтьс¤ з кускового вапна, плап≥кового шпату, меленого деревного вуг≥лл¤ ≥ коксу. „ерез ¤кийсь час зм≥ст Feo ≥ Mn знижуЇтьс¤. ѕроби шлаку стають св≥тл≥ше, закис зал≥за з металу починаЇ переходити в шлак. ƒл¤ посиленн¤ розкислюючоњ д≥њ до к≥нц¤ в≥дбудовного пер≥оду в п≥ч закидають порошок ферросил≥ц≥¤, п≥д впливом ¤кого зм≥ст Fe у шлаку знижуЇтьс¤. ” б≥лому шлаку м≥ститьс¤ до 50 Ц 60% —ао, а на поверхн≥ його плаваЇ деревне вуг≥лл¤, що дозвол¤Ї ефективно видал¤ти с≥рку з металу.

ѕ≥д час в≥дбудовного пер≥оду плавки в метал увод¤ть необх≥дн≥ добавки, у тому числ≥ ≥ легуюч≥. ќстаточно метал раскислюють у печ≥ алюм≥н≥Їм.

¬иплавка стал≥ п≥д карб≥дним шлаком на перш≥й стад≥њ в≥дбудовного процесу в≥дбуваЇтьс¤ так само, ¤к ≥ п≥д б≥лим шлаком. ѕот≥м на поверхню шлаку завантажують карб≥доутворюючу сум≥ш, що складаЇтьс¤ з коксу, спов≥сти ≥ плавикого шпату. ѕри високих температурах прот≥каЇ реакц≥¤

Ca + 3C = Ca2 + CO.

 арб≥д кальц≥ю, що утворитьс¤, зб≥льшуЇ розкислюючу й обезс≥рковуючу здатн≥сть карб≥дного шлаку. ƒл¤ прискоренн¤ утворенн¤ карб≥дного шлаку пекти добре герметизують.  арб≥дний шлак м≥стить 55 Ц65% —ао ≥ 0,3 Ц 0,5% Fe; в≥н волод≥Ї здатн≥стю насичуватис¤ вуглецем.

ѕри виплавц≥ стал≥ методом переплаву, у п≥ч не завантажують зал≥зну руду; умови дл¤ кип≥нн¤ ванни в≥дсутн≥. Ўихта складаЇтьс¤ з легованих в≥дход≥в з низьким зм≥стом фосфору, оск≥льки його не можна буде видалити в шлак. ƒл¤ зниженн¤ зм≥сту вуглецю в шихту додають 10 Ц 15% м'¤кого зал≥за. ѕервинний шлак, що утворитьс¤ при розплавлюванн≥ шихти, з печ≥ не видал¤ють. ÷е збер≥гаЇ легуюч≥ елементи (Cr, Ti, V), що переход¤ть з≥ шлаку в метал.

ѕристр≥й ≥ робота ≥ндукц≥йних печей. ≤ндукц≥йн≥ печ≥ в≥др≥зн¤ютьс¤ в≥д дугових способом п≥дведенн¤ енерг≥њ до розплавленого металу. ≤ндукц≥йна п≥ч приблизно працюЇ так само ¤к звичайний трансформатор: маЇтьс¤ первинна котушка, навколо ¤коњ при пропущенн≥ перем≥нного струму створюЇтьс¤ перем≥нне магн≥тне поле. ћагн≥тний пот≥к наводить у вторинн≥й печ≥ перем≥нний струм, п≥д впливом ¤кого нагр≥ваЇтьс¤ ≥ розплавл¤Їтьс¤ метал. ≤ндукц≥йн≥ печ≥ мають Їмн≥сть в≥д 50 кг до 100 т ≥ б≥льш.

” немагн≥тному каркас≥ ≥снують ≥ндуктор ≥ вогнетривкий плавильний двигун. ≤ндуктор печ≥ виконаний у вид≥ котушки з визначеним числом витк≥в м≥дноњ трубки, усередин≥ ¤коњ циркулюЇ охолодна вода. ћетал завантажують у тигель, що Ї вторинною обмоткою. ѕерем≥нний струм виробл¤Їтьс¤ в машинних чи лампових генераторах. ѕ≥дведенн¤ струму в≥д генератора до ≥ндуктора зд≥йснюЇтьс¤ за допомогою гнучкого чи кабелю м≥дних шин. ѕотужн≥сть ≥ частота токи визначаютьс¤ Їмн≥стю плавильного тигл¤ ≥ складу шихти. «вичайно в ≥ндукц≥йних печах використовуЇтьс¤ струм частотою 500 Ц 2500 гц. ¬елик≥ печ≥ працюють на менших частотах. ѕотужн≥сть генератора вибирають з розрахунку 1,0 Ц 1,4 квт/кг шихти. ѕлавильн≥ тигл≥ печей виготовл¤ють з кислих чи основних вогнетривких матер≥ал≥в.

¬ ≥ндукц≥йних печах сталь виплавл¤ють методом переплаву шихти. „ад легуючих при цьому виходить дуже невеликим. Ўлак утворитьс¤ при завантаженн≥ шлакоутворюючих компонент≥в на поверхню розплавленого металу. “емпература шлаку у вс≥х випадках менше температури металу, тому що шлак не волод≥Ї магн≥тноњ проникност≥ й у ньому не ≥ндуцируетс¤ струм. ƒл¤ випуску стал≥ з печ≥, тигель нахил¤ють уб≥к зливального носка.

¬ ≥ндукц≥йних печах немаЇ вуглецю, тому метал не насичуЇтьс¤ вуглицем. ѕ≥д д≥Їю електромагн≥тних сил метал циркулюЇ, що прискорюЇ х≥м≥чн≥ реакц≥њ ≥ спри¤Ї одержанню однор≥дного металу.

≤ндукц≥йн≥ печ≥ застосовують дл¤ виплавки високолегованих сталей ≥ сплав≥в особливого призначенн¤, що мають низький зм≥ст вуглецю ≥ кремн≥ю.

4. Ќов≥ методи виробництва й обробки стал≥

1	2	3	4

Ќазва: ¬иробництво чавуну ≥ стал≥
ƒата публ≥кац≥њ: 2005-03-24 (6140 прочитано)