Производство стали в электропечах

Производство стали в электропечах

В истинное время для выплавки стали обширно используют электропечи. Главными плюсами электропечей являются:

  • возможность резвого нагрева сплава, что дозволяет вводить в печь огромное количество легирующих добавок;
  • возможность сделать окислительную, восстановительную, нейтральную либо вакуумную атмосферу, что дозволяет выплавлять сталь хоть какого состава, раскислять сплав с образованием малого количества неметаллических включений;
  • возможность плавненько и буквально регулировать температуру сплава.

Потому электропечи употребляют для выплавки высоколегированных, конструкционных, особых сталей и сплавов.

Плавильные печи

  • дуговыми;
  • индукционными.

Основное количество электростали выплавляют в дуговых печах. Толика стали, выплавляемой в индукционных печах, в общем объеме выплавки невелика.

Дуговая плавильная печь

Дуговая электропечь состоит из рабочего места с электродами и токоподводами и устройств, обеспечивающих наклон печи, удержание и перемещение электродов и загрузку шихты (набросок 24). Плавку стали ведут в рабочем пространстве печи, ограниченным куполообразным сводом, снизу сферическим подом и с боков стенами. Огнеупорная кладка пода и стенок заключена в железный футляр. Она быть может главный (магнезитовой, магнезитохромитовой) либо кислой (динасовой). В съемном своде размещены три цилиндрических электрода из графитизированной массы, которые при помощи особых устройств могут передвигаться ввысь либо вниз, автоматом регулируя длину дуги. Печь питается трехфазным переменным током.

Шихтовые материалы загружают на под печи сверху в открываемое рабочее место. Опосля их расплавления в печи появляется слой сплава и шлака. Плавление и нагрев шихты осуществляется за счет тепла электронных дуг, возникающих меж электродами и водянистым сплавом либо железной шихтой.

Для управления ходом плавки в печи имеются рабочее окно и отверстие для выпуска по желобу готовой стали (летка). При помощи поворотного механизма печь может наклоняться в сторону сталевыпускного отверстия либо рабочего окна. Вместимость дуговых печей может составлять 0,5 – 400 т. В металлургических цехах употребляют электропечи с главный футеровкой, а в литейных – с кислой.
В главный дуговой печи можно выполнить плавку 2-ух видов:

  • без окисления примесей способом переплава шихты из легированных отходов;
  • с окислением примесей на углеродистой шихте.

Плавка без окисления примесей

Шихта для таковой плавки обязана иметь низкое содержание фосфора и меньше, чем в выплавляемой стали, марганца и кремния. Создают нагрев и расплавление шихты. На самом деле это переплав. Но в процессе плавки часть примесей окисляются (алюминий, титан, кремний, марганец).

Опосля расплавления шихты из сплава убирают серу, наводя главный шлак. По мере необходимости науглероживают и доводят сплав до данного хим состава. Потом проводят диффузионное раскисление, подавая на шлак мелкораздробленный ферросилиций, алюминий, молотый кокс. Плавкой без окисления примесей выплавляют стали из отходов машиностроительных заводов.

Плавка с окислением примесей

Плавку используют для производства конструкционных сталей и ведут на углеродистой шихте. В печь загружают шихту, состоящую из железного лома (

90%), чушкового передельного чугуна (до 10%), электродного боя либо кокса для науглероживания сплава и известь (2-3%) . Потом опускают электроды, включают ток и начинают плавку. Шихта под действием тепла дуги плавится, сплав скапливается на подине печи. Во время плавления шихты кислородом воздуха, оксидами шихты окисляются железо, кремний, фосфор, марганец и отчасти углерод. Оксид кальция и оксиды железа образуют главный железистый шлак, содействующий удалению фосфора из сплава.

Опосля прогрева сплава и шлака до температуры 1500 – 1550 °С в печь загружают руду и известь и проводят период кипения. Когда содержание углерода будет меньше данного на 0,1%, кипение прекращают и убирают из печи шлак. Потом проводят удаление серы и раскисление сплава, доведение хим состава до данного. Раскисление проводят осаждением и диффузионным способом. Опосля удаления железистого шлака в печь подают раскислители (силикокальций, силикомарганец) для осаждающего раскисления. Потом в печь загружают известь, плавиковый шпат, шамотный бой для получения высокоосновного шлака. Опосля расплавления флюсов и образования высокоосновного шлака на его поверхность вводят раскислительную смесь для диффузионного раскисления (известь, ферросилиций, плавиковый шпат, молотый кокс). Углерод кокса и кремний ферросилиция восстанавливают оксид железа в шлаке и содержание его в шлаке понижается.

Интересно почитать:  Плавка стали в домашних условиях

В этот период создаются условия для удаления из сплава серы, что разъясняется высочайшим содержанием СаО в шлаке (около 60%), низким содержанием FeO (наименее 0,5 %) и высочайшей температурой сплава. Для определения хим состава сплава берут пробы и по мере необходимости в печь вводят ферросплавы для получения данного хим состава сплава. Потом делают конечное раскисление стали и выпускают из печи в ковш.
В дуговых печах выплавляют качественные углеродистые стали. Это конструкционные, инструментальные, жаропрочные и жаростойкие стали.

Индукционная плавильная печь

Печь состоит из водоохлаждаемого индуктора, снутри которого находится тигель с железной шихтой (набросок 25). Через индуктор от генератора высочайшей частоты проходит переменный ток завышенной частоты. Ток делает переменный магнитный поток, пронизывая кусочки сплава в тигле, наводит в их массивные вихревые токи, нагревающие сплав до расплавления и нужных температур перегрева. Тигель быть может сделан из кислых и главных огнеупоров. Емкость тигля составляет до 25 т.

В согласовании с данным хим составом сплава при загрузке кропотливо подбирают состав шихты. Нужное для этого количество ферросплавов загружают на дно тигля совместно с шихтой. Опосля расплавления шихты на поверхность сплава загружают шлаковую смесь для уменьшения термических утрат сплава и уменьшения угара легирующих частей, также для защиты его от насыщения газами.

При плавке в кислой печи опосля расплавления и удаления шлака наводят новейший шлак с высочайшим содержанием SiO2. Сплав раскисляют ферросилицием, ферромарганцем и алюминием перед выпуском его из печи. В печах с кислой футеровкой выплавляют конструкционные стали, легированные иными элементами.

В печах с главный футеровкой выплавляют качественные легированные стали с высочайшим содержанием марганца, никеля, титана, алюминия.
Индукционные печи имеют ряд преимуществ перед дуговыми. Главными их их являются:

  • отсутствие электронной дуги, что дозволяет выплавлять сталь с низким содержанием углерода, газов и малым угаром частей;
  • наличие электродинамических сил, которые перемешивают сплав в печи содействуют сглаживанию хим состава, всплыванию неметаллических включений;
  • маленькие размеры печей разрешают помещать их в камеры, где можно сделать всякую атмосферу либо вакуум.

К недочетам этих печей можно отнести:

  • недостающая температура шлака для протекания металлургических действий меж сплавом и шлаком;
  • малая стойкость футеровки, что приводит к частым ремонтам и остановкам.

Потому в индукционных печах выплавляют сталь из легированных отходов способом переплава либо способом сплавления незапятнанного шихтового железа и скрапа с добавкой ферросплавов.

Черта электродуговых печей

В металлургии электродуговая печь является неподменным оборудованием. Основное ее предназначение – это переплавка металлов под действием высочайшей температуры. Такие термо агрегаты бывают разных видов. Они различаются своими конструктивными чертами и индивидуальностью использования.

Сфера внедрения

1-ые дуговые печи изобрели еще в девятнадцатом веке. Использовались они для выплавки металлов. С течением времени оборудования значительно усовершенствовали. На нынешний денек дуговые печи стали неподменными в металлургической индустрии.

Процесс переплавки стали в дуговых печах осуществляется за счет высочайшего температурного режима, который достигается средством электронной дуги. Таковым образом, происходит преобразование энергии электронной в термическую.

Благодаря высочайшим техническим чертам дуговые печи используют для сотворения разных сплавов, которые употребляют в собственных нуждах оборонные и авиационные структуры. При помощи такового термического оборудования можно получить однородные сплавы всех металлов.

Некие виды дуговых печей употребляют для определения физико-химических анализов. Такие исследования в основном проводятся для выявления количества составляющих разных материалов.

Устройство электродуговой печи

Независимо от конструктивных особенностей все дуговые печи устроены фактически идиентично. Термо сталеплавильные агрегаты состоят из таковых главных частей:

  • механическое устройство;
  • электронный отдел;
  • автоматическое управление системой;
  • приспособление для подачи в рабочую часть материалов;
  • емкость, в которой осуществляется плавка;
  • система удаления отходов;
  • газоочистка.

Цилиндрической формы корпус печи включает в себя разъемные части – футляр и днище. Основа имеет высшую устойчивость к значимым температурным действиям.

Система имеет держатели, в которые инсталлируются графитированные электроды. К ним подсоединены подающие электроэнергию кабели. В процессе работы печи меж электродами появляется неизменная дуга. Благодаря ей в устройстве появляются температура, которая обеспечивает плавку металлов.

Интересно почитать:  Технология сварки среднеуглеродистых сталей

Электродуговая печь

Как смотрится электродуговая печь

К закрытом корпусе печной конструкции интегрированы приборы, созданные для автоматического управления всей системой. Контроль процесса плавки осуществляется при помощи дверок. Для удаления шлаков в каркасе находится несколько полостей. Через их также осуществляется внос разных добавок для корректировки состава сплава.

Погрузка шихты в печь может осуществляться через рабочее окно либо сверху. Устройства с подачей материала через особый просвет обычно маленького размера. Загружать железный лом в такие агрегаты стильно ручным методом при помощи широкой лопаты.

Печи с верхней подачей шихты – это наиболее массивные и габаритные устройства. Они имеют довольно сложную систему. Механизм устройства быть может 3-х видов:

  • поворотный свод;
  • выкатывающийся корпус;
  • откатываемый свод.

Более всераспространены дуговые агрегаты с поворотным механизмом.

Механизм работы сталеплавильных электродуговых агрегатов

Главный функцией дуговых печей является выделение тепла дуге, за счет высочайшего скопления электроэнергии. Благодаря этому производится плавка сплава со значимой скоростью нагрева.

Пылать дуга может как в парах перерабатываемого материала, так и в обыкновенной атмосфере. Самыми нужными в промышленной сфере являются электродуговые сталеплавильные печи. Для производства стали расходуется вторичное сырье – лом. Процесс его расплавки состоит из нескольких шагов:

  • подымается свод;
  • загружается в печь шихта при помощи специального крана;
  • свод закрепляется на пространство;
  • подается электронное питание на электроды;
  • электропроводники касаются загруженного в агрегат лома;
  • появляется межфазное замыкание;
  • срабатывает автоматический подъем держателей с электродами;
  • происходит загорание электронной дуги.

Таковым образом, начинается работа печи, которая происходит при высочайшей температуре мощности. Состоит она из таковых главных стадий:

  1. Расплавление железного лома. Накаленная шихта покрывается защитной пленкой, которая преграждает к материалу доступ вредных газов. При всем этом осуществляется впитывание разных плохо влияющих на свойство сплава веществ.
  2. Процесс окисления. Происходит корректировка вредных частей. В это время увеличивается температура в агрегате. Ее значение становится на 120 градусов выше установленного для плавки сплава предела. Фосфор и сера должны занимать в общем составе не наиболее 0,15 процентов. Также осуществляется контроль уровня водорода и азота.
  3. Восстановление. С материала устраняются элементы серы, и состав сплава доводится до нормативных характеристик.

Виды и черта электродуговых печей

Современные дуговые печи бывают разных размеров и имеют отличительный набор функций.

Дуговые печи косвенного деяния

Горение дуги в таковых печах происходит меж электродами, которые находятся над расплавленной массой. Из-за этого осуществляется термический обмен меж материалом и источником передачи энергии. Излучение, исходящее от дуги, также конвекция дозволяет подогреть сплав до нужной для его плавки температуры.

Дуговые печи косвенного деяния обустроены таковым электрооборудованием:

  • электропривод механизма подач используемых электродов;
  • трансформатор;
  • регулировочное устройство.

Такие печи бывают емкостью 0,5 и 0,25 тонн. Наибольшая мощность силового трансформатора быть может 600 КВ/А.

Поступление тока от трансформаторной подстанции к электродам осуществляется средством гибких кабелей. Регулировка дистанции меж электронными проводниками делается за счет автоматического управления.

В электродуговых печах косвенного деяния низкий коэффициент выделения угара и испарения сплава. Понижение выхода парообразных веществ получается из-за высочайшего расположения эклектической дуги от материала для расплавки.

Употребляют дуговые косвенные печи для переплава разных цветных металлов и их сплавов. Нередко такое термическое оборудование при выплавке неких видов никеля и чугуна.

Косвенные дуговые печи сравнимо маленькие и в их нереально производить все процессы переплавки металлов, потому что некие сплавы требуют большей мощности и наиболее высочайшего температурного режима.

Дуговые печи прямого деяния

В таковых печных устройствах дуга появляется меж электронным проводником и расплавленным сплавом, который благодаря этому греется. За чет прямого контакта меж электродом и материалом происходит высочайшее испарение сплава.

Электродуговые печи прямого деяния являются довольно массивным оборудованием, которое способно работать на трехфазном токе. Они выделяются высочайшей производительностью и используются в основном для выплавки в слитки разных тугоплавких металлов, включая конструкционные и высоколегированные стали.

Интересно почитать:  Как плавить сталь в домашних условиях

Электродуговая печь

Электродуговая печь прямого деяния

Электропечь вооружена механизмами с гидравлическим либо электромеханическим приводом, которые разрешают производить наклоны для слива расплавленной стали, поворачивать и подымать свод, также перемещать электроды. К держателям проводников ток поступает за счет охлаждаемых воздух медных труб либо шин.

Процесс зажигания электродов делается средством понижения их к расплавленному сплаву. Опосля этого во время подъема проводников появляется электронная дуга.

Дуговые печи сопротивления

Индивидуальностью печей сопротивления будет то, что дуга появляется снутри переплавляемого материала. Шихта быть может ориентировано относительно электронного разряда параллельно либо поочередно.

Дуговые печи сопротивления не имеют функции наклона. Расплавленная масса проходит через особое отверстие – летку. Электроды размещены в конструкции вертикально. Они имеют сравнимо огромные размеры. Благодаря этому агрегат может работать с большенный мощностью и при значимой величине тока.

В печах данного вида плавка металлов происходит с высочайшим показателем удельного сопротивления. Такое оборудование употребляется для плавления и восстановления руды. При помощи дуговых печей сопротивления можно получить сплавы чугуна, карбида, абразивов, кальция, также никелевого штейна. Термо установки сопротивления в отличие от остальных видов дуговых печей способны доводить температурный режим до запредельных характеристик.

Вакуумные дуговые печи

Такие агрегаты относятся к оборудованию прямого деяния. Дуга в вакуумных печах пылает в парах либо инертном газе переплавляемого сплава. Процесс происходит при низком давлении. Различают два типа вакуумных печей:

  1. С используемым электродом. Дуга в таковых устройствах пылает меж переплавляемым электронным проводником и ванной водянистого сплава.
  2. С нерасходуемым электродом. Электронный разряд возникает меж графитовым электропроводником и сплавом, который расплавляется.

Как в первом, так и втором варианте плавление осуществляется в вакуумной камере. Все нагревающиеся элементы такового оборудования охлаждаются при помощи воды. Благодаря этому в вакуумных печах можно производить разные деяния при довольно больших температурах.

Агрегаты с нерасходуемым электродом фактически не употребляются в индустрии. Главным их предназначением является выплавка маленького размера слитков в лабораторных критериях. Они являются неплохим инвентарем для проведения разных анализов.

Электродуговая печь

Пример электродуговой печи

Дуговые вакуумные печи с используемым электродом широко используются в промышленных целях. В таковых устройствах во время работы с сплавом происходят такие процессы:

  • плавление;
  • восстановление;
  • раскисление;
  • кристаллизация.

При всем этом при высочайшей температуре газовые летучие примеси удаляются, и происходит распад неуравновешенных соединений. Благодаря этому в вакуумных дуговых печах можно получить материал с низким содержанием неметаллических примесей и газов.

Вакуумные печи употребляют в промышленных целях в таковых отраслях как ракетостроение и атомная энергетика. При помощи такового оборудования можно получить слитки массой наиболее 50 тонн.

Плазменно-дуговые печи

В таковых установках сплав греется за счет проходящей совместно со струей плазмы инертного газа электронной дуги. Таковой процесс обеспечивает чистоту расплавляемого материала, также дозволяет существенно прирастить производительность печного оборудования.

В плазменно-дуговых печах происходит выплавка металлов с низким содержанием кислорода. Процесс плавления осуществляется в нейтральной атмосфере, что дозволяет сделать все условия для наибольшего выхода газов. Выплавка сплава происходит с высочайшей скоростью.

Пламенно–дуговые печи употребляют для производства стали и сплавов высочайшего свойства. Их применение обходится намного дешевле выплавки сплава в вакуумных печах.

Преимущества и недостатки

Применение электродуговых печей для выплавки стали обширно употребляется в металлургической индустрии. Главными преимуществами использования такового оборудования является возможность проведения таковых операций:

  • расплавка шихты независимо от ее состава;
  • резвый нагрев сплава в печи;
  • регулировка температурного режима;
  • раскисление сплава и получение в итоге материала с низким содержанием примесей.

При переплавке стали в печном агрегате создаются все условия для понижения угара легирующих компонент. Это обеспечивает понизить утраты металлов в итоге окисления при больших температурах.

Электродуговые агрегаты обширно употребляются в промышленных целях для переплавки разных металлов. С помощью их можно получить высококачественные прочные железные сплавы. Эффективность работы дуговой печи почти во всем зависит от свойства термического устройства. Потому получать следует надежное оборудование у узнаваемых и испытанных производителей.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector