Практическая работа № 1. В дуговых печах переменного тока в течение многих десятилетий выплавляли основную часть высококачественных легированных и высоколегированных сталей (сталей

Теоретическая часть

В дуговых печах переменного тока в течение многих десятилетий выплавляли основную часть высококачественных легированных и высоколегированных сталей (сталей электропечного сортамента), которые было затруднительно либо невозможно выплавлять в конвертерах и мартеновских печах. Основные достоинства дуговых электропечей, позволяющие выплавлять такие стали, заключаются в возможности: а) быстро нагреть металл, благодаря чему в печь можно вводить большие количества легирующих добавок; б) иметь в печи восстановительную атмосферу и раскисленные шлаки (в восстановительный период плавки), что обеспечивает малый угар вводимых в печь легирующих элементов; в) более полно, чем в других агрегатах, раскислять металл, получая его с более низким содержанием оксидных неметаллических включений, а также получать сталь с более низким содержанием серы в связи с ее хорошим удалением в раскисленный шлак; г) плавно и точно регулировать температуру металла.

Стали электропечного сортамента выплавляют в печах вместимостью от 5 до 25—40 т с трансформаторами невысокой удельной мощности (200—400 кВ∙А/т) по традиционной технологии, предусматривающей после расплавления металла проведение окислительного и длительного (1—1,5 ч) восстановительного периодов. В 60-е годы с целью повышения производительности и технико-экономических показателей электросталеплавильного производства начали строить большегрузные (80—100 т и более) печи. В этих печах из-за малой эффективности восстановительного периода традиционная технология не обеспечивала требуемого высокого качества сталей электропечного сортамента и такие печи, в основном, используются для выплавки низко- и среднеуглеродистых сталей по упрощенной технологии без восстановительного периода. В последние годы сооружают высокомощные (удельная мощность печного трансформатора 600—900 кВ∙А/т) печи с водоохлаждаемыми сводом и стенками. Технология плавки в таких печах включает расплавление и короткий окислительный период, в течение которых происходит окисление углерода до заданного содержания, дефосфорация и нагрев металла, а затем металл выпускают в ковш, где методами внепечной обработки ведут процессы рафинирования, раскисления и легирования, обеспечивая получение стали заданных состава и свойств.

Доля электростали в общей выплавке стали в мире непрерывно растет.

Шихтовые материалы электроплавки. Основной составляющей шихты (75—100 %) электроплавки является стальной лом. Лом не должен содержать цветных металлов и должен иметь минимальное количество никеля и меди; желательно, чтобы содержание фосфора в ломе не превышало 0,05 %. При более высоком содержании фосфора продолжительность плавки возрастает. Лом должен быть тяжеловесным, чтобы обеспечивалась загрузка шихты в один прием (одной корзиной). При легковесном ломе после частичного расплавления первой порции шихты приходится вновь открывать печь и подсаживать шихту, что увеличивает продолжительность плавки.

В последние годы расширяется применение металлизованных окатышей и губчатого железа — продуктов прямого восстановления обогащенных железных руд. Отличительная особенность этого сырья — наличие углерода от 0,2—0,5 до 2 % и очень низкое содержание серы, фосфора, никеля, меди и других примесей, обычно имеющихся в стальном ломе. Это позволяет выплавлять сталь, отличающуюся повышенной чистотой от примесей.

Переплав отходов легированных сталей позволяет экономить дорогие ферросплавы. Поэтому эти отходы собирают и хранят рассортированными по химическому составу в отдельных закромах. Их используют при выплавке сталей, содержащих те же легирующие элементы, что и отходы.

Для повышения содержания углерода в шихте используют чугун, кокс и электродный бой. В качестве шлакообразующих в основных печах применяют известь, известняк, плавиковый шпат, боксит, шамотный бой; в кислых печах — кварцевый песок, шамотный бой, известь. В качестве окислителей используют железную руду, прокатную окалину, агломерат, железорудные окатыши, газообразный кислород.