Файл: Иванько, В. Ф. Пультовщик сталеплавильной электропечи учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 19.10.2024
Просмотров: 112
Скачиваний: 0
а) предварительный |
нагрев шихты в бадье газовыми |
|
и кислородными |
горелками; |
|
б) подрезку |
шихты |
кислородом в электропечи в се |
редине и в конце периода плавления. |
||
О к и с л и т е л ь н ы й |
п е р и о д п л а в к и . Основны |
|
ми задачами этого периода являются следующие:
1. Максимальное уменьшение содержания фосфора, снижающего пластические свойства стали и особенно вязкость. Повышенное содержание фосфора приводит к хладноломкости стали, поэтому в электростали содер жание фосфора не должно превышать 0,015—0,020%.
2. Кипение металлической ванны для перемешивания металла и удаления растворенных газов (водорода
иазота), снижающих качество стали.
3.Выравнивание температуры по всей ванне, нагрев металла до температуры выпуска или несколько выше.
Название периода характеризует происходящие про
цессы в ванне электропечи — реакции окисления |
фосфо |
ра, кремния, марганца, углерода, хрома и других |
состав |
ляющих. Причем некоторые реакции окисления являют ся желаемыми, например окисление фосфора для его удаления со шлаком, окисление углерода для получения процесса кипения, некоторые реакции нежелательны, на пример окисление хрома, окислы которого переходят в шлак.
Некоторые реакции окисления сопровождаются вы делением тепла (кремний, фосфор, марганец) и поэтому возможны, когда жидкий металл не перегрет. Такие ре акции называются экзотермическими. Другие реакции окисления (углерод) протекают с затратой тепла и на зываются эндотермическими.
Для окисления необходимо наличие закиси железа (FeO)*, а для получения прочного соединения, перехо дящего в шлак в печи, должен быть избыток извести (СаО) и должна быть невысокой температура металла, поэтому реакции окисления фосфора начинаются в кон це периода расплавления.
В начале окислительного периода после отбора про бы в конце расплавления в печь с помощью шаржирного
* Закись железа в ванне печи получается при взаимодействии расплавленного металла с кислородом воздуха, а также при даче руды в печь (Fe2 03 ) : Fe 2 0 3 +Fe = 3FeO.
3—85 |
33 |
крана или загрузочной машины типа «Плюйко» приса живают прокаленную железную руду в определенном соотношении к массе садки. Дается выдержка, чтобы произошла реакция, затем печь слегка наклоняют в сто рону завалочного окна и шлак скачивают деревянными гребками. Если печь оборудована магнитным перемеши ванием, включают перемешивание в сторону скачивания шлака. В скаченном шлаке находится удаленный фос фор.
Берут пробу металла для контроля содержания фос фора и остальных составляющих. Новый шлак наводят присадкой шлакообразующих. При необходимости про должают удаление фосфора и скачивают шлак. Чтобы создать условия для окислительного процесса, содержа ние углерода в шихтовке рассчитывают примерно на 0,4% больше, чем должно быть в заданном анализе го товой стали. Благодаря окислению углерода, протекаю щему при избытке тепла, выделяющейся окисью углеро да производится перемешивание ванны и удаление рас творенного в ванне азота и водорода. Окислителем угле рода является железная руда.
Вокислительный период печь работает на средних ступенях вторичного напряжения печного трансформато ра. Продолжительность окислительного периода опреде ляется временем, в течение которого удаляются фосфор, водород и азот, перемешивается и равномерно нагрева ется металл,'а также обезуглероживается до заданных пределов.
Впоследнее время длительность окислительного пе риода сокращается при применении окислителя — газо образного кислорода. Кислород под давлением 8—12 ат вводят через загрузочное окно в жидкий металл, погру жая футерованные стальные трубки диаметром '/2—1". Трубки навертываются на специальный держатель, кото рый прорезиненным шлангом соединен с кислородным коллектором и установлен в безопасном месте у печи.
Прежде чем ввести трубку в металл, необходимо пу стить кислород, чтобы вводить трубку под давлением. Во избежание взрыва применяемые стальные трубки должны быть обезжирены. Сталевар, ведущий продувку кислородом, защищен от теплового излучения, брызг шлака и металла переносным щитом с прорезями, кото рый находится между сталеваром и рабочим окном.
34
Более совершенной является продувка кислородом с помощью фурмы, которая устанавливается на портале печи и охлаждается водой. Для ввода фурмы внутрь пе чи в своде сделано отверстие. Фурма гибким шлангом соединяется с кислородным коллектором у печи. При необходимости продувки фурму с помощью привода опускают в печь на 200 мм, не доводя до уровня шлака. Открывают кислород, который сдувает шлак, окисляет и перемешивает металл. Введение в печь газообразного кислорода ускоряет реакцию окисления углерода, так как при этом выделяется большое количество тепла. В некоторых случаях печь кратковременно отключают во время продувки.
Таким образом, продувка ванны кислородом ускоря ет окислительный процесс и одновременно способствует экономии электроэнергии. Сравнение плавок, проведен ных с применением кислорода и без него показало, что время окислительного периода снизилось в результате введения кислорода для легированных конструкционных сталей на 4 мин и для сталей У7А—У12А до 17 мин [12].
Однако нужно отметить, что кислородные фурмы не достаточно совершенны и срок службы их непродолжи телен.
При продувке ванны кислородом температура метал ла выше, чем при окислении рудой, поэтому важно свое
временно |
удалять фосфор, т. е. в конце периода |
плавле |
|
ния и в самом начале |
окислительного периода. |
|
|
После |
получения |
заданного анализа на |
углерод |
и минимума на фосфор полностью скачивают |
окисли |
||
тельный шлак. Этим заканчивается окислительный пе риод.
В о с с т а н о в и т е л ь н ы й п е р и о д п л а в к и . Этот период производственники называют также рафинирова нием. В восстановительный период выполняется:
а) раскисление металла, т. е. удаление из него макси мального количества кислорода;
б) удаление серы до минимума, так как сера снижа ет качество металла, способствуя красноломкости; содер жание серы в электростали не должно превышать 0,02%; в) доведение химического состава стали до заданного
анализа;
|
г) нагрев металла до температуры, необходимой для |
выпуска и разливки. |
|
я* |
35 |
Кислород, растворенный в стали, ухудшает ее меха нические свойства; он не только находится в растворен ном состоянии в стали, но и входит в состав вредных неметаллических включений (оксиды, силикаты). В ду говых электропечах применяют два метода раскисления: 1) раскисление через шлак — диффузионное; 2) непо средственное раскисление металла.
Суть диффузионного метода состоит в том, что раскислители даются на шлак. Они, реагируя с закисью же леза в шлаке, снижают ее содержание, после чего начи нается движение закиси железа из металла в шлак. Но в шлаке кислород железа соединяется с раскислителем, оставаясь в шлаке, и освобождает железо.
Таким образом непрерывно проходит диффузионное очищение железа от кислорода до тех пор, пока име ется свободный раскислитель в шлаке. Для раскисле ния стали применяют раскислители: ферросилиций, ферромарганец, углерод, карбид кальция, силикокальций и др.
Диффузионное раскисление через шлак протекает медленно. В зависимости от марки выплавляемой стали выбирают те или иные раскислители и устанавливают определенную выдержку металла после подачи раскислителей.
Раскисление стали путем ввода раскислителя в глу бину жидкого металла называется глубинным, или оса дочным. Преимущество диффузионного метода раскис ления заключается в том, что реакции раскисления идут в шлаке или на границе, разделяющей шлак и металл, поэтому образующиеся неметаллические включения ос таются в шлаке.
Окончательное раскисление металла осуществляют путем введения алюминия в металл за несколько минут до выпуска плавки.
Наряду с раскислением металла происходит удале ние серы, которая находится в металле и шлаке в соеди нении с железом и марганцем в виде их сульфидов (FeS и MnS).
Когда в шлаке имеется |
избыток |
свободной |
извести |
|
(СаО), при высокой температуре металла |
образуется |
|||
соединение серы с кальцием, нерастворимое |
в |
металле |
||
и переходящее в шлак. При |
этом необходимо |
создавать |
||
в печи восстановительную атмосферу, |
давая на |
шлак уг- |
||
3«
лерод. В этих реакциях шлак должен быть жидкоподвижным, что достигается введением плавикового шпата или шамота.
Во время рафинирования вводят легированные отходы и доводят содержание необходимых элементов до задан ного.
Электрический режим в этот период должен соответ ствовать расходу тепла, которое необходимо для рас плавления присадок и нагрева металла во время рафи нирования. После скачивания шлака и подачи шлакообразующих начинают период рафинирования на средней ступени вторичного напряжения, затем постепенно умень шают мощность, вводимую в печь.
Для перемешивания металла с целью его однородно сти, выравнивания температуры и ускорения диффузион ных процессов со шлаком применяют магнитное переме
шивание |
металла. |
|
|
Д о п о л н и т е л ь н ы е |
с п о с о б ы |
р а ф и н и р о |
|
в а н и я ' |
с т а л и . Для более |
полного удаления кислоро |
|
да, водорода и азота перед разливкой сталь вакуумируют в ковше. Для этого ковш с металлом и шлаком уста навливают в вакуумную камеру, находящуюся в разли вочном пролете. Камера герметически закрывается, а воздух откачивают вакуумными насосами. Уже во вре мя откачивания сталь в ковше начинает бурлить в ре зультате начавшегося взаимодействия между углеродом и кислородом и выхода в разреженное пространство во дорода и азота. Давление в вакуумной камере доводят
до 5—10 |
мм рт. ст. Время нахождения ковша в |
камере |
в среднем |
10 мин. Однако за 10 мин нижние слои |
метал |
ла не успевают взаимодействовать с верхними, поэтому дегазация стали в ковше происходит в основном в верх них слоях.
После выдержки ковша с металлом под вакуумом останавливают насосы, поднимают крышку и разливоч ным краном ковш вынимают из вакуумной камеры и пе ревозят на разливочную площадку.
Для удаления растворенных в стали азота и водорода применяют также продувку инертными газами (аргоном и гелием). При продувке инертным газом под давлени ем в несколько атмосфер пузыри газа увлекают за собой пузырьки азота и водорода, в результате такой обработ
ки улучшаются механические свойства стали.
Ht
В ы п л а в к а |
н е к о т о р ы х |
с т а л е й |
|
б е з |
|||
о к и с л е н и я |
( п е р е п л а в ) . |
В |
рассмотренной |
выше |
|||
технологии |
в окислительный |
период плавки |
наряду с |
||||
окислением |
вредных элементов (фосфора) |
окисляются |
|||||
и удаляются со шлаком полезные |
составляющие: марга |
||||||
нец, кремний, хром, ванадий (если хром и ванадий |
были |
||||||
в отходах |
шихты). Если провести |
плавку |
без |
периода |
|||
окисления, то можно сохранить такие ценные элементы, как ванадий, титан, вольфрам, марганец, ниобий, хром и др. Одновременно с сохранением ценных отходов бу дет сокращена продолжительность плавки и сэкономле на электроэнергия. Такой метод называют плавкой без окисления или «переплавом».
Но при этом методе плавки нельзя удалить фосфор, углерод и водород, поэтому в шихте для переплава со держание фосфора и углерода должно быть ниже задан ного, а применяемые материалы совершенно не должны содержать влаги.
В период плавления возможно некоторое науглеро живание металла от электродов, поэтому в шихту наря ду с отходами переплавляемой стали вводят мягкое низ кофосфорное железо и отходы стали с более низким со держанием углерода,чем задано.
В ы п л а в к а |
н е р ж а в е ю щ и х |
с т а л е й ме |
|
т о д о м |
п е р е п л а в а с п р и м е н е н и е м к и с л о |
||
р о д а . |
Метод |
переплава получил |
особенно широкое |
распространение при выплавке нержавеющих сталей, в состав которых входят в значительном количестве доро гие легирующие элементы — никель и хром1 . На маши ностроительных предприятиях скапливается большое ко
личество отходов нержавеющих |
сталей, |
содержащих |
хром и никель. Сохранить эти элементы |
при даче их |
|
в шихту возможно, применяя метод |
переплава. |
|
Выплавка нержавеющих сталей методом переплава становится эффективной при применении газообразного кислорода, так как в этой стали должно быть низкое содержание углерода. При переплаве отходов происхо дит некоторое науглероживание металла от графитированных электродов, но снизить содержание углерода без
'1 Хромоникелевые нержавеющие стали, обладающие высокой ус
тойчивостью против коррозии, высокой пластичностью и механиче скими свойствами, содержат: 17—20% Cr, 8—11% Ni [23]
3*