восстановительного периода и диффузионного раскисления. К настоящему

времени разработаны и применяются целый ряд разновидностей упрощенной

технологии плавки стали в большегрузных электропечах. Можно выделить две

разновидности технологии:

а) выплавка сталей упрощенного сортамента одношлаковым процессом;

б) выплавка высококачественных сталей по упрощенной технологии с

последующим внепечным рафинированием стали.

Общим для всех разновидностей второго направления технологии является

стремление использовать крупные печи в основном для расплавления шихты,

нагрева металла и проведения окислительных процессов – дефосфорации и

обезуглероживания; иногда в печи проводят также легирование и формирование

требуемого перед выпуском состава шлака.

Для большегрузных печей характерны следующие особенности начальной

плавки:

- для обеспечения требуемого содержания углерода в металле и в связи

с непостоянным его угаром в период расплавления в шихту вводят

повышенное количество чугуна (до 30% от массы шихты при выплавке

углеродистых сталей);

- с тем, чтобы совместить дефосфорацию с расплавлением и целью

сокращения периодов плавления и окислительного в завалку вводят

железную руду или агломерат в количестве до 2% от массы шихты и

известь (до 3%);

- шихту загружают в два приема, в связи с тем, что весь легковесный

лом обычно не умещается в загрузочной корзине; сначала загружают

основную массу лома и после его частичного расплавления и оседания

делают "подвалку" – корзиной загружают оставшуюся часть лома.

Одношлаковый процесс

Технологию выплавки стали под одним шлаком без восстановительного

периода применяют для выплавки сталей упрощенного сортамента: углеродистые

и низколегированные стали, легированные хромом, кремнием, марганцем,

никелем.

В шихту в зависимости от требуемого содержания углерода в стали вводят

до 25-30% чушкового чугуна. С тем, чтобы совместить дефосфорацию с

расплавлением в завалку дают 2-3% извести и до 1.5% железной руды или

агломерата.

После расплавления шихты из печи самотеком удаляют максимальное

количество шлака и начинают продувку ванны кислородом, подаваемым через

фурму, которую вводят в рабочее пространство печи через свод. При

повышенном содержании фосфора в металле перед продувкой в печь загружают

известь и плавиковый шпат.

Продувку ведут до получения заданного содержания углерода в металле.

После прекращения продувки в печь загружают силикомарганец или

ферромарганец и при необходимости феррохром в количеств, обеспечивающем

получение заданного содержания в стали марганца и хрома. Затем сталь

выпускают в ковш, куда для получения требуемого содержания кремния и для

раскисления вводят ферросилиций и алюминий. С тем чтобы предотвратить

переход из шлака в металл окислов железа и снизить угар кремния и марганца

печь наклоняют так, чтобы металл в течение первой трети длительности

выпуска шел без шлака. Никель вследствие низкого сродства к кислороду при

плавке не окисляется и его можно вводить в завалку.

При выплавке легированных кремнием сталей применяют технологию плавки

с частичным раскислением шлака. Сущность технологии заключается в

следующем: после окончания продувки в печь вводят ферромарганец для

получения заданного содержания марганца в стали и немного 65 %-ного

ферросилиция (до 2 кг на 1 т стали) и дают раскислительную шлаковую смесь –

известь (10 кг/т), плавиковый шпат (2 кг/т), кокс (1-2 кг/т). После

непродолжительной выдержки металл выпускают в ковш, куда для окончательного

раскисления и легирования дают ферросилиций и алюминий. При работе по такой

технологии учитывают, что диффузионное раскисление шлака сопровождается

рефосфорацией – переходом из шлака в металл фосфора.

Технология одношлакового процесса позволяет сократить длительность

плавки, расход электроэнергии, огнеупоров и шлакообразующих.

Плавка с рафинированием металла в ковше печным шлаком

Технология применяется на печах емкостью 100-200 т. В завалку вводят

до 25-30% чугуна; 1.5-2.0% руды и 2-3% извести. В конце периода плавления и

окислительном периоде ведут продувку ванны кислородом, подаваемым через

сводовую фурму. После получения требуемого для данной марки стали

содержания углерода продувку заканчивают и сливают шлак окислительного

периода (75-80% шлака).

Далее в печь загружают ферросилиций из расчета ввести в металл около

0.15% кремния, ферромарганец, вводя заданное количество марганца и, если

необходимо, феррохром. Наводят новый шлак добавками извести, плавикового

шпата и шамота (25; 5-10 и 5-10 кг/т соответственно). В середине периода на

основании результатов анализа отбираемых проб металла в печь вводят

корректирующие добавки ферросплавов.

За 8-10 мин до выпуска шлак разжижают добавкой плавикового шпата (~4

кг/т) так, чтобы содержание CaF2 в шлаке было 10-15%. Столь высокое

содержание CaF2 необходимо для обеспечения малой вязкости и высокой

рафинирующей способности шлака. Перед выпуском шлак дополнительно

раскисляют порошкообразным алюминием (8.8 кг/т); необходимо, чтобы конечный

шлак содержал менее 1% FeO и более 50% окиси кальция при основности 2.7-

3.4.

При выпуске в ковш сначала сливают шлак, а затем металл, что

обеспечивает их интенсивное перемешивание, десульфурацию и удаление

неметаллических включений. Алюминий для окончательного раскисления вводят в

ковш.

Плавка с рафинированием в ковше синтетическим шлаком

Технология применяется на крупнотоннажных печах емкостью 60-200 т в

цехах, имеющих специальную печь для выплавки синтетического шлака.

В завалку вводят до 25% чугуна, известь (1.5-3.5%) и железную руду (2-

3%). После расплавления проводят продувку ванны кислородом. Окислительный

шлак сливают, в металл водят ферромарганец, рассчитывая на нижний предел

содержания марганца в выплавляемой стали, и ферросилиций из расчета

введения 0.15-0.20% кремния. Далее наводят небольшое количество (~ 1% от

массы металла) известковистого шлака добавками извести, шамота, плавикового

шпата. Восстановительный период, как таковой, отсутствует, вместо него

проводиться кратковременная (~ 30 мин) доводка, в течение которой сталь

доводят до заданных температуры и состава, вводя необходимые легирующие

добавки. Раскисление шлак не производят.

Перед выпуском стали из печи сливают 80-90% шлака. Далее выпускают

сталь в ковш с залитым туда синтетическим шлаком, который обеспечивает

рафинирование металла от серы и неметаллических включений. Во время выпуска

в ковш вводят ферросилиций и при необходимости ферротитан и феррованадий.

После окончания выпуска в ковш вводят для окончательного раскисления.

Обычно применяют синтетический известково-глиноземистый шлак (~ 55% CaO и

45% Al2O3), который заливают в ковш в количестве 4-6% с температурой 1650-

1700 (С.

Технология с продувкой в ковше порошкообразными реагентами

Плавку ведут, как правило, по технологии одношлакового процесса,

получая металл заданного состава и с требуемой температурой. Выпущенную в

ковш слать продувают порошкообразными смесями, в состав которых входят

активные по отношению к сере и кислороду элементы: карбид кальция,

силикокальций, гранулированный магний. Порошкообразные реагенты вдувают в

струе аргона, подавая их с помощью пневмонагнетателя через погружаемую в

металл футерованную фурму.

Продувка в течение нескольких минут обеспечивает снижение содержания

серы, кислорода, неметаллических включений. Кроме того, при обработке

жидкой стали кальцием и магнием повышаются свойства металла в результате

модифицирующего воздействия этих элементов.

Плавка с рафинированием и доводкой металла вне печи

Плавку ведут по следующей технологии: расплавляют стальной лом с

добавкой чугуна и проводят окислительный период с продувкой ванны

кислородом, обеспечивая дефосфорацию, обезуглероживание и нагрев металла до

требуемой температуры. Далее металл без шлака выпускают в ковш и

транспортируют его на специальную установку, где путем различных видов

внепечной обработки жидкого металла получают сталь требуемого состава и

свойств. Эти установки позволяют продувать металл различными

порошкообразными реагентами с целью десульфурации, раскисления и удаления

неметаллических включений; обработку вакуумом и продувку аргоном с

введением при этом в металл раскислителей и корректирующих добавок

ферросплавов; вдувание науглероживателей, замер и корректировку температуры

расплава.

5 Плавка с использованием металлизованных окатышей

Основу окатышей (губки) составляет железо с содержанием углерода от

0.2-0.5 до 2%, они содержат также некоторое количество невосстановленных

окислов железа и пустую породу (в основном SiO2 и Al2O3), количество

которой должно быть не более 3-7% от массы окатышей. Отличительная

особенность этого сырья – малое содержание серы, фосфора, меди, никеля,

хрома и других примесей, обычно содержащихся в стальном ломе (Pb, Sn, Bi,

Zn, As, Sb). Это облегчает и упрощает процесс выплавки и получение стали

высокого качества, высокой степени чистоты (суммарное содержание примесей в

стали получается в 3-10 раз меньше, чем при выплавке из стального лома).

Если содержание металлизованных окатышей в шихте не превышает 25-30%

от её массы, то технология электроплавки существенно не отличается от

обычной. Переработка шихты, основу которой составляют металлизованные

окатыши требует применения специфической технологии. Особенностями этой

технологии являются:

- непрерывная загрузка окатышей со скоростью, пропорциональной

подводимой в печь электрической мощности, причем загрузка должна

начинаться после сформирования в печи ванны жидкого металла;

- совмещение периода плавления с окислительным (обезуглероживанием);

- упрощение технологии плавки в связи с малым содержанием в шихте

вредных примесей – серы и фосфора.

Степень металлизации окатышей должна находиться в определенных

пределах, обеспечивающих кипение ванны в процессе их загрузки и плавления.

Оптимальной содержание окатышей в шихте составляет 60-70% от её массы - при

большем их содержании возрастает длительность расплавления и плавки в

целом.

Плавку начинают с загрузки стального лома, который в количестве 30-40%

от массы металлической шихты заваливают в печь одной порцией. Далее подают

напряжение и после расплавления лома в сформировавшуюся жидкую ванну

начинают непрерывную загрузку окатышей; обычно их загружают в зону

электрических дуг с помощью автоматизированной системы через отверстие в

своде печи. Скорость подачи окатышей согласуют с подводимой в печь

электрической мощностью так, чтобы температура ванны был на 30-40 (С выше

температуры плавления металла, поскольку при более низкой величине

перегрева плавление затягивается.

Период загрузки и расплавления совмещают с окислительным, т.е.

проводят его так, чтобы обеспечить непрерывное окисление углерода (кипение

ванны). При этом благодаря перемешиванию ускоряется плавление окатышей,

обеспечиваются дегазация ванны и получение в конце периоде заданного

содержания углерод в металле. Для обеспечения кипения степень металлизации

окатышей должна находиться в пределах 90-97%, что соответствует остаточному

содержанию кислорода в окатышах от 1.2 до 0.6% (при более низком содержании

остаточного кислорода не будет кипения ванны.). При недостаточной степени

металлизации существенно возрастает расход электроэнергии из-за протекания

эндотермической реакции восстановления окислов железа. Для обеспечения

кипения ванны металлизованное сырье должно содержать определенное

количество углерода, если содержание углерода недостаточно для обеспечения

кипения, то в ванну вдувают карбюризаторы.

По ходу плавления в печь загружают известь для ошлакования кислой

пустой породы (SiO2 иAl2O3) окатышей. Основность шлака в связи с низким

Страницы: 1, 2, 3, 4