продувки. Степень десульфурации при кислородно-конвертерном процессе
находится в пределах 30 - 50 % и содержание серы в готовой стали составляет
0,02 - 0,04 %.
По достижении заданного содержания углерода дутые отключают, фурму
поднимают, конвертер наклоняют и металл через летку (для уменьшения
перемешивания металла и шлака) выливают в ковш.
Полученный металл содержит повышенное содержание кислорода, поэтому
заключительной операцией плавки является раскисление металла, которое
проводят в сталеразливном ковше. Для этой цели одновременно со сливом стали
по специальному поворотному желобу в ковш попадают раскислители и
легирующие добавки.
Шлак из конвертера сливают через горловину в шлаковый ковш, установленный
на шлаковозе под конвертером.
Течение кислородно-конвертерного процесса обусловливается температурным
режимом и регулируется изменением количества дутья и введением в конвертер
охладителей - металлолома, железной руды, известняка. Температура металла
при выпуске из конвертера около 1600о С.
Во время продувки чугуна в конвертере образуется значительное количество
отходящих газов. Для использования тепла отходящих газов и отчистки их от
пыли за каждым конвертером оборудованы котел-утилизатор и установка для
очистки газов.
Управление конвертерным процессом осуществляется с помощью современных
мощных компьютеров, в которые вводится информации об исходных материалах
(состав и количество чугуна, лома, извести), а также о показателях процесса
(количество и состав кислорода, отходящих газов, температура и т. п.).
Кислородно-конвертерный процесс с донной продувкой.
В середине 60-х годов опытами по вдуванию струи кислорода, окруженной
слоем углеводородов, была показана возможность через днище без разрушения
огнеупоров. В настоящее время в мире работают несколько десятков
конвертеров с донной продувкой садкой до 250 т. Каждая десятая тонна
конвертерной стали, выплавленной в мире, приходится на этот процесс.
Основное отличие конвертеров с донной продувкой от конвертеров с верхним
дутьем заключается в том, что они имеют меньший удельный объем, т. е. объем
приходящийся на тонну продуваемого чугуна. В днище устанавливают от 7 до 21
фурм в зависимости от емкости конвертера. Размещение фурм в днище может
быть различным. Обычно их располагают в одной половине днища так, чтобы при
наклоне конвертера они были выше уровня жидкого металла. Перед установкой
конвертера в вертикальное положение через фурмы пускается дутье.
В условиях донной продувки улучшаются условия перемешивания ванны,
увеличивается поверхность металл-зарождения и выделения пузырьков СО. Таким
образом, скорость обезуглероживания при донной продувке выше по сравнению
с верхней. Получение металла с содержанием углерода менее 0,05 % не
представляет затруднений.
Условия удаления серы при донной продувке более благоприятны, чем при
верхней. Это также связанно с меньшей окисленностью шлака и увеличением
поверхности контакта газ - металл. Последнее обстоятельство способствует
удалению части серы в газовую фазу в виде SO2.
Преимущества процесса с донной продувкой состоят в повышении выхода
годного металла на 1 - 2 %, сокращении длительности продувки, ускорении
плавления лома, меньшей высоте здания цеха и т. д. Это представляет
определенный интерес, прежде всего, для возможной замены мартеновских печей
без коренной реконструкции зданий мартеновских цехов.
Конвертерный процесс с комбинированной продувкой.
Тщательный анализ преимуществ и недостатков способов выплавки стали в
конвертерах с верхней и нижней продувкой привел к созданию процесса, в
котором металл продувается сверху кислородом и снизу - кислородом в
защитной рубашке или аргоном (азотом). Использование конвертера с
комбинированной продувкой по сравнению с продувкой только сверху позволяет
повысить выход металла, увеличить долю лома, снизить расход ферросплавов,
уменьшить расход кислорода, повысить качество стали за счет снижения
содержания газов при продувке инертным газом в конце операции.
Производство стали в мартеновских печах
Сущность мартеновского процесса состоит в переработке чугуна и
металлического лома на паду отражательной печи. В мартеновском процессе в
отличие от конвертерного не достаточно тепла химических реакций и
физического тепла шихтовых материалов. Для плавление твердых шихтовых
материалов, для покрытия значительных тепловых потерь и нагрева стали до
необходимых температур в печь подводиться дополнительное тепло, получаемое
путем сжигания в рабочем пространстве топлива в струе воздуха, нагретого до
высоких температур.
Для обеспечение максимального использования подаваемого в печь топлива
(мазут или предварительно подогретые газы) необходимо, чтобы процесс
горения топлива заканчивался полностью в рабочем пространстве. В связи с
этим в печь воздух подается в количестве, превышающем теоретически
необходимое. Это создает в атмосфере печи избыток кислорода. Здесь также
присутствует кислород, образующийся в результате разложения при высоких
температурах углекислого газа и воды.
Таким образом, газовая атмосфера печи имеет окислительный характер, т. е.
в ней содержится избыточное количество кислорода. Благодаря этому металл в
мартеновской печи в течение всей плавки подвергается прямому или косвенному
воздействию окислительной атмосферы.
Для интенсификации горения топлива в рабочем пространстве часть воздуха
идущего на горение, может заменяться кислородом. Газообразный кислород
может также подаваться непосредственно в ванну (аналогично продувке металла
в конвертере).
В результате этого во время плавки происходит окисление железа и других
элементов, содержащихся в шихте. Образующиеся при этом оксиды металлов FeO,
Fe2O3, MnO, CaO, P2O5, SiO2 и др. Вместе с частицами постепенно разрушаемой
футеровки, примесями, вносимыми шихтой, образуют шлак. Шлак легче металла,
поэтому он покрывает металл во все периоды плавки.
Шихтовые материалы основного мартеновского процесса состоят, как и при
других сталеплавильных процессах, из металлической части (чугун,
металлический лом, раскислители, легирующие) и неметаллической части
(железная руда, мартеновский агломерат, известняк, известь, боксит).
Чугун может применятся в жидком виде или в чушках. Соотношение количества
чугуна и стального лома в шихте может быть различным в зависимости от
процесса, выплавляемых марок стали и экономических условий.
По характеру шихтовых материалов основной мартеновский процесс делиться
на несколько разновидностей, наибольшее распространение из которых получили
скрап-рудный и скрап-процессы.
При скрап-рудном процессе основную массу металлической шихты (от 55 до 75
%) составляет жидкий чугун. Этот процесс широко применяется на заводах с
полным металлургическим циклом.
При скрап-процессе основную массу металлической массы шихты (от 55 до 75
%) составляет металлический лом. Чугун (25 - 45 %), как правило,
применяется в твердом виде. Таким процессом работают заводы, на которых нет
доменного производства.
[pic]
Рисунок 2. Схема двухванной сталеплавильной печи:
1 – топливно-кислородные фурмы; 2 – фурмы для вдувания твердых
материалов;
3 – свод печи; 4 – вертикальные каналы; 5 – шлаковики; 6 – подины печей
Производство стали в электропечах
Электросталеплавильное производство - это получение качественных и
высококачественных сталей в электрических печах, обладающих существенными
преимуществами по сравнению с другими сталеплавильными агрегатами.
Выплавка стали в электропечах основана на использовании электроэнергии
для нагрева металла. Тепло в электропечах выделяется в результате
преобразовании электроэнергии в тепловую при горении электрической дуги
либо в специальных нагревательных элементах, либо за счет возбуждения
вихревых токов.
В отличие от конвертерного и мартеновского процессов выделение тепла в
электропечах не связанно с потреблением окислителя. Поэтому электроплавку
можно вести в любой среде - окислительной, восстановительной, нейтральной и
в широком диапазоне давлений - в условиях вакуума, атмосферного или
избыточного давления. Электросталь, предназначенную для дальнейшего
передела, выплавляют, главным образом в дуговых печах с основной футеровкой
и в индукционных печах.
[pic]
Рисунок 3. Схема рабочего пространства дуговой электропечи:
1 – куполообразный свод; 2 – стенки; 3 – желоб; 4 – сталевыпускное
отверстие;
5 – электрическая дуга; 6 – сферический под; 7 – рабочее окно; 8 –
заслонка; 9 – электроды
Дуговые печи бывают различной емкости (до 250 т) и с трансформаторами
мощностью до 125 тысяч киловатт.
Источником тепла в дуговой печи является электрическая дуга, возникающая
между электродами и жидким металлом или шихтой при приложении к электродам
электрического тока необходимой силы. Дуга представляет собой поток
электронов, ионизированных газов и паров металла и шлака. Температура
электрической дуги превышает 3000о С. Дуга, как известно, может возникать
при постоянном и постоянном токе. Дуговые печи работают на переменном токе.
При горении дуги между электродом и металлической шихтой в первый период
плавки, когда катодом является электрод, дуга горит, т. к. пространство
между электродом и шихтой ионизируется за счет испускания электронов с
нагретого конца электрода. При перемене полярности, когда катодом
становится шихта - металл, дуга гаснет, т. к. в начале плавки металл еще не
нагрет и его температура недостаточна для эмиссии электронов. При
последующей перемене полярности дуга вновь возникает, поэтому в начальный
период плавки дуга горит прерывисто, неспокойно.
После расплавления шихты, когда ванна покрывает ровным слоем шлака, дуга
стабилизируется и горит ровно.
Выплавка стали в кислых электродуговых печах
Электродуговые печи с кислой футеровкой обычно используются при выплавке
стали для фасонного литья. Емкость их составляет от 0,5 до 6,0-10 т. Кислая
футеровка более термостойкая и позволяет эксплуатировать печь с учетом
условий прерывной работы многих литейных цехов машиностроительных заводов.
Основным недостатком печей с кислой футеровкой является то, что во время
плавки из металла не удаляются сера и фосфор. Отсюда, очень высокие
требования к качеству применяемой шихты по содержанию этих примесей.
Плавление в кислой печи длится примерно так же, как в основной печи (50-
70 мин). В окислительный период удалятся меньшее количество углерода (0,1 -
0,2 %) и из-за повышенного содержания FeO в шлаке металл кипит без присадок
железной руды. Содержание SiO2 в шлаке к концу окислительного периода
повышается до 55 - 65 %. Когда металл нагрет, начинается восстановление
кремния по реакции:
(SiO2) + 2[C] = [Si] + 2COгаз
К концу окислительного процесса содержание Si в металле увеличивается до
0,2 - 0,4 %.
Плавка с рафинированием в ковше печным шлаком.
Применяется на печах емкостью 100 - 200 т. После окончания окислительного
периода и раскисления металла наводят новый шлак с высоким содержанием СаО.
В течение 40 - 60 мин шлак раскисляют молотым коксом и ферросилицием. Перед
выпуском в шлак дают CaF2. Высокое (10 - 20 %) содержание CaF2 обеспечивает
высокую рафинирующую способность шлака. При выпуске из печи вначале
выпускают в ковш жидкий шлак и затем мощной струей металл. Перемешивание
металла со шлаком обеспечивает высокую степень рафинирования от примесей
(от серы) и неметаллических включений. Одной из форм рафинирования стали в
ковше можно считать технологию синтетических шлаков на основе СаО - Al2O3.
В этом случае требуются дополнительные затраты для плавления шлака.
Плавка стали в индукционной печи.
В индукционных печах для выплавки металла используется тепло, которое
выделяется в металле за счет возбуждения в нем электрического тока
переменным магнитным полем. Источником магнитного поля в индукционной печи
служит индуктор. Проводящая электрический ток шихта, помещенная в тигель
Страницы: 1, 2, 3
|