Температура металла в ковше после выпуска плавки долж на быть в пределах 1580—'1620° (по замерам термопарой). Сплав разливают сифоном без подпрессовки в квадратные из
ложницы для 500-кг слитков. Перед разливкой в каждую излож ницу заливают 50 см3 четыреххлористого углерода. Время на полнения изложниц жидким металлом 30—40 сек. Через 40— 50 мин. после разливки последнего поддона слитки выгружают в подогретые коробки — термостаты, которые подают в кузнеч ный цех. Температура слитков при посадке в нагревательные пе чи должна быть не ниже 600°. Легирование стали хромом и алю минием путем присадки лигатуры уменьшило продолжитель ность плавки на 20—25 мин., устранило брак металла по трещи нам и рванинам при ковке слитков, увеличило сквозной выход
годного до 68%. Производство и применение железохромоалю миниевых, хромотитановых, железоникелениобиевых, железомарганцеалюминиевых и других лигатур упростит легирование электростали, на 8—10% уменьшит продолжительность плавки,
значительно улучшит качество металла, |
увеличит производи |
|
тельность дуговых электропечей. |
|
|
Обработка жидкого металла шлаками |
||
По существующим технологическим |
инструкциям длитель |
|
ность окислительного периода в печах емкостью |
более 30 т со |
|
ставляет 1,0—1,5 часа, а восстановительного |
периода ~ 2,0— |
|
2,5 часа. В печах большой емкости процесс десульфурации про текает медленно и даже при длительности восстановительного периода 2,5 часа равновесие между металлом и шлаком не устанавливается.
При выплавке стали ШХ15 в 50-т дуговых печах на свежей шихте среднее содержание серы в период окисления снижается
с 0,06 до 0,039%, в период рафинировки — с 0,039 до 0,023% и
за время выпуска металла в ковш-—с 0,023 до 0,0115%.
Содержание серы в металле перед выпуском и во время раз ливки мало зависит от длительности восстановительного перио да плавки. В восстановительный период плавки десульфурация
металла протекает медленно, в процессе же выпуска в ковш — весьма быстро. Процессы раскисления и десульфурации метал ла при электроплавке стали идут на поверхности соприкоснове ния металла со шлаком, и скорость их зависит от величины удельной поверхности и скорости диффузии, определяемой сте пенью перемешивания металла со шлаком и глубиной ванны.
Скорость процессов десульфурации и раскисления может быть увеличена путем электродинамического перемешивания ме талла в печи или путем увеличения удельной поверхности сопри косновения металла со шлаком, т. е. эмульгирования шлака при выпуске его и металла в ковш с большой высоты (3—5 м).
Н. М. Чуйко [21] предложил для обработки металла в ковше использовать восстановительные шлаки электроплавки, которые
4 Заказ 1821 |
49 |
заводят <в печи во время рафинировки и доводки металла по химическому составу и температуре.
В этом случае в печи необходимо иметь достаточное количе ство хорошо раскисленного высокоосновного, жидкоподвижного
шлака и правильно организовать выпуск шлака и металла в ковш. Обычно вначале выпускают основную часть шлака из печи в ковш, затем ковш опускают с таким расчетом, чтобы расстоя ние от носка желоба печи до уровня металла в ковше составляло 3—5 м и выпускают остальную часть шлака и металла.
В отличие от принятой технологии количество выжигаемого углерода за период окисления уменьшено до 0,2—0,3% (вместо
0,4—0,5%).
В восстановительный период плавки феррохром и ферромар ганец присаживают после скачивания окислительного шлака на голое зеркало металла.
При выплавке конструкционных сталей одновременно с фер
рохромом вводят силикомарганец из расчета получения в метал
ле 0,10—0,12% Si.
Шлак восстановительного периода заводят из извести (70%),
шамота и плавикового шпата (30%) в количестве 3% от веса металла.
Шлак раскисляют смесью из извести, кокса (0,1% от веса
металла) и молотого 75%-ного ферросилиция.
Содержание закиси железа в шлаке перед выпуском должно
быть меньше 0,4%, отношение—— =2,5—3.
SiO2
Количество шлака в печи должно составлять 4—5% от веса
металла.
Кусковой алюминий для окончательного раскисления метал
ла вводят в ковш.
Сравнение качества металла, выплавленного по новой и при
нятой |
ранее технологии, |
не |
выявило |
какого-либо различия. |
|||||
За время выпуска |
содержание серы в |
металле |
снижалось |
||||||
с 0,026 до 0,010% и |
коэффициент распределения серы увеличи |
||||||||
вался с 12,7 до 51,3. |
|
|
|
|
|
|
|
||
При обработке стали основными восстановительными шла |
|||||||||
ками |
во время |
выпуска |
средняя |
продолжительность |
плавки |
||||
уменьшилась |
на 60—75 |
мин., |
что |
соответствует |
увеличению |
||||
производительности печей на 15—20%. |
|
|
|
||||||
Удельный расход электроэнергии уменьшился при этом на |
|||||||||
100—120 квт-ч!т. |
|
|
|
|
|
|
|
||
Дальнейшее сокращение длительности плавки в дуговых пе |
|||||||||
чах возможно в результате применения |
обработки |
металла |
|||||||
шлаком в ковше по способу Точинского — Перрена. |
Этот способ |
||||||||
нашел применение для десульфурации и раскисления высоко качественных легированных сталей на заводах фирмы Южин во Франции.
50
Металл расплавляют в бснбвных дуговых электропечах с за грузкой сверху и с номинальной удельной мощностью трансфор маторов 500 ква на 1 т емкости.
Необходимый для обработки металла жидкий известково глиноземистый шлак (60% AI2O3 и 40% СаО) приготовляют в ду говых электропечах (обычно однофазных) с графитовой футеров
кой. Сталеплавильные печи используют для максимально бы строго расплавления твердой садки, нагрева металла до тре буемых температур и введения в сталь необходимых легирую щих элементов. Общепринятые процессы диффузионного раскис ления и десульфурации металла в восстановительный период от сутствуют. Перед выпуском плавки шлак полностью скачивают. Слив металла в глубокий ковш с жидким известково-глиноземи стым шлаком производят с высоты 4—5 м.
Для регулирования размера зерна в ковш после выпуска ме талла присаживают кусковой алюминий.
Утверждают, что в результате обработки металла шлаком со держание серы снижается с 0,05 до менее 0,01%, одновременно
достигается полное раскисление стали.
Выплавка легированной стали описанным методом сокращает продолжительность плавки на 35—45%, значительно повышает производительность дуговых печей и одновременно обеспечивает получение металла высокого качества.
4. ДУГОВЫЕ ПЕЧИ БОЛЬШОЙ ЕМКОСТИ
Применение в электросталеплавильном производстве дуго вых печей большой емкости и мощности является важным сред
ством быстрого увеличения выплавки легированного металла.
Удельные электрические и тепловые потери в крупных печах меньше, чем в малых печах, а часовая производительность зна чительно выше. Технико-экономические показатели работы
дуговых печей большой емкости с номинальной удельной мощностью 300—500 ква вполне сопоставимы с показателями плавки в мартеновских печах. Во время второй мировой войны в США было установлено большое количество электропечей емкостью от 60 до 90 т. Накопленный опыт эксплуатации этих
печей стимулировал установку еще более крупных и мощных пе чей для производства сталей рядовых марок [11]. Были установ
лены печи диаметром 6,7 м и номинальной емкостью ПО т, обо рудованные трансформаторами мощностью 36 000 ква. Две более крупные печи диаметром 7,5 м и номинальной емкостью пример но 135 т установлены с трансформаторами, позволяющими до вести подводимую мощность до 40 000 ква.
Дуговые печи большой емкости и мощности имеют ряд суще ственных преимуществ перед мартеновскими печами.
При использовании лома со средним насыпным весом, напри
мер, 950—1000 кг/м3, завалка |
150-т мартеновской печи требует |
4* |
51 |
2,5—3,0 час. (завалка мульдами), тогда как общая продолжи тельность завалки электропечи ломом того же качества состав ляет около 15—20 мин. (завалка сверху), если даже допустить,
что для этого потребуется две довалки.
Весь объем дуговой электропечи до самых краев боковых стен может быть заполнен ломом, после чего электроды проп лавляют колодцы через всю толщу загруженной шихты вне зависимости от габаритности лома. Загрузка мартеновской печи
ломом до свода преграждает путь газам и нарушает плавление шихты. В дуговой печи шихтовые материалы при сочетании вы
сокого напряжения дуг с большой подводимой мощностью мо гут быть расплавлены приблизительно в два-три раза быстрее,
чем в мартеновской печи.
Другими словами, производительность дуговой печи на еди ницу номинальной емкости примерно в два-три раза выше, чем у мартеновской печи при использовании лома одинакового каче ства и выплавке стали одной и той же марки. Электропечь ем костью 60—70 т эквивалентна по производительности стационар ной мартеновской печи емкостью 160—180 т. Показатели ра боты четырех типичных печей США с завалкой сверху, исполь зуемых для плавки простой углеродистой стали методом пере
плава, |
приведены в |
табл. 8. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 8 |
|
|
|
|
|
|
Условные номера печей |
|
|
|
Показатели |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
Номинальная мощность, |
ква .... |
18 750 |
25000 |
18 750 |
15 000 |
||
Средний вес плавки, m |
........................... |
68 |
89 |
61 |
42,5 |
||
Способ завалки |
.....................................число плавок . . . |
Сверху |
Сверху |
Сверху |
Сверху |
||
Стойкость свода, |
190 |
140 |
— |
— |
|||
Стойкость стен, |
число плавок . . . |
155 |
135 |
— |
— |
||
Средняя |
продолжительность плавки- |
4,75 |
5,25 |
5,2 |
3,9 |
||
час............................................................. |
|
|
|
||||
Производительность, т/час...................... |
14,0 |
16,9 |
11,8 |
9,9 |
|||
Расход электроэнергии, |
к.вт-ч[т . . |
615 |
546 |
568 |
5з5 |
||
Расход электродов, кг/т........................... |
5,55 |
5,75 |
5,15 |
5,95 |
|||
По данным Бетеллевского института, стоимость строитель
ства электросталеплавильного цеха в США составляет пример но 60% стоимости строительства мартеновского цеха эквива лентной мощности.
Столь значительная разница в объеме капиталовложений объясняется тем, что электросталеплавильный цех, имея мень шие размеры и большую компактность, выпускает плавки мень шего веса за более короткие промежутки времени и при той же
52