21. Выплавка стали в электропечах

Электроплавка – наиболее совершенный способ получения литой стали.

Быстрый подъем и точное регулирование температуры, высокий нагрев и

возможность создания окислительной и восстановительной атмосферы в

плавильном пространстве – все это позволяет выплавлять сталь точного

химического состава, с особыми физическими и химическими свойствами.

Возможность получения высоких температур допускает применение сильно

известковых шлаков, которые способствуют почти полному удалению из металла серы и фосфора. В атмосфере электропечи мало кислорода, что позволяет легко вести восстановительный процесс раскисления и получать сталь, свободную от вредной закиси железа. Электроплавка дает возможность получения высококачественных сталей, содержащих такие тугоплавкие элементы, как вольфрам, ванадий, молибден, расплавление которых в других печах затруднительно.В настоящее время большинство сортов специальных сталей выплавляется в электропечах. В текущей пятилетке будет продолжаться повышение удельного веса производства электростали.

Электропечи могут работать как на жидкой, так и на твердой шихте. Работа на

твердой шихте (лом, стружка, отходы проката) в основных печах является

наиболее распространенной. Процесс плавки включает: 1) расплавление шихты;

2) окисление примесей; 3) раскисление стали; 4) удаление серы; 5) доводку стали до требуемого химического состава.Расплавление шихты и порядок выгорания примесей в электропечи

аналогичен мартеновскому процессу. По мере расплавления металла происходит окисление железа и содержащихся в нем примесей. В качестве окислителей добавляют железную руду и окалину. После окисления примесей образуются разные химические соединения, которые переходят в шлак. В качестве шлакообразующих материалов в печь вводят известь или известняк и плавиковый шпат – флюорит CaF2 (Тпл = 1378°С).

Современные электрические печи для выплавки стали можно разделить на две

группы – дуговые и индукционные.В дуговых печах (рис. 9.4) теплота получается от горения электрической дуги, образующейся непосредственно между электродами (печи с «независимой»

дугой) или между электродами и металлической ванной (печи с «зависимой»

дугой). При вертикальном положении электродов 4 электрическая дуга образуется между каждым электродом и металлом. Металлическая часть шахты служит промежуточным проводником. Печи этого типа получили преимущественное распространение. Такая печь состоит из металлического кожуха цилиндрической формы с плоским или сферическим дном 6, а внутри футерована огнеупорными материалами. С помощью особого механизма 2 печь можно устанавливать в наклонное положение. Электроды (угольные или графитовые) проходят через съемочный свод. Диаметр их 200 – 600 мм, длина до 3 м. Графитовые электроды более устойчивы при высоких температурах, имеют меньшее электросопротивление, чем угольные, и поэтому их применение в печах более целесообразно. Емкость электропечей колеблется от 250 кг до 200 т.Индукционные печи (рис. 9.5) позволяют получать более чистый металл, чем

при плавке в дуговых печах. Принцип их работы основан на выделении тепла при прохождении тока через проводник, обладающий большим

электросопротивлением. Таким проводником является сама металлическая

шихта. Преимущественное распространение получили бессердечниковые печи,

часто называемые высокочастотными.