40.1 Технологические выплавки стали в основной электородуговой печи

Классическая технология плавки стали в основной ДСП состоит из следующих операций:

1. Заправка печи

2. Загрузка шихтовых материалов или завалка

3. Плавление

4. Удаление фосфора

5. Кипение ванны и удаление водорода и азота

6. Скачивание окислительного шлака

7. Науглероживание

8. Раскисление

9. Удаление серы

10. Доводка стали по хим. составу

11. Конечное раскисление стали и разливка

Операции 4 – 6 относятся к окислит. периоду плавки, 7 – 10 к восстановительному периоду плавки.

1. Заправка – исправление изношенных и поврежденных участков футеровки падины за счет забрасывания магнезитового порошка на раскаленную поверхность футеровки. Продолжительность 10 – 15 минут.

2. Завалка шихты

Основной составляющей шихты явл-ся стальной скрап 90 – 100%, а для повышения сод-ия углерода, в шихту вводят до 10% чугуна, а также углеродный бой или кокс, общее кол-во чугуна и карбюризаторов (углеродный бой + кокс) должно быть таким, чтобы сод-ие углерода в шихте на 0.3 – 0.5% было выше нижнего предела по углероду для выплавляемой марки стали. Чтобы совместить процесс плавления с удалением фосфора, в завалку рекомендуется добавлять 2 -3% извести от массы шихты.

3. Плавление

После окончания завалки электроды опускают и включают эл ток. Между электродами и шихтой загорается эл. дуга, длина которой поддерживается автоматически.

Электроды постепенно опускаются, проплавляя в шихте колодцы, пока они не достигнут крайнего нижнего положения.

С увеличением кол-ва жидкого металла, электроды поднимаются, т.к. автоматические регуляторы поддерживают длину дуги постоянной.

В период плавления необходимо обеспечить раннее образование шлака, чтобы защитить расплав от насыщения газами и от науглероживания от электродов.

Поэтому добавляют в образующиеся колодцы 2-3% извести если ее не вводили вместе с шихтой. За время плавления происходит полное окисление кремния, 40-60% марганца, частично углерод и железо. Наличие низкой t-ры и известкового железистого шлака способствуют удалению фосфора в шлак.

41. Окислительный период

Задачи

1. Окисление фосфора до 0.01-0.015%

2. Удаление из расплава водорода и азота

3. Нагрев металла до t-ры близкой к t-ре выпуска стали, т.е. на 120-140^оС выше t-ры Ликвидуса.

4. Уменьшение сод-ия углерода в стали до нижнего предела для выплавляемой марки.

Окислительный период начинают со слива 65-75% шлака образовавшегося в период плавления, чтобы исключить переход фосфора из шлака в расплав.

Шлак сливают путем наклона печи в сторону рабочего окна.

Удалив шлак в печь добавляют 1-1.5% извести и при необходимости 0.15 – 0.25% плавикого шпата(CaF₂) или шамотного боя и боксита для разжижения шлака.

После образования жидкоподвижного шлака и нагрева металла до 1500 – 1540^оС в ванну печи периодически в течении всего окислительного периода порциями вводят железную руду и известь, а печь для слива шлака наклоняют в сторону рабочего окна. Присадки железной руды вызывают интенсивное окисление углерода и кипение ванны:

(FeO)+[C] → {CO}+[Fe]

Общий расход руды составляет от 3 – 6,5% от массы металла.

Часто для активизации кипения используют газообразный кислород, который вводят в расплав по футерованным железным трубкам под давлением 8-10 атм, или при помощи водоохлаждаемой фурмы, которую вводят через 4-ое отверстие в своде печи.

Скорость окисления С газообразным О₂ в 3-5 раз выше чем с железной рудой. Это позволяет сокращать продолжительность окислительного периода, повышать производительность печи и сокращать расход электроэнергии.

В результате кипения ванны происходит удаление H₂ и N₂, а наличие высокоосновного шлака с высоким сод-ием FeO в нем создает благоприятные условия для удаления фосфора.

(FeO)+(Ca)+[P] → (CaO)₃(P₂O₅)+[Fe]

→ (CaO)₄(P₂O₅)+[Fe]

Окислительный период заканчивается, когда углерод окислен до нижнего предела, сод-ие фосфора не превышает 0.01 – 0.015% и t-ра выше 1500^оС.

Период заканчивается полным сливом окислительного шлака, чтобы исключить последующее восстановление из него фосфора.

Продолжительность периода 30-90 минут.