Техніко-економічні показники виробництва сталі в кисневих конвертерах

До головних техніко-економічних показників виробництва сталі в кисневих конвертерах належать: продуктивність конвер­тера, витрата кисню на одиницю продукції.вихід рідкої сталі тощо.

Продуктивність великотоннажних конвертерів на 250...400 т сягає 400... 500 т сталі за годину, що істотно перевищує цю ж характеристику мартенівських чи електросталеплавильних печей.

Витрата кисню становить 50...60 м³ на тонну виплавленої сталі.

Вихід рідкої сталі відносно маси металу в шихті — 89...92 %.

5.2.2. Отримання сталі в мартенівських печах

В мартенівській печі сталь виплавляють з твердого або рідкого чавуну, стального і чавунного брухту з добавками залізної руди, окалини, флюсів і феросплавів; при цьому отримується побічний продукт – мартенівський шлак.

Мартенівська піч. Плавильний простір печі 4 обмежений знизу подом 7, зверху – сводом 3, по бокам стінками. По обидві боки плавильного простору знаходяться головки 1 і 5 з каналами, які ведуть до шлаковиків – камерам для отримання пилу і бризок шлаку, що захвачуються з плавильного простору підходящими газами. Шлаковики з’єднуються з регенераторами 8 і 6, які мають вогнетривку насадку для підігріву повітря і газового палива. На крупних металургійних підприємствах мартенівські печі нагрівають спалюванням суміші доменного і коксового газів, а також природного газу. Канали 2 служать для підводу гарячого повітря і газового палива, які згорають довгим факелом в печі, і для відведення гарячих газів – продуктів згорання. Клапани 10 періодично (через 10-15 хв.) змінюють напрямок руху газів (рис 5.4., б, в) в регенераторах, головках і в самій печі, чим забезпечується їх постійний підігрів до 1000-1500 ⁰С і нагрів плавильного простору до 1700 ⁰С. Якщо немає підігріву газів, то температура в печі не буде вище 1400 ⁰С, тоді як температура плавлення м’якої сталі 1500 ⁰С. Таким чином, коли одна пара регенераторів нагріває гази, інша запасає теплоту підходящих продуктів згорання.

В передній стінці мартенівської печі знаходяться вікна 9, через які з робочого майданчика завантажують шихту, беруть проби сталі і спостерігають за плавленням. Под печі нахилений до задньої стінки, в якій знаходиться льотка, закрита під час плавлення пробкою з вогнетривкої маси; для випуску сталі пробку зовні пробивають.

Печі на машинобудівних заводах працюють на мазуті, який розпиляється форсунками при подачі стисненого повітря або пари під тиском 500-800 кПа. У печей, які працюють на мазуті, є лише два регенератори (по одному з кожного боку) для підігріву повітря.

Процеси плавлення в мартенівських печах поділяють на дві основні і кислі в залежності від складу шихти.

Плавлення на шихті, в якій вміст фосфору і сірки більше допустимого в готовій сталі, виконується основним процесом, тобто під основним шлаком і в печах, які викладені основними вогнетривами.

5.2.3. Виплавлення сталі в електропечах

Рисунок 5.4. Схема будови дугової електропечі:

1 – футерівка; 2 – жолоб; 3 – виливний отвір; 4 – електрод; 5 – склепіння; 6 – електродотримач; 7 – відсувна плита; 8 – вікно; 9 - кожух

В електропечах виробляють високоякісні конструкційні, інструментальні та спеціальні сталі з мінімальним вмістом шкідливих домішок й неметалевих вкраплень. Електростале­плавильні печі поділяють на дугові та індукційні.

Джерелом теплоти дугової електропечі є електрична дуга, що горить між електродом і шихтою.

Основою печі служить циліндричний корпус зі сферичним дном, який складається із сталевого кожуха 9 (рис. 5.4) і футерівки 1 (основної або кислої). Корпус накритий знімним склепінням 5 з трьома отворами для графітизованих електродів 4. Кожен електрод закріплений в окремому електродотримачі 6 і може разом з ним незалежно від інших електродів переміщатись у вертикальному напрямку. Живляться електроди від трифазного трансформатора. В корпусі є вікно 8, заслонене відсувною плитою 7. Навпроти вікна розташовані виливний отвір 3 і жолоб 2. Довжина кожної дуги регулюється автоматично підніманням і опусканням електрода. Місткість дугових печей дохо­дить до 400 т.

Порожнину печі завантажують згори, попередньо піднявши і відвівши вбік склепіння разом з електродами або піднявши склепіння і викотивши корпус з-під нього. Після завантаження шихти піч накривають склепінням, електроди опускають, вмикають струм і запалюють три незалежні дуги. Висока температура дуги сприяє швидкому розплавленню шихти. Крізь вікно контролюють плавлення і при потребі закидають у піч флюси, феросплави та легувальні речовини. Спеціальним механізмом (на рисунку не зображений) нахиляють піч для згрібання шлаку і окремо для виливання металу.

Сталь виплавляють переважно в печах з основною футерівкою, рідше з кислою методом з оксидацією домішок і значно рідше методом переплаву (без оксидації).

Метод з оксидацією вибирають для виплавлення конструкційних вуглецевих сталей. Шихтою служать металевий брухт (до 90 %), чушковий переробний чавун, залізна руда або окали­на, розбиті електроди або кокс, феросплави та флюси (вапно і плавиковий шпат). Процес складається із двох періодів — оксидаційного й відновлювального.

Протягом оксидаційного періоду в печі з основною футерівкою відбувається оксидація кремнію, марганцю, вуглецю й частково заліза киснем пічної атмосфери й оксидами заліза. Оксидацію інтенсифікують, продуваючи розплавлений метал киснем. Утворені оксиди кремнію, марганцю й заліза переходять у шлак, оксид фосфору зв'язується в хімічну сполуку з оксидом кальцію, а оксид вуглецю виходить з розплаву в атмосферу. Реакції оксидації подані в 5.2.1. п. 2. Оксидація вуглецю спричинює кипіння ванни й додаткове очищення металу від газів і шлаку.

Шлак зливають крізь вікно дугової печі у шлакову чашу, легко нахиляючи піч управо. Зливши шлак, у піч подають свіжу порцію флюсу.

Відновлювальний період передбачає дезоксидацію, десульфурацію й доведення металу до заданого хімічного складу. У піч повторно подають флюси та активні дезоксидатори — по­дрібнені кокс і феросиліцій. Унаслідок реакцій

кількість оксиду заліза FeO у шлаці істотно зменшується, що спричинює перехід FeO з рідкого металу у шлак. Отже, особливість такої дезоксидації у тому, що дезоксидують шлак, а через нього — метал. Завдяки високій концентрації в шлаці СаО з металу активно вилучається сірка відповідно з реакцією (7). Для остаточної дезоксидації застосовують алюміній (див. реакцію (10)).

Методом переплаву одержують переважно леговані сталі і зводиться він по суті до розплавлення шихти з легованих відходів. Завдяки відсутності оксидаційного періоду процес істотно скорочується. Впродовж виплавлення не виключена часткова оксидація деяких легувальних елементів. Рідку сталь дезоксидують через шлак і при потребі додають легувальні елементи.

В індукційних електропечах змінний струм індуктора збуджує в металевій частині шихти потужні вихрові струми, які нагрівають і розплавляють шихту. В цих печах виплавляють дуже якісні жаростійкі, жароміцні та інші сталі.

Рисунок 5.5. Схема індукційної тигльової електропечі:

1 – корпус; 2 – індуктор; 3 – тигель; 4 – покришка; 5 – носик

Індукційна тигльова електропіч складається з тигля 3 (рис. 5.5), накритого знімною покришкою 4, корпуса і водоохолоджуваного індуктора 2. Тигель виготовляють з основних або кислих вогнетривких порошків, скріплених зв'язкою. Знявши покришку, тигель завантажують шихтою. Рідкий метал випускають з печі у розливний пристрій, нахиляючи її в бік розливного носика 5.

В індукційних печах сталь виробляють методом переплаву з шихтових матеріалів, що містять невелику кількість шкідливих домішок. Ці печі компактні, високопродуктивні, забезпечують незначні втрати легувальних елементів, конструкція печі дає змогу проводити плавлення в контрольованій атмосфері або у вакуумі. їхнім недоліком є малий коефіцієнт корисної дії на стадії розплавлення металу й низька температура шлаку. Цим пояснюється невисока активність шлаку та його обмежена здатність зменшувати в металі кількість шкідливих домішок.

Поиск по сайту: