Плавка в основной печи на углеродистой шихте

Данная технология также носит название технологии плавки на свежей шихте с окислением и применяется на печах малой и средней (£ 40 т) емкости при выплавке качественных легированных сталей. Плавка состоит из следующих периодов: 1. заправка печи; 2. загрузка шихты; 3. плавление; 4. окислительный период; 5. восстановительный период; 6. выпуск стали. Заправка печи Заправка – это исправление изношенных и поврежденных участков футеровки пода.Длительность заправки10-15 мин. Плавление Во время плавления происходит окисление составляющих шихты, формируется шлак, происходит частичное удаление в шлак фосфора и серы. Окисление примесейосуществляется за счет кислорода воздуха, окалины и ржавчины, внесенныхметаллической шихтой.низкая температура и наличие основного железистого шлака благоприятствует дефосфорации. Продолжительность периода плавки определяется мощностью трансформатора и составляет от 1.1 до 3.0 ч. Расход электроэнергии за время плавления составляет 400-480 кВт*/ч. Окислительный период Задача окислительного периода плавки состоит в следующем: а) уменьшить содержание в металле фосфора до 0.01-0.015%; б) уменьшить содержание в металле водорода и азота; в) нагреть металл до температуры близкой к температуре выпуска (на 120-130 °Свыше температуры ликвидуса).Кроме того, за время периода окисляют углерод до нижнего предела егосодержания в выплавляемой стали. За счет кипения (выделения пузырьков СО приокислении углерода) происходит дегазация металла и его перемешивание, чтоускоряет процессы дефосфорации и нагрева. Окисление примесей ведут, используя либо железную руду (окалину, агломерат), либо газообразный кислород.Окислительный период начинается с того, что из печи сливают 65-75% шлака, образовавшегося в период плавления. Шлак сливают не выключая печь, наклонивеё в сторону рабочего окна на 10-12°. Слив шлака производят для того, чтобыудалить из печи перешедший в шлак фосфор. Удалив шлак, в печь присаживаютшлакообразующие: 1-1.5% извести и при необходимости 0.15-0.25% плавиковогошпата, шамотного боя или боксита.После формирования жидкоподвижного шлака в ванну в течение всего окислительного периода ведут продувку кислородом; печь для слива шлака в течение периода наклонена в сторону рабочего окна. Присадка руды вызывает интенсивное кипение ванны – окисляется углерод, реагируя с окислами железа руды с выделением большого количества пузырьков СО. Под воздействием газовшлак вспенивается, уровень его повышается и он стекает в шлаковую чашу через порог рабочего окна. Новую порцию руды присаживают, когда интенсивность кипения металла начинает ослабевать. Общий расход руды составляет 3-6.5% от массы металла. С тем, чтобы предотвратить сильное охлаждение металла, единовременная порция руды не должна быть более 05-1%.В течение всего окислительного периода идет дефосфорация металла по реакции: Для успешного протекания той реакции необходимы высокие основность шлака иконцентрация окислов железа в нем, а также пониженная температура. Этиусловия создаются при совместном введении в печь извести и руды.Из-за высокого содержания окислов железа в шлаках окислительного периодаусловия для протекания реакции десульфурации являются неблагоприятными идесульфурация получает ограниченное развитие: за все время плавления иокислительного периода в шлак удаляется до 30-40% серы, содержащейся в шихте.При кипении вместе с пузырьками СО из металла удаляются водород и азот. Этотпроцесс имеет большое значение для повышения качества электростали, посколькув электропечи в зоне электрических дуг идет интенсивное насыщение металлаазотом и водородом. В связи с этим электросталь обычно содержит азота больше, чем мартеновская и кислородно-конвертерная сталь.Кипение и перемешивание обеспечивает также ускорение выравнивания температурыметалла и его нагрев. За время окислительного периода необходимо окислитьуглерода не менее 0.2-0.3% при выплавке высокоуглеродистой стали (содержащей> 6% С) и 0.3-0.4% при выплавке средне- и низкоуглеродистой стали.Шлак в конце окислительного периода имеет примерно следующий состав, %: 35-50CaO; 10-20 SiO₂; 4-12 MnO; 6-15 MgO; 3-7 Al₂O₃; 6-30 FeO; 2-6 Fe₂O₃; 0.4-1.5 P₂O₅.содержание окислов железа в шлак зависит от содержания углерода в выплавляемоймарке стали; верхний предел характерен для низкоуглеродистых сталей, нижний –для высокоуглеродистых.Окислительный период заканчивается тогда, когда углерод окисляется до нижнегопредела его содержания в выплавляемой марке стали, а содержание фосфораснижено до 0.010-0.015%. Период заканчивают сливом окислительного шлака.Полное скачивание окислительного шлака необходимо, чтобы содержащийся в немфосфор не перешел обратно в металл во время восстановительного периода. Восстановительный период Задачами восстановительного периода являются: а) раскисление металла; б) удаление серы; в) доведение химического состава стали до заданного; г) корректировка температуры.Все эти задачи решаются параллельно в течение всего восстановительногопериода; раскисление металла производят одновременно осаждающим идиффузионным методами.После удаления окислительного шлака в печь присаживают ферромарганец вколичестве, необходимом для обеспечения содержания марганца в металле на егонижнем пределе для выплавляемой стали, а также ферросилиций из расчетавведения в металл 0.10-0.15% кремния и алюминий в количестве 0.03-0.1%. Этидобавки вводят для обеспечения осаждающего раскисления металла.Далее наводят шлак, вводя в печь известь, плавиковый шпат и шамотный бой.Через 10-15 мин. шлаковая смесь расплавляется и после образованияжидкоподвижного шлака приступают к диффузионному раскислению. Вначале, втечение 15-20 мин. раскисление ведут смесью, состоящей из извести, плавикового шпата и кокса в соотношении 8: 2: 1, иногда присаживают один кокс.Далее начинают раскисление молотым 45 или 75%-ным ферросилицием, которыйвводят в состав раскислительной смеси, содержащей известь, плавиковый шпат, кокс и ферросилиций в соотношении 4: 1: 1: 1, содержание в этой смеси уменьшают.На некоторых марках стали в конце восстановительного периода в составраскислительной смеси вводят более сильные раскислители – молотыйсиликокальций и порошкообразный алюминий, а при выплавке ряданизкоуглеродистых сталей диффузионное раскисление ведут без введения кокса всостав раскислительных смесей.Суть диффузионного раскисления, протекающего в течение всего периода, заключается в следующем. Так как раскисляющие вещества применяют впорошкообразном виде, плотность их невелика и они очень медленно опускаютсячерез слой шлака. В шлаке протекают следующие реакции раскисления: (FeO) + C = Fe + CO; 2*(FeO) + Si = 2*Fe + (SiO₂) и т.д., в результате содержание FeO в шлаке уменьшается и в соответствии с закономраспределения (FeO)/[FeO] = const кислород (в виде FeO) начинает путемдиффузии переходить из металла в шлак (диффузионное раскисление).Преимущество диффузионного раскисления заключается в том, что посколькуреакции раскисления идут в шлаке, выплавляемая сталь не загрязняетсяпродуктами раскисления – образующимися окислами. Это способствует получениюстали с пониженным содержанием неметаллических включений.По мере диффузионного раскисления постепенно уменьшается содержание FeO в шлакеи пробы застывшего шлака светлеют, а затем становятся почти белыми. Белый шлакконца восстановительного периода электроплавки имеет следующий состав, %: 53 60 CaO; 15-25 SiO₂; 7-15 MgO; 5-8 Al₂O₃; 5-10 CaF₂; 0.8-1.5 CaS; < 0.5 FeO; < 0.5 MnO.Во время восстановительного периода успешно идет десульфурация, посколькуусловия для её протекания более благоприятные, чем в других сталеплавильныхагрегатах. Хорошая десульфурация объясняется высокой основностью шлакавосстановительного периода (CaO/SiO₂ = 2.7-3.3) и низким (< 0.5%) содержанием FeO в шлаке, обеспечивающим сдвиг равновесия реакциидесульфурации [FeS] + (CaO) = (CaS) + (FeO) вправо (в сторону более полногоперехода серы в шлак). Коэффициент распределения серы между шлаком и металлом(S)/[S] в восстановительный период электроплавки составляет 20-50 и можетдоходить до 60. в электропечи с основной футеровкой можно удалить серу дотысячных долей процента.Для улучшения перемешивания шлака и металла и интенсификации медленно идущихпроцессов перехода в шлак серы, кислорода и неметаллических включений ввосстановительный период рекомендуется применять электромагнитноеперемешивание, особенно на большегрузных печах, где удельная поверхностьконтакта металл-шлак значительно меньше, чем в печах малой емкости.Длительность восстановительного периода составляет 40-100 мин. За 10-20 мин.до выпуска проводят корректировку содержания кремния в металле, вводя в печькусковой ферросилиций. Для конечного раскисления за 2-3 мин. до выпуска вметалл присаживают 0.4-1.0 кг алюминия на 1 т стали. Выпуск стали из печи вковш производят совместно со шлаком. Интенсивное перемешивание металла сошлаком в ковше обеспечивает дополнительное рафинирование – из металла в белыйшлак переходит сера и неметаллические включения.Порядок легированияПри выплавке легированных сталей в дуговых печах порядок легирования зависитот сродства легирующих элементов к кислороду. Элементы, обладающие меньшимсродством к кислороду, чем железо (никель, молибден) во время плавки неокисляются и их вводят в начальные периоды плавки – никель в завалку, амолибден в конце плавления или в начале окислительного периода.Хром и марганец обладают большим сродством к кислороду, чем железо. Поэтомуметалл легируют хромом и марганцем после слива окислительного шлака в началевосстановительного периода.Вольфрам обладает большим сродством к кислороду, чем железо и он можетокисляться и его обычного вводят в начале восстановительного периода.Особенность легирования вольфрамом заключается в том, что из-за высокойтемпературы плавления он растворяется медленно и для корректировки составаферровольфрам можно присаживать в ванну не позднее, чем за 30 до выпуска.Кремний, ванадий и особенно титан и алюминий обладают большим сродством ккислороду и легко окисляются. Легирование стали феррованадием производят за15-35 мин. до выпуска, ферросилиций – за 10-20 мин. до выпуска. Ферротитанвводят в печь за 5-15 мин. до выпуска, либо в ковш. Алюминий вводят за 2-3мин. до выпуска в ковш. 2.3. Выплавка стали методом переплава На металлургическом заводе отходы легированной стали разливаемой в изложницы, достигают 25-40%. По мере накопления отходов выплавляют сталь методомпереплава. Плавку ведут без окисления или с не продолжительной продувкойкислородом, что позволяет сохранить значительную часть содержащихся в отходахценных легирующих элементов.При плавке без окисления углерод и фосфор не окисляются, поэтому содержаниефосфора в шихте не должно быть выше его допустимых пределов в готовой стали, а содержание углерода на 0.05-0.1% ниже, чем в готовой стали, в связи снауглероживанием металла электродами. Допустимое количество остальныхэлементов в шихте определяют с учетом состава выплавляемой стали и того, чтов период плавления они угорают в следующем количестве, %:

	Al	Ti	Si	V	Mn	Cr	W
		80-90	40-60	15-25	15-25	10-15	5-15

В шихту помимо легированных отходов вводят мягкое железо – шихтовую заготовкус низким содержанием углерода и фосфора и, при необходимости, феррохром иферровольфрам.Загрузку и плавление шихты производят как при обычной плавке; в периодплавления загружают 1-1.5% извести или известняка. После расплавления шлак, как правило, не скачивают, сразу приступая к проведению восстановительногопериода. При этом раскисление, десульфурацию и легирование металла производятобычным способом. При диффузионном раскислении из шлака восстанавливаетсяхром, вольфрам и ванадий. Если после расплавления шлак получился густым из-завысокого содержания окиси магния, его скачивают и наводят новый.При выплавке стали методом переплава сокращается расход ферросплавов, на 10-30% возрастает производительность печи, на 10-20% сокращается расходэлектроэнергии и электродов. 2.5. Плавка с использованием металлизованных окатышей Основу окатышей (губки) составляет железо с содержанием углерода от 0.2-0.5 до 2%, они содержат также некоторое количество невосстановленных окислов железа и пустую породу (в основном SiO₂ и Al₂O₃), количество которой должно быть не более 3-7% от массы окатышей. Отличительная особенность этого сырья – малое содержание серы, фосфора, меди, никеля, хрома и других примесей, обычно содержащихся в стальном ломе (Pb, Sn, Bi, Zn, As, Sb).Это облегчает и упрощает процесс выплавки и получение стали высокого качества, высокой степени чистоты (суммарное содержание примесей в стали получается в3-10 раз меньше, чем при выплавке из стального лома).Если содержание металлизованных окатышей в шихте не превышает 25-30% от её массы, то технология электроплавки существенно не отличается от обычной.Переработка шихты, основу которой составляют металлизованные окатыши требуетприменения специфической технологии. Особенностями этой технологии являются: - непрерывная загрузка окатышей со скоростью, пропорциональнойподводимой в печь электрической мощности, причем загрузка должна начинатьсяпосле сформирования в печи ванны жидкого металла; - совмещение периода плавления с окислительным (обезуглероживанием); - упрощение технологии плавки в связи с малым содержанием в шихтевредных примесей – серы и фосфора.Степень металлизации окатышей должна находиться в определенных пределах, обеспечивающих кипение ванны в процессе их загрузки и плавления. Оптимальной содержание окатышей в шихте составляет 60-70% от её массы - при большем их содержании возрастает длительность расплавления и плавки в целом. Плавку начинают с загрузки стального лома, который в количестве 30-40% от массы металлической шихты заваливают в печь одной порцией. Далее подают напряжение и после расплавления лома в сформировавшуюся жидкую ванну начинаютнепрерывную загрузку окатышей; обычно их загружают в зону электрических дуг спомощью автоматизированной системы через отверстие в своде печи. Скоростьподачи окатышей согласуют с подводимой в печь электрической мощностью так, чтобы температура ванны был на 30-40 °С выше температуры плавления металла, поскольку при более низкой величине перегрева плавление затягивается.Период загрузки и расплавления совмещают с окислительным, т.е. проводят еготак, чтобы обеспечить непрерывное окисление углерода (кипение ванны). Приэтом благодаря перемешиванию ускоряется плавление окатышей, обеспечиваютсядегазация ванны и получение в конце периоде заданного содержания углерод вметалле. Для обеспечения кипения степень металлизации окатышей должнанаходиться в пределах 90-97%, что соответствует остаточному содержаниюкислорода в окатышах от 1.2 до 0.6% (при более низком содержании остаточногокислорода не будет кипения ванны.). При недостаточной степени металлизациисущественно возрастает расход электроэнергии из-за протекания эндотермическойреакции восстановления окислов железа. Для обеспечения кипения ванныметаллизованное сырье должно содержать определенное количество углерода, еслисодержание углерода недостаточно для обеспечения кипения, то в ванну вдуваюткарбюризаторы. По ходу плавления в печь загружают известь для ошлакования кислой пустой породы(SiO₂ иAl₂O₃) окатышей. Основность шлака в связи с низким содержанием в окатышах серы и фосфора может быть меньшей, чем при плавке на шихте из стального лома и составлять 1.5-2.0. В конце периода плавления необходимо получить требуемое в выплавляемой стали содержание углерода; при недостатке углерода прибегают к вдуванию в ванну карбюризаторов, избыточный углерод окисляют путем кратковременной продувки кислородом. После окончания плавления применяют различные варианты ведения заключительной части плавки. Один их них – нагрев металла до требуемой температуры и выпуск в ковш, где производят внепечную доводку стали и рафинирование; другой – проведение в печи кратковременной доводки, в течение которой проводят нагрев, раскисление и легирование.

<== предыдущаЯ лекциЯ	\|	следующаЯ лекциЯ ==>
Препарат № 2.	\|	Подготовительные работы. 1. Местоположение объекта изысканий

Данная страница нарушает авторские права?

mylektsii.su - Мои Лекции - 2015-2024 год. (0.008 сек.)Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав Пожаловаться на материал