Шлаковый режим выплавки конструкционной стали в ДСП

Певний розмір шматків  сплавів. Наявність великих шматків  збільшує тривалість їх розчинення.

 

2.3.5 Навуглецьовувачі, що застосовуються в ДСП                                                                              

Навуглецьовувачі в дуговій плавці - це матеріали, що містять вуглець, використовують для збільшення вмісту вуглецю в металі. Їх уводять або в шихту, або в рідкий метал.

Для навуглецювання використовують головним чином кокс і електродний бій, у рідких випадках (внаслідок дефіциту) — деревне вугілля й сажу.

Основною вимогою до навуглецьовувачів є низький вміст шкідливих домішок (головним чином сірки) і невелика зольність [1].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 ТЕХНОЛОГІЯ ВИПЛАВКИ СТАЛІ В ОСНОВНИХ ДУГОВИХ ПЕЧАХ

 

Технологія плавки в дугових  печах визначається складом виплавлюваної сталі й вимогами до неї, а також якістю шихти. Залежно від цих факторів технологія плавки навіть в одній печі може бути суттєво різною. Існують два основні різновиди технології плавки легованої сталі:

• на вуглецевій або «свіжій» шихті;
• переплав легованих відходів.

Вуглецева шихта характеризується підвищеним вмістом вуглецю, фосфору, сірки й відсутністю або незначною кількістю легуючих елементів. Для переділу такої шихти в якісну сталь потрібне проведення спеціального окисного періоду, протягом якого окисняться вуглець, фосфор, кремній, хром, марганець, ванадій і ін. Наявність окисного періоду є характерною рисою технології плавки на свіжій шихті, тому вона називається ще плавкою з повним окисненням.

Плавка високоякісної  сталі на свіжій шихті включає  наступні періоди: заправлення; завантаження шихти; плавлення; окисний; відновний.

Виплавка рядової сталі, а також високоякісної із позапічною обробкою проводиться за спрощеною технологією під одним шлаком з інтенсивним використанням кисню й характеризується відсутністю відновного періоду. Проведення всіх періодів плавки дозволяє вилучити з металу шкідливі домішки - фосфор і сірку. Окиснення вуглецю в окисний період викликає кипіння ванни й сприяє дегазації металу (видаленню розчинених у ньому водню й азоту), тому плавка з повним окисненням дозволяє одержувати з рядової шихти якісну сталь.

Недоліком цього методу плавки є втрата деяких легуючих елементів, що містяться в шихті (хрому, ванадію й ін.) і більша тривалість плавки.

При плавці методом переплаву  процес ведеться без окисного періоду, у результаті чого деякі з легуючих елементів, що містяться в шихті, не окиснюються й залишаються в сталі. Це дозволяє повніше використовувати легуючі елементи, що містяться у відходах, і зменшити витрату феросплавів.

Однак відсутність окисного періоду ускладнює видалення фосфору, тому для плавки методом переплаву потрібно чиста по фосфору шихта. Крім того, відсутність кипіння ванни не дозволяє видаляти протягом плавки розчинені гази, що вимагає вживання додаткових заходів для їхнього видалення.

На плавках методом  переплаву для прискорення нагрівання металу, зниження в ньому вмісту вуглецю й розчинених газів часто застосовують продувку киснем. У результаті екзотермічних реакцій кисню із залізом, кремнієм і вуглецем температура ванни швидко підвищується, хром і інші легуючі елементи при цьому окисняться незначно, а СО, що виділяється, прискорює видалення газів. Такий різновид технології переплаву називають плавкою із частковим окисненням [3].

 

3.1 Виплавка електросталі  з окисненням у ДСП

 

3.1.1 Підготовка дугової  сталеплавильної печі до плавки  або заправлення ДСП

Заправлення печі – робочий  період плавки сталі в ДСП, призначений для поточного ремонту найбільш постраждалих ділянок вогнетривкої футерівки.

Заправлення ДСП складається  з наступних операцій:

• видалення залишків шлаку і металу;
• огляд печі;
• ремонт вогнетривкої футерівки.

Після випуску плавки з  печі видаляють залишки шлаку і металу. Основні причини для видалення залишків шлаку і металу:

• систематичне нагромадження залишків шлаку на подині призводить до її заростання й зменшення обсягу ванни;
• змішуючись із заправними матеріалами, шлак знижує їх вогнетривкість і сприяє розм'якшенню футерівки при високих температурах;
• залишки металу перешкоджають проведенню якісного ремонту подини, а також погіршують зварюваність заправних матеріалів з футерівкою;
• залишки металу на подині також неприпустимі при переході на виплавку сталі іншої марки, при зміні марки виплавлюваної сталі залишки металу можуть стати причиною невлучення до заданого складу металу, наприклад по нікелю, хрому, молібдену і т.д.

Залишки шлаку і металу видаляють металевими шкребками вручну. Це дуже важка операція, тим більше, що її виконують під прямим тепловим випромінюванням футерівки й по можливості швидко, поки шлак й метал не застигли, а футерівка досить розігріта для зварювання із заправним брухтом. У випадку сильного заростання подини для відновлення колишніх розмірів ванни спеціально призначається плавка сталі невідповідального призначення, виплавлюваної з повним окисненням. На подину завалюють руду й в окисний період проводять інтенсивне кипіння, що призводить до розмиву футерівки й відновленню первісних розмірів ванни.

Після видалення залишків шлаку і металу піч ретельно оглядають, подину прощупують залізним штирем і виявляють усі ушкоджені ділянки футерівки печі.

Після огляду ушкоджені ділянки  футерівки ремонтують. Подину й укоси заправляють сухим магнезитовим порошком, а місця їх найбільших ушкоджень - порошком, змішаним з рідким брухтом. Найбільш придатний для заправлення спеціальний дрібнозернистий порошок з розміром зерна 0 - 1,5 мм без включень вапна й доломіту (білі й сірі зерна). До складу заправних сумішей іноді включають розмелену магнезитову цеглу, що вже була у вживанні. Для заправлення печей, у яких виплавляють хромисті сталі, до складу заправних сумішей може входити хромиста руда й мелена хромомагнезитова цегла. Після ремонту подини для її закріплення слід провести плавку без окиснення при порівняно низькому тепловому навантаженні.

Заправлення печей невеликої  ємності здійснюють, як правило, вручну лопатами, передній укіс заправляють  спеціальною ложкою. Для заправлення  середніх і великих печей використовують заправні машини. У робочий простір  печі машини опускають краном зверху або вводять через робоче вікно.

Кращі результати отримані при гарячих ремонтах з використанням  вогнетривкої маси, що подається в піч торкрет-машинами.

Вогнетривка маса, яка використовується в заправних машинах повинна: добре прилипати до гарячих стінок, швидко висихати й спікатися, мати високу міцність.

У якості вогнетривкої маси в заправних машинах використовують суміш із порошків магнезиту, випаленого доломіту й хромової руди з додаванням сполучних добавок: глини, хроматів, боратів, лужних силікатів.

Загальні рекомендації при  призначенні сортаменту виплавлюваної  сталі залежно від стану футерівки печі:

• до кінця терміну служби футерівки не можна призначати виплавку сталі, здійснювану з підвищеним тепловим навантаженням по температурному режиму або по тривалості;
• при значній розбіжності складу металу попередньої й майбутньої виплавок потрібно призначити плавку сталі проміжного складу;
• виплавку легованої конструкційної сталі можна робити починаючи із третьої, а сталі відповідального призначення - з п'ятої плавки після повного ремонту стін.

 

3.1.2 Завантаження шихти  в дугову сталеплавильну піч 

На всіх сучасних печах  завантаження шихти здійснюють зверху за допомогою завантажувальної бадді. Старі печі завантажують, користуючись мульдами.

При завантаженні печі баддями  всю шихту завантажують в один - два приймання й незалежно  від ємності печі тривалість завантаження становить 5 - 10 хв.

Тривалість завалки мульдами залежить від насипної щільності  шихти і ємності печі. Завалка  мульдами печі ємністю 40 т триває 40-50 хв.

Швидка завалка дозволяє зберегти тепло, акумульоване кладкою  печі, у результаті чого скорочується тривалість плавлення, зменшується  витрата електроенергії й електродів і збільшується стійкість футерівки.

При завалці зверху порядок  укладання шихти в бадді визначає розташування її в печі. Оптимальний  порядок завантаження бадді:

• на дно бадді завантажують невелику кількість легковагого дрібного брухту, стружку для запобігання подини від ударів великих падаючих шматків;
• найбільш велику шихту довантажують упереміж із шихтою середніх розмірів у центральну частину бадді так, щоб у печі великі шматки виявилися безпосередньо під електродами;
• по периферії бадді розподіляють шматки середніх розмірів, зверху засипають легковаговий і дрібний брухт для швидкого занурення електродів на початку плавлення й виключення прямого впливу дуг на футерівку стін.

Така послідовність завантаження бадді забезпечує найбільш щільне укладання  шихти в печі, що важливо для  стабільного горіння дуг. Присутність  у шихті під електродами великих  шматків сповільнює проплавлення колодязів і виключає можливість занурення електродів до подини раніше, ніж нагромадиться шар рідкого металу, що захищає подину від прямого впливу дуг.

Для досягнення оптимального укладання шихта повинна складатися:

35-40 % – великий брухт;

40-45 % – середній брухт;

15-20 % – дрібний брухт.

Причому приблизно половину дріб'язку потрібно завантажувати вниз, а другу половину – поверх іншої  завалки.

Легуючі елементи треба розміщувати у такий спосіб, щоб забезпечувалася максимальна швидкість їх плавлення й мінімальний вигар.

Тугоплавкі метали, такі як феромолібден або феровольфрам, слід завантажувати в центральну частину бадді; легкоплавкі метали, наприклад нікель, які в зоні дуг  інтенсивно випаровуються – ближче до укосів.

Вміст вуглецю в шихті повинен бути на 0,3 - 0,5 % вище нижньої межі в сталі заданої марки. Залишкову кількість вуглецю вводять у вигляді добавок:

• чавуну;
• коксу;
• електродного бою.

У результаті введення чавуну в металі збільшується вміст фосфору. Тому передільний чавун без обробки вводять тільки на плавках з повним окисненням у кількості не більше 20 % від маси шихти.  Чавун має низьку температуру плавлення, тому його завантажують разом із дрібним брухтом поверх усієї завалки. Кокс і електродний бій для поліпшення засвоєння завантажують поверх першої порції дрібного брухту.

Для раннього утворення шлаку, що запобігає окисненню металу, і для дефосфорації в процесі плавлення під час завалки вводять вапно в кількості 2 - 3 %. Залежно від стану подини вапно завантажують або на подину, або на частину раніше завантаженої металевої шихти. Для дефосфорації металу вже в період плавлення на плавках з повним окисненням під час завалки дають 1,0 - 1,5 % залізної руди. При заростанні подини руду засипають безпосередньо на подину, в інших випадках її завантажують у баддю поверх частини металевої шихти.

При завалці мульдами послідовність  завантаження повинна забезпечувати  такий же порядок розподілу шихти  в печі, як і при завантаженні баддею. Для зменшення тривалості завантаження доцільно робити двома завалочними машинами.

При роботі дугових печей  з використанням у шихті губчатого  заліза спочатку в піч завантажують скрап, а після утворення на подині рідкого металу починають безперервне завантаження металізованих обкотишів.

 

3.1.3 Період плавлення в  дуговій сталеплавильній печі 

Тривалість періоду плавлення  залежить від ємності печі, потужності трансформатора, складу виплавлюваної сталі, електричного режиму й інших факторів. Абсолютна тривалість цього періоду змінюється від 0,5 до 4 год., що становить 1/3 – 2/3, а при наступному позапічному рафінуванні й більшу частину тривалості всієї плавки.

Розплавлення ведуть на максимальній потужності трансформатора й при максимальній напрузі на дузі. Лише на самому початку плавлення, коли дуги відкриті й розташовані високо (рис. 3.1) випромінювання довгих дуг може призвести до перегріву футерівки зведення й стін, тому в перші хвилини рекомендується застосовувати більш низьку напругу. Після утворення колодязів дуги виявляються екранованими шихтою, що дозволяє вести плавлення при максимальних значеннях напруги й потужності.