Металлургия » Электрометаллургия стали » Использование электродуговых печей с кислой футеровкой.

Использование электродуговых печей с кислой футеровкой.

 (голосов: 2)
Использование электродуговых печей с кислой футеровкой.
Электрические печи с кислой футеровкой получили Широкое распространение при плавке стали для фасонного литья. Кислые электрические печи обладают следующими преимуществами по сравнению с основными печами:
1. Нагрев металла до нужной температуры осуществляется легче, чем в основных электропечах. Кислые шлаки менее электропроводны, чем основные, поэтому часть мощности выделяется непосредственно в шлаке. Электрические дуги короче, что способствует лучшей передаче тепла металлу. Благодаря низкой теплопроводности кислых огнеупорных материалов уменьшаются тепловые потери через кладку, что также способствует более быстрому нагреву металла.
2. Низкий расход электрической энергии.
3. Меньшая длительность плавки, что особенно важно при производстве стального литься в связи с необходимостью частой выдачи металла для заливки форм.
4. Низкая стоимость кислых огнеупорных материалов по сравнению с основными.
5. Высокая стойкость кислой футеровки. Стойкость стен и свода в кислых электрических печах значительно выше, чем в основных. Эта разница особенно велика в тех случаях, когда печи работают с перерывами. Многие литейные цехи работают с одним или двумя циклами в сутки. Электрические печи должны также работать с перерывами. При частых нагревах и охлаждениях магнезитовая футеровка быстро растрескивается. Динасовые кирпичи в этом отношении значительно более стойки.
6. Низкая теплопроводность кислых шлаков уменьшает потери тепла металлом в ковше, что облегчает отливку тонкостенных изделий.
7. Высокая вязкость кислых шлаков по сравнению с основными обеспечивает меньшую газонасыщенность кислой сталью (на 30-40 %). Это очень важно для литых заготовок.
Но кислая электропечь обладает и существенными недостатками. В кислой печи нельзя удалить фосфор и серу из стали, Поэтому при плавке стали в кислых электрических печах необходимо применять низкофосфористую и низкосернистую шихту.
Содержание фосфора и серы в стали, выплавленной в кислой электрической печи, больше, чем в стали, выплавленной в основной электрической печи. Поэтому пластические свойства (удлинение, относительное сужение и ударная вязкость) кислой электростали обычно ниже, чем основной электростали.
В кислых электрических печах нельзя выплавлять сталь с высоким содержанием марганца, так как марганец при высоких концентрациях восстанавливает много кремния из кислой футеровки. Поэтому содержание кремния в металле может значительно превысить допускаемые пределы. По этой же причине не выплавляют стали, содержащие титан и алюминий. Но зато практически полностью усваиваются ванадий и вольфрам. При использовании в шихте собственного скрапа содержание фосфора и серы в стали будет постепенно увеличиваться и может быть больше допускаемых пределов. В стали для фасонного литья допускают содержание фосфора и серы обычно до 0,05 % (каждого элемента). Наряду с отходами собственного производства в шихту дают скрап и отходы основной углеродистой стали, в которых содержание фосфора ниже, чем в отходах собственного производства Количество собственных отходов в шихте обычно не более половины. Состав шихты следует подбирать таким образом, чтобы содержание фосфора и серы в ней было бы ниже, чем в готовой стали, по крайней мере на 0,01 %. Следует избегать применения чрезмерно ржавой шихты, так как оксиды железа во время плавления взаимодействуют с кремнеземом футеровки, что ухудшает ее стойкость. Шихту рассчитывают таким образом, чтобы содержание углерода было выше марочного состава на 0,1-0.2 %.
В период плавления железа шихта частично окисляется кислородом воздуха, проходящего через печь. Образующиеся при этом оксиды железа, а также оксиды железа, внесенные шихтой, окисляют кремний и марганец. Если шихта содержит хром и ванадий, то эти элементы также частично окисляются. Получающиеся оксиды образуют шлак, который может растворить и некоторое количество кремнезема из футеровки. В конце расплавления шлак имеет примерно следующий состав: 40-50 % Si02; 15-30 % FeO; 10-30 % MnO: 2-6 % Aip^, 5-15 % прочих оксидов.
Степень развития той или иной реакции зависит от химического состава шлака и металла, от температуры металла, а также от консистенции шлака.
Марганец и железо восстанавливаются только из оксидов, Растворенных в шлаке, а кремний — как из кремнезема, растворенного в шлаке, так и из кремнезема футеровки. При высоком содержании закиси железа в шлаке и высокой его жидкоподвижности кремний и марганец окисляются еще в период плавления. Концентрации кремния и марганца в металле в окислительный период плавки зависит от температуры металла, состава шлака и его жидкоподвижности,
При необходимости в ванну добавляют железную руду небольшими порциями. Обычно в один прием вводят около 0,2 % железной руды (от массы металла). Через некоторое время, когда введенная в печь железная руда прореагирует, вводят следующую порцию руды. Если ввести в печь большое количество руды в один прием, то содержание закиси железа в шлаке сильно увеличится, а содержание кремнезема будет значительно ниже 50 %. Такой шлак не насыщен кремнеземом, поэтому он будет растворять кремнезем из футеровки, что приведет к повышенному разъеданию откосов печи и, следовательно, к увеличению количества шлака.
В начальной стадии окислительного периода шлак имеет примерно следующий состав: 45-50 % Si02; 30-40 % FeO; 15-25 % МnО и небольшие количества других оксидов. Такой шлак обладает высокой жидкоподвижностью. При повышении температуры ванны шлак сильно взаимодействует с металлом — окисление углерода протекает с большой скоростью и не сопровождается восстановлением кремния. Кипение металла способствует выравниванию температуры во всем объеме ванны и удалению газов. Однако наиболее рационально провести окисление газообразным кислородом в течение 4-7 минут.
Содержание закиси железа в шлаке по ходу окислительного периода уменьшается, а содержание кремнезема увеличивается. Это происходит как вследствие взаимодействия шлака с углеродом металла, так и вследствие периодических присадок песка в ванну, а также растворения в шлаке кремнезема пода. Увеличение содержания кремнезема в шлаке понижает его жидкоподвижность, а это способствует восстановлению кремния и замедляет скорость окисления углерода. Количество восстановленного кремния зависит от температуры металла и степени жидкоподвижности шлака. В конце окислительного периода содержание кремнезема в шлаке повышается до 56-60 %, что является причиной увеличения вязкости. В окислительный период содержание кремния в металле обычно повышается до 0,15-0,20 % При очень горячем ходе печи и повышенной вязкости шлака кремний интенсивно восстанавливается и его содержание в металле может повыситься до 0,5 %, т. е. превысить пределы, допускаемые техническими условиями.
Особенно легко кремний восстанавливается при выплавке стали с повышенным содержанием углерода. Для предотвращения чрезмерного восстановления кремния в ванну добавляют известняк. Введение оксида кальция в ишак повышает его жидкоподвижность, а это препятствует повышению содержания кремния в стали и улучшает дегазацию металла.
Уменьшение вязкости шлака способствует и растворению неметаллических включений, поступающих на границу раздела шлак-металл. Жидкоподвижность шлака при выплавке стали в кислых электрических печах регулируют с помощью добавок известняка, извести или песка. Известняк или известь применяют для увеличения, а песок для уменьшения жидкоподвижности шлака. В окислительный период плавки корректируют состав стали по содержанию в ней никеля и меди. Длительность окислительного периода при выплавке легированной стали составляет 30-50 мин., а при выплавке углеродистой стали 20-30 мин.
При выплавке углеродистой стали для фасонного литья восстановительный период обычно отсутствует. Частичное раскисление достигается путем восстановления кремния в окислительный период плавки. Присадка ферромарганца в конечной стадии окислительного периода способствует восстановлению кремния и повышает содержание марганца в металле до 0,2-0,3 %. За 7-10 мин. До выпуска в металл вводят ферросилиций, если содержания кремния в металле недостаточно. За 3-5 мин. до выпуска вводят Ферромарганец для окончательной корректировки содержания Марганца в стали. При определении количества ферросилиция и Ферромарганца принимают, что угар кремния составляет 5-10 %, а Марганца 15-20 %.
На некоторых заводах при выплавке углеродистой стали Ферромарганец присаживают в ковш. В этом случае угар марганца вставляет менее 10 %.
Окончательное раскисление стали для фасонного литья Производят алюминием, который является наиболее сильным растлителем и предотвращает образование пористости в отливках. Однако в некоторых случаях алюминий, вводимый для раскисления стали, понижает механические свойства стали, уменьшает относительное сужение и ударную вязкость. Наиболее низкие свойства получаются в тех случаях, когда содержание алюминия в стали находится в пределах 0,01-0,025 %.
Исследования показали, что такое влияние алюминия связано с характером распределения сульфидных неметаллических включений в стали. В тех случаях, когда алюминий не применяют для раскисления и его в стали нет или он содержится в очень малых концентрациях (менее 0,01 %), сера выделяется в стали в виде оксисульфидных включений. Эти включения представляют собой жидкие капли, состоящие из двух фаз: оксидной (FeO-MnO-Si02) и сульфидной (FeS-MnS). Они выделяются в маточном растворе при затвердевании стали. Эти включений могут коагулировать поэтому в стали содержится небольшое количество крупных оксисульфидов, располагающихся внутри зерна без определенной ориентации. При более высокой концентрации А1 (= 0,020 %) кислород выделяется в виде корунда, а сера выделяется в виде эвтектики (Fe-FeS-MnS) по границам зерен. Такие включения наиболее отрицательно сказываются на пластических характеристиках металла. Если содержание алюминия свыше 0,03 %, то в металле присутствует корунд и остроугольные включения MnS-FeS. Они располагаются в массе зерна без определенной ориентации. Поэтому желательно иметь в металле < 0,01 % А1. Однако, если для раскисления используют только марганец и кремний, возможно появление в отливках пористости, что недопустимо. Поэтому в большинстве случаев для окончательного раскисления в ковш вводят 0,08—0,12 % А1.
Печать

РЕКЛАМА

Видео металлургия

Счетчики