Termokings.ru

Домашний Мастер
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Производство стали в электропечах

Производство стали в электропечах

В настоящее время для выплавки стали широко применяют электропечи. Основными достоинствами электропечей являются:

  • возможность быстрого нагрева металла, что позволяет вводить в печь большое количество легирующих добавок;
  • возможность создать окислительную, восстановительную, нейтральную или вакуумную атмосферу, что позволяет выплавлять сталь любого состава, раскислять металл с образованием минимального количества неметаллических включений;
  • возможность плавно и точно регулировать температуру металла.

Поэтому электропечи используют для выплавки высоколегированных, конструкционных, специальных сталей и сплавов.

Кислородный конвертер

Кислородный конвертор – периодически действующий агрегат, предназначенный для производства стали из жидкого чугуна. В конвертор подается передельный чугун, производимый в доменных печах, а также металлический лом и флюсы. С помощью фурм осуществляется продувка жидкого металла технически чистым кислородом, в результате чего окисляются примеси: углерод, кремний, марганец, фосфор. Газообразный оксид углерода удаляется из рабочего пространства. Оксиды других примесей, вместе с флюсами (обычно известь, плавиковый шпат) и материалом футеровки образуют шлак. Известь добавляют для наиболее полного протекания реакций удаления фосфора и серы. Процесс протекает автогенно, металл нагревается за счет тепла реакций окисления примесей. Металлолом играет роль охладителя, поглощая избыточную теплоту. В конце процесса металл нагревается до определенной температуры, необходимой для дальнейших технологических операций.

Жидкая сталь, получаемая в конверторе, обычно требует доводки химического состава, поэтому она отправляется на операции внепечной обработки: раскисление, легирование, продувку аргоном, вакуумирование, обработку синтетическими шлаками и т. п.

Конструкция агрегата. Существуют различные типы конверторов: горизонтальные и вертикальные; с верхней, донной и боковой продувкой. Рассмотрим наиболее распространенный вертикальный конвертор с верхней продувкой.

Конвертор – это сосуд грушевидной формы. Кожух конвертора выполняют сварным из стальных листов. К центральной части корпуса прикрепляют цапфы, соединяющиеся с устройством для наклона, оно позволяет поворачивать конвертор при загрузке и выпуске. Загрузка лома ведется в самом начале, перед заливкой жидкого чугуна. Флюсы загружаются частично в начале процесса, частично – по ходу продувки через горловину, небольшими порциями. Конвертор обычно имеет отдельную летку для выпуска стали, шлак сливается через горловину.

Футеровка конвертора состоит из армирующего слоя, прилегающего к корпусу (из обожженного магнезитового или магнезитохромитового кирпича), промежуточного (смоло-доломитовый кирпич) и рабочего, прилегающего непосредственно к рабочему пространству (смолодолмитовый или доломитомагнезитовый кирпич).

Читать еще:  Устройство станка гидроабразивной резки

Современные конвертора имеют емкость 100 – 400 т, удельный объем рабочего пространства 0,8 – 1,1 м3/т.

Фурма для подачи кислорода вводится в рабочее пространство через горловину. Специальные механизмы позволяют поднимать и опускать фурму во время процесса. Применяемые в современных кислородных конвертерах многосопловые фурмы выполняют из трёх концентрично расположенных стальных труб, снабжённых внизу головкой (наконечником) с соплами. Полости, образованные трубами, служат для подачи к головке кислорода, подвода и отвода охлаждающей воды.

Кислород и вода от магистральных внутрицеховых сетей к фурме подаются по гибким резинотканевым шлангам со специальной металлической оплёткой.

Фурма, закреплённая в каретке, перемещается вместе с ней при помощи двух параллельных цепей по вертикальным направляющим вдоль оси конвертера. Подъём и опускание фурмы осуществляется механизмом с бесконечной цепной передачей. Механизм перемещения фурмы состоит из электродвигателя, двухступенчатого цилиндрического редуктора, ведущих звёздочек и барабана для каната контргруза. На нижнем конце направляющих каретки установлены обводные звёздочки. Чтобы избежать разрушения фурмы в результате напряжений, вызываемых различным тепловым расширением труб (наружная труба удлиняется сильнее, чем более холодные внутренние), в фурме предусматривают компенсирующие устройства. В фурмах с центральным подводом кислорода на внутренней трубе устанавливают сильфонный компенсатор (гофрированный металлический шланг) в сочетании с телескопическим соединением на средней трубе, либо предусматривают подвижное сальниковое уплотнение вверху наружной трубы в сочетании с сильфонным компенсатором на внутренней трубе.

Головка фурмы является сменной. Головки выполняют сварными из медных и стальных элементов и в некоторых случаях литыми из меди. Сварная головка включает наружную тарелку с патрубком, внутреннюю тарелку, вваренные в тарелки сопла и распределитель воды. Головку обычно соединяют с трубами сваркой. Применяют также головки, соединяемые резьбой с внутренней и сваркой с наружной трубами фурмы.

Сопла и нижнюю тарелку сварных головок, обращённые в конвертере к зоне наиболее высоких температур (до 2600 0С), выполняют из меди. Медь имеет низкую температуру плавления (1083 0С), но благодаря высокой теплопроводности обеспечивает быстрый отвод и передачу тепла охлаждающей воде, поэтому даже в зоне высоких температур головка не перегревается и сохраняет прочность. Для изготовления головок применяют бескислородную медь марок М-0, М-1; сварку головок ведут под защитным газом.

Читать еще:  Как правильно проверить плотность электролита в аккумуляторе

Вакуумно-дуговая, плазмо-дуговая и электронно-лучевая переплавка

Вакуумно-дуговую переплавку (ВДП) проводят в вакуумных дуговых печах с электродом 6, что переплавляется (рис. 4, б), при этом слиток 3 образуется, как и в охлаждаемом водой кристаллизаторе 2. В корпусе 7 печи поддерживается вакуум около 1,5 Па, что способствует качественному очищению металла от газов, а направлена кристаллизация обеспечивает удаление неметаллических примесей, образование плотной структуры и исключает образование усадочной раковины. Вместимость печей для ВДП достигает 60 т.

  • а — электрошлаковая;
  • б — вакуумно-дуговая;
  • в – плазмо-дуговая;
  • г — электронно-лучевая;
  1. — охлаждаемый водой поддон;
  2. — кристаллизатор;
  3. — слиток;
  4. — металлическая ванна;
  5. — расплавленный шлак;
  6. — заготовка (электрод);
  7. — вакуумная камера;
  8. — плазмотрон;
  9. — электронная пушка;
  10. — устройство для извлечения слитка.

Плазмо-дуговую переплавку (ПДП) применяют для производства сталей и сплавов особо высокой чистоты. Источником нагрева является плазменная дуга с температурой 10 000-15 000 °С (рис. 4, в).

Переплавка производится в вакуумных установках, подобных тем, что используются для ПДП при остаточном давлении 0,001 Па (рис. 4, г).

Наш опыт изготовления печей:

На собственной опытной базе для отработки технологии восстановительных плавок нами в течение 2007-2018 гг. изготовлено и опробовано уже 4 поколения печей, на которых отработаны технологии производства ферросилиция, ферросиликомарганца, ферромарганца, стали (чугуна), а также сложная технология одностадийной восстановительной плавки титаномагнетита, ильменита, с получением восстановленного железа и титанистого шлака высокой концентрации.

Последняя технология указывает на уникальные возможности вовлечения месторождений титаномагнетита в оборот, как для производства стали и сплавов, так и для формирования хорошей сырьевой отечественной базы для производства титана и его соединений.

В кислородных конвертерах

Сегодня проводится производство различной стали в кислородных конвертерах. Данная технология предусматривает продувку жидкого чугуна в конвертере. Для этого проводится подача чистого кислорода. К особенностям этой технологии можно отнести нижеприведенные моменты:

  1. Конвертор – специальное оборудование, которое представлено стальным сосудом грушевидной формы. Вместительность подобного устройства составляет 100-350 тонн. С внутренней стороны конструкция выкладывается огнеупорным кирпичом.
  2. Конструкция верхней части предполагает горловину, которая необходима для загрузки шихты и жидкого чугуна. Кроме этого, через горловину происходит удаление газов, образующихся в процессе плавления сырья.
  3. Заливка чугуна и добавление другой шихты проводится при температуре около 1400 градусов Цельсия. Для того чтобы обеспечить активное окисление железа чистый кислород подается под давлением около 1,4 МПа.
  4. При подаче большого количества кислорода чугун и другая шихта окисляется, что становится причиной выделения большого количества тепла. За счет сильного нагрева происходит расплавка всего шихтового материала.
  5. В тот момент, когда из состава удаляется излишек углерода, продувка прекращается, фурма извлекается из конвертора. Как правило, продувка продолжается в течение 20 минут.
  6. На данном этапе полученный состав содержит большое количество кислорода. Именно поэтому для повышения эксплуатационных качеств в состав добавляют различные раскислители и легирующие элементы. Образующийся шлак удаляется в специальный шлаковый ковш.
  7. Время конверторного плавления может меняться, как правило, оно составляет 35-60 минут. Время выдержки зависит от типа применяемой шихты и объема получаемой стали.
Читать еще:  Сталь 12Х18Н10Т. Характеристики, виды металлопроката

Стоит учитывать, что производительно подобного оборудования составляет порядка 1,5 миллионов тонн при вместительности 250 тонн. Применяется данная технология для получения углеродистых, низкоуглеродистых, а также легированных сталей. Кислородно-конвертерный способ производства стали был разработан довольно давно, но сегодня все равно пользуется большой популярностью. Это связано с тем, что при применении этой технологии можно получить качественные металлы, а производительность технологии весьма высока.

В заключение отметим, что в домашних условиях провести производство стали практически невозможно. Это связано с необходимостью нагрева шихты до достаточно высокой температуры. При этом процесс окисления железа весьма сложен, как и удаления вредных примесей

Чем опасна для организма шихта

Основным источником негативного воздействия на здоровье человека выступает SiO2. Двуокись кремния – это кварцевый песок, выступающий базовым компонентом стекольной шихты. Наибольшую опасность в производстве стекла представляют операции с высокой запыленностью: сушка, дробление и просев. Уровень пыли в них достигает 50, а при ручном просеве 100 мг/м 3 . Сама пыль не так страшна, как опасна свободная двуокись кремния. Она составляет 75% пылевой завесы и способна вызывать силикоз у рабочих.

Также работа с шихтой связана с риском – нужно строго соблюдать технологию подготовки шихты, а также требуется надзор техники безопасности. Что бывает, когда такой контроль ослабевает смотрите на видео.

Видео – взрыв печки при неправильной загрузке шихты:

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector
×
×