Выплавка стали в электрических печах
В настоящее время для производства стали широкое применение находят электрические дуговые и индукционные печи. Плавка в этих имеет ряд существенных преимуществ перед другими методами. Высоколегированные, нержавеющие, жаропрочные, инструментальные и конструкционные стали ответственного назначения выплавляются только в электрических печах.
Основные преимущества электропечей перед другими агрегатами состоят в
возможности быстрого и точного регулирования температуры плавки, создания требуемой атмосферы (окислительной, восстановительной или нейтральной). Эти и другие преимущества позволяют получать в электропечах высококачественные сплавы любого состава.
Электродуговая печь состоит из цилиндрического кожуха со сферическим днищем, выполненными из листовой стали, (см.рис ) Внутри кожух выложен огнеупорной кладкой. Плавильное пространство сверху покрывается съемным сводом из огнеупорного кирпича, находящегося в железном кольце. Печь имеет рабочее окно, закрываемое дверцей, и выпускное отверстие - летку. В своде печи сделаны три отверстия для ввода электродов (печь питается трехфазным переменным током). Электроды имеют круглое сечение диаметром до 550 мм, изготовляются из графитированной массы. К электродам подводится электрический ток рабочим напряжением 180-600 В от понижающего трансформатора. Между электродами и металлической шихтой возникает электрическая дуга, электроэнергия превращается в теплоту, которая передается металлу и шлаку излучением. Емкость дуговых электропечей 0,5-400т.
Основой шихты для получения электростали служит стальной лом, кроме него в шихту входят легированные металлоотходы, передельный чугун, раскислители, флюсы, легирующие компоненты.
Окисление примесей в процессе электроплавки осуществляется за счет кислорода воздуха, окалины и ржавчины, внесенных шихтой. Длительность плавки возрастает с увеличением емкости печей и колеблется в зависимости от состава шихты от 1,5 до 8 час.
Индукционная тигельная сталеплавильная печь состоит из водоохлаждаемого индуктора, внутри которого находится тигель. Через индуктор проходит однофазный переменный ток повышенной частоты (500-1000 кГц). Ток создает переменный магнитный поток, пронизывая куски металла в тигле, наводит в них мощные вихревые токи (Фуко), нагревающие металл до расплавления. Емкость тигля достигает 50 т. Под действием магнитного поля одновременно с плавлением происходит перемешивание металла, способствующее его однородности по химическому составу, температуре, ускорению процесса шлакообразования. Индукционные печи являются наиболее совершенными плавильными агрегатами. Отсутствие в них электродов позволяет исключить вреднодействующее науглероживание металла. Компактность этого плавильного агрегата позволяет помещать его в закрытую камеру и вести плавку и разливку в вакууме или в атмосфере инертного газа. В индукционных печах можно выплавлять высококачественные
легированные стали. Продолжительность плавки в индукционной печи емкостью 1 т - 45 мин. Шихтовые материалы подбираются по химическому составу и точно взвешиваются, легирующие добавки вводятся вместе с шихтой.
Все это позволяет получать сталь с особо малым содержанием газов и неметаллических включении, снижающих качество металла.
Разливка стали
В настоящее время существует три основных способа разливки стали: разливка в изложницы сверху, разливка в изложницы сифонным способом и непрерывная разливка.
Изложницы представляют собой толстостенные формы, выполненные из чугуна или стали. В них можно получать стальные слитки весом от 200 кг до 25 т. При разливке в изложницы сверху сталь в них поступает непосредственно из ковшей или через промежуточные воронки. При сифонной заливке одновременно заполняются несколько изложниц (до 60 штук) через центровой литник, соединенный с изложницами каналами. Сифонная разливка основана на принципе сообщающихся сосудов. Жидкая сталь из ковша поступает в центральный литник, откуда через каналы подается в изложницы снизу. Непрерывная разливка позволяет существенно упростить весь процесс производства стали, улучшить качество готового металла.