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.