Производство стали в электропечах.

Наиболее совершенным способом производства стали является выплавка ее в электроплавильных печах. Основные преимущества этих печей заключаются в следующем:

1. В плавильном пространстве температура достигает 2000° С, что способствует расплавлению металла с высокой концентрацией тугоплавких компонентов (хрома, вольфрама, молибдена и др.) и хорошему удалению серы и фосфора, а также неметаллических включений. Сталь, полученная таким способом, по химическому составу лучше мартеновской.

2. Можно выплавлять любые сорта стали с содержанием заданного количества таких элементов, как хром, никель, молибден, ванадий, вольфрам, титан и др.

3. Обеспечивается точность и простота регулирования температур.

4. Значительно уменьшается угар металла и особенно леги­рующих элементов.

Выплавку стали производят в дуговых и индукционных (высокочастотных) электрических печах. Наибольшее распространение получили дуговые электрические печи.

Идея использования образующегося при горении электрической дуги тепла для плавки металла была обоснована русским ученым, академиком В. В. Петровым еще в 1802 г.

Дуговая электрическая печь, указанная на рис. 8.5, состоит из сварного стального цилиндрического корпуса 1, выложенного внутри огнеупорным кирпичом 2, съемного свода 3 с отверстиями, в которые пропущены соединенные проводниками с вторичной обмоткой трансформатора графитовые или угольные электроды 4.

Графитовые электроды более устойчивы при высо­ких температурах и имеют меньшее электросопротивление, чем угольные, поэтому их применение в электроплавильных печах более целесообразно. Число электродов соответствует числу фаз электрического тока. Длина электродов достигает 2 м. Электроды укрепляются в электродержателях 5 и с помощью специального механизма могут перемещаться вверх и вниз и опускаться до верхнего уровня металла. Расстояние между электродами и металлом в печи должно быть определенным.

При работе расстояние регулируется подъемом или опусканием электродов вручную или автоматически. Внизу электропечь ограничена подом.

Рис.8.5. Дуговая электрическая печь

Нагрев и расплавление шихтовых материалов производится теплом, излучаемым тремя электрическими дугами, образуемыми между электродами и металлической шихтой при напряжении электрического тока 180–350 в.

Механизм наклона позволяет поворачивать печь для выпуска стали и шлака в сторону отверстия и сливного желоба на 10–15°.

Современные дуговые печи строятся емкостью от 0,5 до180 т. Наибольшее распространение имеют печи емкостью до 80 т. Продолжительность плавки в печах 3–6 ч.

Электрические печи потребляют много электроэнергии, поэтому они используются, как правило, для получения только высококачественной стали.

В целях повышения производительности электрических печей и снижения стоимости стали предусмотрено производство электростали с помощью дуплекс–процесса, заключающегося в выплавке металла последовательно в двух плавильных агрегатах: основном конверторе и электропечи или в мартеновской печи и электропечи. Экономическая и технологическая целесообразность расплавления и предварительного удаления вредных примесей в первом агрегате и окончательная переработка металла во втором агрегате очевидны: повышается производительность, улучшается качество стали и уменьшается расход электроэнергии.

Индукционная печь высокой частоты состоит из огне­упорного тигля, окруженного тепловой изоляцией и находящегося внутри змеевика в виде медной трубки, по которой циркулирует вода для охлаждения. При прохождении по змеевику переменного тока высокой частоты в металле, находящемся в тигле, образуются вихревые токи большой силы, быстро нагревающие металл до плавления. Вихревые токи способствуют хорошей циркуляции металла и очищению его от примеси. Недостатком этих печей является большая стоимость их, а также высокие требования, предъявляемые к стойкости ипрочности тиглей, изготовление которых сложно. Высокочастотные печи применяют только для изготовления наиболее ценных и ответственных сортов сталей.