Казармщиков И.Т. - Производство металлических конструкционных материалов (1092920), страница 13
Текст из файла (страница 13)
В этом случае регенераторы оказываются ненужными.Из рабочего пространства печи дымовые газы выходят с температурой 1650– 1750 °C. Попадая в регенераторы, газы нагревают насадку до 1200 – 1250 °C иудаляются в дымоход.По конструкции мартеновские печи делятся на:- стационарные;- качающиеся.Стационарные печи получили наибольшее распространение.Качающиеся печи преимущественно распространены в литейных цехахмашиностроительных заводов, когда необходимо выпускать металл отдельнымипорциями или скачивать большое количество шлака.В зависимости от состава шихты, используемой при плавке, различаютразновидности мартеновского процесса:- скрап-рудный процесс, при котором шихта состоит из жидкого чугуна (55 –75%), скрапа и железной руды.
Процесс применяют на металлургическихзаводах, имеющих доменные печи;- скрап-процесс, при котором шихта состоит из стального лома и чушковогопередельного чугуна (25 – 45%). Процесс применяют на заводах, где нетдоменных печей, но расположенных в промышленных центрах, где многометаллолома.Скрап-рудный процесс плавки стали в основной мартеновской печи.Особенностью основного мартеновского процесса является то что он позволяетполучать сталь с низким содержанием вредных примесей (фосфора, серы) изрядовых шихтовых материалов.Плавку начинают с загрузки твердой составляющей шихты (железная руда,известняк, лом) с помощью завалочной машины.
После загрузки твердой частишихты и прогрева ее, заливают жидкий чугун, который взаимодействует сжелезной рудой и скрапом. С этого момента начинается период плавления шихты,в результате которого за счет оксидов руды и скрапа интенсивно окис-ляютсяпримеси чугуна (кремний, фосфор, марганец и частично углерод).Кремний окисляется и переходит в шлак почти полностью в период плавления под действием окислительной атмосферы, а также кислорода вводимого сжелезной рудой.Фосфор окисляется одновременно с кремнием и марганцем, когдатемпература металла еще не высока.Оксиды кремния (SiO 2 ) , фосфора ( P2 O 5 ), марганца (MnO), кальция (CaO)образуют железисто-углеродистый шлак, способствующий удалению фосфора.При переработке обычного чугуна для понижения содержания фосфора в металле проводят однократное скачивание шлака.
Если же перерабатывают фосфористый чугун, то скачивание проводят многократно.После расплавления шихты, окисления значительной части примесей и разогрева металла начинается период кипения ванны. В печь загружают железнуюруду или продувают ванну кислородом. Углерод в металле интенсивноокисляется, образуя оксид углерода (CO), выделяющегося в виде газовых пузырей, и вызывая кипение мартеновской ванны.
Этот процесс играет очень важнуюроль, так как выравнивание состава и температуры металла в мартеновской печиосуществляется за счет кипения ванны. При кипении происходит удаление газовиз металла, всплывание и поглощение шлаком неметаллических включений,увеличивается поверхность раздела между шлаком и металлом, что способствуетускорению процессов удаления вредных примесей (фосфора, серы).Ввиду высокой окисленности шлака, удаление серы из металла менееэффективно, чем фосфора. Для удаления серы наводят новый шлак, загружаяизвесть с добавлением боксита или плавикового шпата для уменьшения вязкостишлака.
Содержание CaO в шлаке возрастает, а FeO уменьшается, создаютсяусловия для удаления из металла серы. Для получения стали с низкимсодержанием серы, проводят обработку металла внепечными методами в ковше.В период кипения ванны интенсивно окисляется углерод. Поэтому присоставлении шихты для плавки необходимо предусмотреть, чтобы в ванне к моменту расплавления содержание углерода было на 0,5 – 0,6% выше, чем требуется в готовой стали. Процесс кипения считают закончившимся, когда содержание углерода в металле соответствует заданному, а содержание фосфора минимально.После этого сталь раскисляют и после отбора контрольных проб выпускаютв сталеразливочный ковш через отверстие в задней стенке печи.Кислый мартеновский процесс. В настоящее время кислый мартеновскийпроцесс имеет ограниченное применение в виду высоких требований к чистотешихты.В кислой печи процесс ведут с кислым шлаком, поэтому удаление из металла серы и фосфора невозможно.
Для ведения кислого процесса используютвысококачественные древесно-угольные или коксовые чугуны, в которых содержание вредных примесей не превышает 0,025%.Металлический лом, поступающий с других предприятий, переплавляют восновных печах для получения шихтовой заготовки, загружаемой вместо лома иполупродукта, когда металл заливают в кислую печь в жидком виде.
Жидкийполупродукт выпускают из основной печи в ковш и затем переливают в кислуюпечь. Такой процесс называют дуплекс-процессом, так как в нем участвуют дваагрегата – основная и кислая мартеновская печи.Топливо при кислом процессе должно содержать минимальное количествосеры.Стали, выплавляемые в кислых мартеновских печах, содержат меньше неметаллических включений, водорода и кислорода, чем выплавляемые в основнойпечи. Поэтому кислая сталь имеет более высокие механические свойства,особенно ударную вязкость и пластичность, и ее используют для особо ответственных деталей (коленчатых валов крупных двигателей, артиллерийских орудий,роторов мощных турбин).Производство стали в двухванных сталеплавильных агрегатах.
Двухванные сталеплавильные агрегаты имеют две ванны, соединенные каналом дляперехода из одной ванны в другую (рисунок 23).Принцип работы двухванной печи следующий. Когда в одной ванне послезаливки чугуна ведут продувку металла кислородом, в другой производят завалкуи подогревают твердую шихту отходящими из первой ванны газами. Послевыпуска металла из первой ванны проводят завалку шихты. Одновременноначинается продувка второй ванны кислородом. Топливо в двухванные агрегатыподается через топливно-кислородные горелки, установленные в своде и торцахпечи.
Если в шихте содержится жидкого чугуна больше 65%, то двухванная печьможет работать без расхода топлива, так как количество физического тепла итепла выделяющегося при окислении примесей чугуна, а также окисления СO доCO2 увеличивается. В этом случае двухванная печь становится аналогичнойкислородному конвертеру.Качество металла, производимого в двухванных агрегатах не отличается откачества мартеновской или кислородно-конвертерной стали.Технико-экономические показатели процесса в двухванных сталеплавильных агрегатах характеризуются:- высокой производительностью;- низким удельным расходом топлива и огнеупоров.К основным недостаткам процесса, ограничивающим его широкое распространение, относятся:- более высокий расход жидкого чугуна по сравнению с мартеновскимскрап-рудным процессом;- более высокий угар железа;- ограниченность сортамента выплавляемого металла.5.2.3 Производство стали в электропечахВ настоящее время для выплавки стали широко применяют электропечи.Основными достоинствами электропечей являются:- возможность быстрого нагрева металла, что позволяет вводить в печьбольшое количество легирующих добавок;- возможность создать окислительную, восстановительную, нейтральнуюили вакуумную атмосферу, что позволяет выплавлять сталь любогосостава, раскислять металл с образованием минимального количестванеметаллических включений;- возможность плавно и точно регулировать температуру металла.Поэтому электропечи используют для выплавки высоколегированных,конструкционных, специальных сталей и сплавов.Плавильные печи бывают:- дуговыми;- индукционными.Основное количество электростали выплавляют в дуговых печах.
Долястали, выплавляемой в индукционных печах, в общем объеме выплавки невелика.Дуговая плавильная печь. Дуговая электропечь состоит из рабочего пространства с электродами и токоподводами и механизмов, обеспечивающих наклонпечи, удержание и перемещение электродов и загрузку шихты (рисунок 24).Плавку стали ведут в рабочем пространстве печи, ограниченным куполообразным сводом, снизу сферическим подом и с боков стенками.Огнеупорная кладка пода и стен заключена в металлический кожух. Она можетбыть основной (магнезитовой, магнезитохромитовой) или кислой (динасовой).
Всъемном своде расположены трицилиндрических электрода из графитизированной массы, которые с помощью специальных механизмов могутперемещаться вверх или вниз, автоматически регулируя длину дуги. Печь питается трехфазным переменным током.Шихтовые материалы загружают на под печи сверху в открываемое рабочеепространство. После их расплавления в печи образуется слой металла и шлака.Плавление и нагрев шихты осуществляется за счет тепла электрических дуг,возникающих между электродами и жидким металлом или металлическойшихтой.Для управления ходом плавки в печи имеются рабочее окно и отверстие длявыпуска по желобу готовой стали (летка).
С помощью поворотного механизмапечь может наклоняться в сторону сталевыпускного отверстия или рабочего окна.Вместимость дуговых печей может составлять 0,5 – 400 т.В металлургических цехах используют электропечи с основной футеровкой,а в литейных – с кислой.В основной дуговой печи можно осуществить плавку двух видов:- без окисления примесей методом переплава шихты из легированныхотходов;- с окислением примесей на углеродистой шихте.Плавка без окисления примесей. Шихта для такой плавки должна иметьнизкое содержание фосфора и меньше, чем в выплавляемой стали, марганца икремния.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
