Прогрессивные технологические процессы (стр. 14 из 37)

В кислородных конвертерах в основном выплавляют углеродистые, низколегированные и легированные стали Из таких сталей изготовляют катанку, проволоку, сортовой прокат, лист, трубы, рельсы и широкий сортамент других изделий Основные техникоэкономические показатели работы конвертера- продолжительность плавки в конвертере вместимостью 350 т составляет 50 мин, годовая производительность конвертера вместимостью 250 т – более 1,5 млн т, выход годного металла – 90...92 %, удельный расход кислорода – 50...55 м³ на 1 т стали Основным показателем является себестоимость

выработки 1 т стали.

Основные преимущества способа получения стали в электрических печах – возможность создания высокой температуры в плавильном пространстве печи (более 2000 °С) и выплавки стали и сплавов любого состава; использование известкового шлака (до 50...60 % СаО), способствующего хорошему очищению металла от вредных примесей – серы и фосфора; возможность ведения плавки при всех режимах и условиях производства.

Наибольшее распространение в металлургической промышленности получили дуговые электрические печи.

Дуговая печь (рис. 7.3) имеет сварной стальной цилиндрический корпус 6 со сферическим днищем, который выложен внутри огнеупорным и теплоизоляционным кирпичом. Свод 4 печи делается съемным и имеет отверстия для электродов 3 (угольных 'или графитовых диаметром 400...500 мм и длиной 2 м). Число электродов соответствует числу фаз электрического тока. Крепятся они в электродержателях и при помощи специального механизма могут перемещаться вверх и вниз. Печь имеет рабочее окно 5 и выпускное отверстие 2. Устанавливается печь на дугообразных полозьях и с помощью двигателя поворачивается в сторону выпускного отверстия со сливным желобом.

Ток подается к электродам от понижающего трансформатора через гибкие шины. Мощность его зависит от

емкости печи и способа проведения плавки. Дуга 1 возбуждается между электродами и металлической шихтой.

Вместимость электродуговых печей колеблется от 2,5 до 200 т.

Основными технико-экономическими показателями электродуговых печей являются: выплавка стали в сутки на 1000 кВ-А мощности трансформатора печи и расход электроэнергии и электродов на 1 т годной стали.

Суточная производительность печей средней вместимости составляет 12...15 т на каждые 1000 кВ-А мощности трансформатора, расход электроэнергии – 2,34...2,7 кДж (500...600 кВт-ч), расход графитовых электродов – 6,5 кг на 1 т стали.

Индукционная печь (рис. 7.4) состоит из индуктора 4, в который помещают огнеупорный тигель 5 с расплавом /. Индуктор изготовляется в виде катушки из медных трубок, по которым циркулирует вода. Между тиглем и индуктором имеется прокладка из теплоизоляционного материала. Индуктор и тигель размещают в каркасе из немагнитной стали. Каркас печи с тиглем и индуктором может наклоняться для выпуска стали из печи.

Рис 74 Схема индукционной электропечи

Печь имеет съемную крышку 2 и носок слива стали 3. В

тигель загружают чистые, тщательно подобранные материалы, чтобы после их расплавления получить заданный состав металла. Для расплавления металла на корпус индуктора подается от генератора ток высокой частоты. В металле возникают вихревые токи, быстро нагревающие металл до температуры плавления. В конце плавки добавляют раскислители и присадки. Плавку ведут быстро, поэтому металл не успевает сильно окислиться.

Плавка в индукционных печах ведется в воздушной среде или в вакууме. При выплавке и разливке стали в вакууме значительно улучшается ее качество за счет уменьшения содержания газов и неметаллических включений. В вакуумных индукционных печах выплавляют высоколегированные жаростойкие, жаропрочные и конструкционные стали и сплавы с особыми свойствами, а также углеродистые стали с минимальным содержанием углерода. Вместимость этих печей – от 50 кг до 25 т. Готовую сталь разливают в изложницы и получают слитки, или же она идет непосредственно на изготовление фасонных отливок.

Выбор способа производства стали зависит от ряда технических и экономических факторов. Предпочтение отдается тому способу производства, который позволяет получить сталь необходимого состава и высокого качества при меньшей ее себестоимости.

В сталеплавильных агрегатах с кислой огнеупорной футеровкой получают сталь более высокого качества, чем с основной. При кислом процессе плавки восстановление из шлака или пода печи кремния способствует раскислению стали и получению более высоких ее механических свойств, чем в основном процессе. Но для кислого процесса требуется высококачественная дорогостоящая шихта с минимальным содержанием серы и фосфора (менее 0,03%), поэтому наибольшее применение получили основные способы получения стали.

В настоящее время в кислородных конвертерах выплавляют кипящую и спокойную сталь всего мартеновского ассортимента (рельсовую, канатную, арматурную и др.). Осваивается также выплавка в этих печах высоколегированных сталей.

Более высокие технико-экономические показатели кислородно-конвертерного способа выплавки стали ( табл. 7.1) обусловлены рядом его преимуществ по сравнению с мартеновским: больше производительность агрегата на единицу емкости и на одного работающего; ниже (на 5...10%) удельные капитальные затраты на строительство цеха той же производительности даже с учетом затрат на сооружение кислородных станций; меньше (в 2...3 раза) расход огнеупоров на единицу мощности агрегата.

Экономическая эффективность конвертерного производства стали обеспечивается в основном за счет снижения ее себестоимости путем уменьшения расходов по переделу, доля которых в себестоимости стали составляет 10% (13...14% при мартеновском способе и 25 % при электроплавке).

Развитие сталеплавильного производства тесно связано также с использованием в шихте оборотного металла (металлоотходов, амортизационного лома). Содержание оборотного металла в шихте сталеплавильных агрегатов зависит от их технических возможностей (см. табл. 7.1).

Табл. 7.1. Основные технико-экономические показатели способов производства стали

Показатель	Способ производства стали
	конверторный	мартеновский	электроплавильный
Вместимость плавильного агрегата, т	250 - 400	400 - 600	200 - 300
Выход стали, %	89 - 92	91 - 95	92 - 98
Длительность плавки, ч	0,4 - 1	6 - 10	6 - 10
Годовая производительность, тыс. т.	1200 - 1500	370 - 490	400 - 600

При выборе способа получения стали следует учитывать и географический фактор. Там, где имеются источники дешевой электроэнергии, выгоднее получать сталь в электропечах. На заводах с полным металлургическим циклом при больших поступлениях металлолома могут оказаться более выгодными конвертерный или мартеновский способы получения стали.

Сталь широко применяется для изготовления большого ассортимента металлоизделий (от гвоздей и шурупов до ответственных деталей двигателя внутреннего сгорания) в связи с тем, что ее физико-механические свойства имеют высокие значения по сравнению с другими металлами и сплавами, например чугуном, алюминием, магнием, медью и их сплавами. Самые ответственные детали машин и приборов часто изготавливают из стали, которая удовлетворяет самым высоким требованиям (детали рулевого управления автомобиля, сосуды высокого давления, ходовая часть транспортных средств, детали подъемных механизмов и т. д.). Но необходимо помнить, что литая структура иногда не обеспечивает требуемых прочностных свойств заготовок, для гарантированной прочности и вязкости литые заготовки должны пройти горячую пластическую деформацию. Поэтому не менее 80 % литой стали подвергается прокатке, а затем из прокатанных заготовок изготавливают детали ответственного назначения. Сталелитейные цехи на металлургических предприятиях поставляют слитки для прокатного производства. Иногда слитки поступают в кузнечные цехи для изготовления из них поковок ковкой или горячей штамповкой.

Таким образом, уже сама маркировка стали указывает на то, что основное влияние на ее физико-механические свойства оказывает держание углерода. Наличие в химсоставе стали таких металлов, как хром, никель, вольфрам, титан, ванадий и др., придает ей специальные свойства. В частности, хром и никель повышают коррозионную стойкость, вольфрам и ванадий повышают вязкость стали. Условное oбозначение марок стали предусматривает использование русских букв наличие в составе сплава определенных химических элементов, например, буква X указывает на наличие хрома, Н - никеля, Т - титана, К – кобальта, Ф - ванадия, Г - марганца, С - кремния и т. п.

Выплавляют сталь в мартеновских печах, конверторах, электропечах. При электроплавке часто используют мощные электродуговые печи, в которых плавят стальной металлолом, иногда добавляют железные окатыши (обогащенную железную рулу). При других способах выплавки стали в печи и конверторы заливают жидкий чугун с помощью продувки через расплав кислорода выжигают лишний углерод, раскисляют сталь и добавляют необходимые легирующие элементы. Далее расплав стали заливают в изложницы (специальные формы) и после затвердевания получают слитки нужных размеров и формы. В последнее время на металлургических заводах получил распространение метод непрерывной разливки металла, суть которого заключается в непрерывной заливке стали в водоохлаждаемый кристаллизатор. Жидкий металл, застывая, превращается в слиток соответствующего поперечного сечения и может быть бесконечной длинны. Далее непрерывно выходящий из кристаллизатора слиток проходит перации правки и резки на мерные длины. Качество такого слитка выше, чем штучног, получаемого в изложнице. Кроме того, этот технологикий процесс практически безотходный и как всякий непрерывный отличается высокой производительностью и технологичностью.