|
методов комбинированной продувки расплавленной ванны, рационально сочетающих
верхнюю и донную продувку, причем в последней используется как кислород, так и
инертные газы (аргон, азот).
В кислородноконвертерном процессе с верхней продувкой достаточно
интенсивное перемешивание достигается только в середине плавки при интенсивном
окислении углерода. В начале и в конце плавки перемешивание недостаточно, что
затрудняет глубокое рафинирование металла от серы и фосфора. Комбинированная
подача кислорода через верхнюю и донные фурмы еще более, чем при одной донной
продувке, ускоряет процесс окисления углерода и повышает производительность
конвертера.
По сравнению с чисто донной продувкой в случае комбинированного процесса
в сопоставимых условиях температура металла выше. Кроме того, при
комбинированной продувке уменьшение расхода кислорода через верхнюю фурму
снижает пылеобразование и разбрызгивание.
И еще одно преимущество кислородных конвертеров: здесь все процессы
механизированы и автоматизированы, все чаще управление конвертерами поручается
компьютерам.
Дуговые электроплавильные печи
Вся история металлургии – это борьба за качество, за улучшение физических
и механических свойств металла. А ключ к качеству – химическая чистота. Даже
крохотные примеси серы, фосфора, мышьяка, кислорода, некоторых других элементов
резко ухудшают прочность и пластичность металла, делают его хрупким и слабым. А
все эти примеси находятся в руде и коксе, и избавиться от них трудно. Во время
плавки в доменной печи и в мартеновской печи основная часть примесей
переводится в шлак и вместе с ним удаляется из металла. Но в тех же домнах и
мартенах в металл попадают вредные элементы из горючих газов и ухудшают его
свойства. Получить действительно высококачественную сталь помогла
электрометаллургия, отрасль металлургии, где металлы и их сплавы получают с
помощью электрического тока. Это относится не только к выплавке стали, но и к
электролизу металлов и, в частности, расплавленных их солей – например,
извлечению алюминия из расплавленного глинозема.
Основную массу легированной высококачественной стали выплавляют в дуговых
электрических печах.
В дуговых сталеплавильных печах и плазменнодуговых печах (ПДП)
теплогенерация возникает за счет энергетических преобразований дугового разряда,
происходящего в воздухе, парах расплавляемых материалов, инертной атмосфере
или иной плазмообразующей среде.
Согласно общей теории печей М.А. Глинкова дуговые сталеплавильные и
плазменнодуговые печи представляют собой печитеплообменники с радиационным
режимом работы, поскольку энергетические условия на границе зоны
технологического процесса, то есть на зеркале ванны жидкого металла, создают
электрические дуги и огнеупорная футеровка рабочего пространства. Кроме этого,
в дуговых сталеплавильных печах вертикально расположенные графитированные
электроды создают неравномерное излучение дуг, зависящее от диаметра электродов
и параметров электрического режима.
По условиям теплообмена между дугами, поверхностями рабочего пространства
и металлом, особенностям электрофизических процессов дугового разряда,
энергетическому и электрическому режимам всю плавку в дуговых печах от начала
расплавления твердой металлошихты до слива жидкого металла делят на этапы.
Перед началом плавки куполообразный свод печи поднимают, отводят в
сторону и загружают сверху в печь шихтовые материалы. Затем свод ставят на
место, через отверстия в нем опускают в печь электроды и включают электрический
ток. Чугун, железный лом и другие материалы начинают быстро плавиться.
По мере оплавления шихты под электродами и вокруг них образуются
«колодцы», в которые опускаются дуги и электроды. Наступает этап «закрытого»
горения дуг, когда плавление шихты происходит в «колодцах», снизу путем
теплопередачи излучением на близлежащие слои шихты и теплопроводностью через
слой жидкого металла, накопившегося на подине. Холодная шихта на периферии
рабочего пространства нагревается за счет тепла, аккумулированного футеровкой:
при этом температура внутренней поверхности футеровки интенсивно снижается с
1800–1900 до 900–1000 градусов Кельвина. На этом этапе футеровка рабочего
пространства экранирована от излучения дуг, поэтому целесообразно обеспечить
максимальную тепловую мощность с учетом электротехнических возможностей печного
трансформатора.
Когда количества наплавленного жидкого металла будет достаточно для
заполнения пустот между кусками твердой шихты, электрические дуги открываются и
начинают гореть над зеркалом металлической ванны. Наступает этап «открытого»
горения дуг, при котором происходит интенсивное прямое излучение дуг на
футеровку стен и свода, температура повышается со скоростью до 30100 градусов
Кельвина в минуту и возникает необходимость снижения электрической мощности дуг
в соответствии с тепловоспринимающей способностью футеровки.
Современные дуговые сталеплавильные печи работают на трехфазном токе
промышленной частоты. В дуговых печах прямого действия электрические дуги
возникают между каждым из трех вертикальных графитированных электродов и
металлом. Футерованный кожух в дуговых сталеплавильных печах имеет
сфероконическую форму. Рабочее пространство перекрыто сверху купольным сводом.
Кожух установлен на опорной конструкции с гидравлическим (реже с
электромеханическим) механизмом наклона печи. Для слива металла печь наклоняют
|
|