Термическая и антикоррозийная обработка цветных металлов
Термической (тепловой) обработкой называются процессы, при которых металл нагревают или охлажда...
Цветные металлы
В последнее время цветные металлы и сплавы все более распространены в употреблении. Свое назван...
Эмали для металла
Эмаль, то есть суспензия из смол, красящих и стабилизирующих веществ и растворителя, является о...
Плавка стали в дуговой электропечи
Опубликовано: 08.10.2018
В электропечах можно осуществить три метода плавки стали :
с полным окислением всех примесей с частичным окислением примесей без окисления.Наиболее характерным является процесс плавки с полным окислением примесей, так как этот процесс дает возможность удалять вредные примеси и получать конструкционные стали с очень, низким содержанием вредных примесей (фосфора и серы).
Чтобы ускорить процесс загрузки, своды электропечей делают съемными и загружают шихту при помощи бадьи или корзин. После загрузки электроды опускаются вниз, между ними и металлом зажигаются электродуги и проплавляют его. В это время на поду печи собирается жидкий металл. Затем электроды поднимают и шихту снова сталкивают под электроды. Так ведется Плавка до полного расплавления всего металла.
Во время расплавления примеси окисляются кислородом печной атмосферы и добавляемой в шихту железной рудой. Закись железа растворяется в расплавившейся части металла и окисляет примеси: кремний, марганец, фосфор и углерод.
После расплавления металла образуется шлак, который способствует удалению фосфора из жидкого металла . Поэтому образовавшийся первый пенистый железистый шлак скачивают с поверхности металла и наводят новый.
После расплавления шихты в печь для окисления примесей вместо железной руды , которая понижает температуру ванны, часто подают кислород, повышающий ее температуру. Часто вместе с кислородом подают в жидкий металл порошкообразные флюсы для шлакования примесей.
Ниже приведен в процентах примерный состав шлака, получающегося по окончании периода окисления:
SiO2 = 21,90; FeO = 11,26; МnО = 7,88;
Р2О5= 0,27; МnО = 9,16; СаО = 41,30; А12O3 = 2,57; Fe2O3 = 4,90.В этом шлаке содержится большое количество FeO, поэтому его нельзя оставлять на поверхности ванны. Если в металле окажется недостаточное количество углерода, то его науглероживают после периода окисления и снятия окислительного шлака. Для науглероживания металла применяют электродный бой, кокс и в отдельных случаях древесноугольный чугун. Для снижения содержания закиси железа и марганца в шлак добавляют раскислительную смесь, состоящую из мелкокусковой извести, молотого ферросилиция и молотого кокса.
Раскисление металла идет под слоем восстановительного белого шлакаследующего состава (в%):
SiO2 = 15-20; FeO = до 1,0; МnО = до 0,4;
СаО = 60; MgO = 10÷2; CaS == 1,0; А12O3 = 2,0÷3,0; CaF2 = 5÷10.Под белым шлаком создаются благоприятные условия дл удаления серы из металла в шлак по реакциям:
в жидком металле FeS+Мn→MnS + Fe,
в шлаке MnS + СаО + С→Мn+ CaS + СОЛегирующие элементы для получения легированных сталей вводят в металл с соблюдением следующих правил. Никель и молибден практически не угорают, и их можно вводить в ванну в течение окислительного периода плавки. Ферровольфрам и феррохром вводят в раскисленный металл в период рафинирования. Феррованадий вводят за 8—10 мин перед выпуском готовой плавки.
В отдельных случаях восстановление металла ведется под слоем карбидного шлака: в печь загружают смесь, состоящую из извести, плавикового шпата, молотого кокса. В области горения электродуги из смеси образуется карбид кальция СаС2 в количестве 2—5%.
Благодаря высоким раскислительным свойствам карбидного шлака содержание FeO и МnО в нем понижается до десятых долей процента. Карбидный шлак с содержанием до 5% СаС2 реагирует с FeS и MnS и снижает содержание серы в металле.
Плавка стали с частичным окислением примесей ведется на шихте, которая содержит допустимое количество вредных примесей серы и фосфора. Обычно после короткого окислительного периода скачивают окислительный шлак и переходят на восстановительный период под белым или карбидным шлаком.
Большой интерес представляет плавка стали без окисления, в которой окислительный период отсутствует. Этот вид плавки широко используют при переработке собственных отходов металлургического производства и особенно отходов легированных сталей. Содержание элементов в стали в этой плавке регулируется восстановлением элементов из шлака или добавкой ферросплавов. Применение этого процесса для переплавки отходов легированных сталей экономит значительное количество ферросплавов и электрической энергии.