Електричні печі

Використовувати електричні печі для варіння сталі почали з кінця 19-початку 20 ст. Це досконаліші агрегати для варіння сталі порівняно з кисневими конвертерами та мартенівськими печами. В електричних печах легко регулюється нагрівання шихти зміною сили струму; можна створити над розплавом певну атмосферу: окисну, нейтральну або вакуум; розплавлена шихта нагрівається до вищої температури, а це дає можливість легувати сталі трудно-плавкими металами (W, Mo, Nb та ін.); менше вигоряє заліза; от­римана сталь значно якісніша, оскільки містить менше домішок (фосфору, сірки, азоту), неметалевих включень. Для варіння сталі використовують дугові та індукційні електричні печі.

1. Дугова піч виготовлена у формі циліндра з плоским дном (рис. 5.6).

Ззовні вона окутана сталлю, усередині викладена вогентрив-кою динасовою або хромомагнезитовою цеглою. Склепіння печі 2 має три отвори для електродів 3, які виготовляють із вуглецю або графіту. Діаметр електродів становить 400...500 мм, а довжи-

244

Рис. 5.6. Схема, дугової електричної печі

на сягає до 2 м. Число електродів відповідає числу фаз електрич­ного струму. У стіні корпуса печі 1 є вікно 4 для завантаження в піч розкиснювачів, зливання шлаку, взяття проб металу та шла­ку на аналіз. На час роботи печі вікно закривають. Готову сталь виливають через випускний отвір, який має зливний жолоб 7. Для цього піч нахиляють у бік зливного жолоба.

Для завантаження у піч шихти (скрап, чавун, розкиснювачі, ле­гуючі елементи) склепіння піднімають або відсувають вбік. Нагрівають і розплавляють шихту 6 теплотою, яка виділяється під час горіння електричних дуг 5, що утворюються між електродами та шихтою. У процесі варіння сталі, електроди згоряють, їх заміню­ють новими. Піднімають і опускають електроди за допомогою спеціального механізму. Довжини дуг регулюють автоматично.

Об'єм електричних печей (2,5...200) т, тривалістю варіння сталі, що залежить від об'єму печі та марки сталі, становить (2...6) годин.

Технологія варіння сталі у дуговій електричній печі складається з таких операцій: заправлення черені; завантаження шихти; опус­кання електродів; розплавлення шихти та окиснення домішок; зли­вання шлаку; кипіння розплаву; випускання готової сталі.

245

Шихту завантажують у піч так: спочатку подають малі, потім більші, а далі великі куски шихти. Шихту вкладають щільно. Потім опускають до самої шихти електроди та вмикають струм.

Починається плавлення шихти: окиснюються домішки (кремній, манган, фосфор тощо),вуглець і частково залізо; утво­рюється первинний шлак і виділяються гази. Шлак зливають, до­дають флюс та руду.Наступає кипіння розплаву і виділяються га­зи. Після закінчення кипіння беруть проби сталі та шлаку на аналіз і знову зливають шлак. Потім сталь розкиснюють та виво­дять сірку. Для цього до розплаву додають розкиснювачі та флю­си. У кінці розкиснення знову беруть пробу розплаву на аналіз. У разі потреби додають легуючі елементи (у процесі варіння лего­ваних сталей). Остаточне розкиснення сталі проводять алюміні­єм. Готову сталь випускають у ківш.

Продуктивність печі визначають кількістю сталі, яку отрима­ють за добу на 1000 кВ*А потужності трансформатора. Для се­редніх за об'ємом печей продуктивність становить (12... 15)т. Ви­трати електроенергії дорівнюють (500...600)кВт*год.Витрати графітових електродів на 1т сталі дорівнюють 6,5 кг.

2. Індукційна піч складається з вогнетривкого керамічного тигля 1 та 2, приєднанного до генератора великочастотного стру­му (рис. 5.7).

Індуктор виготовлений із мідної трубки у вигляді багатовит-кової спіралі. Для охолодження індуктора використовують воду, яка циркулює всередині трубки-індуктора. Тигель накривають накривкою 5, що дає можливість створити в печі окиснювальну, відновлювальну або нейтральну атмосферу.

Шихтою для виробництва сталі є чистий (з малою кількістю домішок фосфору і сірки) та приблизно однаковий за хімічним складом скрап. Під дією індукційного струму в шихті виникають вихрові струми, які призводять до її розплавлення. Наприкінці процесу сталеваріння до розплаву З додають розкиснювачі та ле­гуючі елементи. Готову сталь виливають жолобом 4 у ковші та подають на розливання або у ливарні цехи для виготовлення відливків.

Об'єм тиглів індукційних печей не перевищує ЗО т. У цих пе­чах варять високолеговані сталі та сплави особливого призна­чення. Отримані сталі мають малий вміст вуглецю (у дугових еле­ктричних печах не можна виплавити сталь із малим вмістом вуг­лецю, оскільки вугільні електроди є джерелом навуглецювання

246

Рис. 5.7. Схема індукційної електричної печі

розплаву). Крім того, ці сталі (їх називають індукційними) дуже якісні: вони мають малий вміст азоту та неметалевих включень.

Основні недоліки індукційних печей — малий об'єм тиглів, не­великий термін їх використання (в одному тиглі можна варити сталь до сто раз), значна вартість електричного обладнання тощо.