Электросталеплавильный процесс – более совершенный способ выплавки стали. Выплавка стали в электропечах основана на использовании электроэнергии для нагрев металла. Тепло в электропечах выделяется в результате преобразования электроэнергии в тепловую либо при горении электрической дуги, либо за счет возбуждения вихревых токов.
В отличие от конвертерного и мартеновского процессов выделение тепла в электропечах не связанно с потреблением окислителя. Поэтому электроплавку можно вести в любой среде ? окислительной, восстановительной, нейтральной и в широком диапазоне давлений ? в условиях вакуума, атмосферного или избыточного давления.
Наиболее широко применяются электродуговые печи.
Электродуговая печь имеет три цилиндрических электрода из графитизированной массы, к которым подводится электрический ток (рис. 2.11 и рис. В.28 - В.29).
Основным принципом электродугового способа производства стали является выделение тепла при горении электрической дуги. Дуга горит между металлом, находящимся в рабочем пространстве печи под напряжением, и электродом, вводимым в рабочее пространство. Температура дуги достигает 6000 градусов по Цельсию, что обеспечивает эффективное плавление металла и более полное удаление серы и фосфора. В электропечах легко регулировать тепловой режим, изменяя параметры электрического тока. Сталь получается высококачественной, хорошо раскисленной.
Сила тока в дуге – 20000 А и более, температура – 4000-6000°С. Емкость электрических печей от 3-5 т до 200-300 т, с трансформаторами мощностью до 125 тыс. квт. Время плавки до 90 мин.
Главным преимуществом электродугового способа является возможность выплавки сталей практически любого состава с заданными физико-химическими свойствами. Этот способ является основным при выплавке высококачественных легированных сталей. Кроме того в электродуговых печах возможно получение стали из металлического лома.
Среди недостатков следует выделить исключительную сложность технологического оборудования, повышенный расход электроэнергии и, как следствие, высокую себестоимость выплавляемой стали. В процессе плавки (горения электрической дуги) электроды сгорают. По мере сгорания их постоянно заменяют (рис. В.29).
В настоящее время этот способ наряду с кислородно- конвертерным наиболее широко применяется для производства строительных сталей.
|
В настоящее время для производства строительных сталей применяют либо электродуговой либо кислородно- конвертерным способ |
Сталь еще более высокого качества выплавляют в электроиндукционных печах. По сравнению с электродуговыми печами электроиндукционные имеют ряд преимуществ: плавка отличается высоким КПД и возможностью точного регулирования температуры металла. Отсутствие электродов и электрических дуг позволяет получать стали и сплавы с низким содержанием углерода и вредных примесей.
В индукционных печах сталь плавится в небольших по объему емкостях – огнеупорных тиглях (рис. 2.13), помещенных в индуктор. Емкость тигля составляет от 4?5 до 60 т.
Сверху тигель закрывается сводом. Для слива металла печь может наклоняться в сторону сливного носка. Тигель печи изготавливается набивкой из молотых огнеупорных материалов. Вокруг тигля располагается спиральный многовитковый индуктор (рис. 2.13). К индуктору подключается генератор переменного тока. При пропускании тока через индуктор в тигле индуктируются мощные вихревые токи, которые обеспечивают нагрев и плавление стали. Кроме того, за счет электродинамических сил происходит перемешивание расплава металла. Слив металла производится подъемом и поворотом печи.
Продолжительность плавки в малых печах – 45 мин.
Нагрев с помощью электромагнитного поля исключает загрязнение металла. При работе индукционной печи меньше дыма, ниже уровень пыли и светового излучения.
Однако высокая стоимость оборудования и электроэнергии, а также малая емкость тиглей индукционных печей ограничивают их применение. В индукционных печах, как правило, выплавляют стали специальных марок.
