Получение стали

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. Электросталь, предназначенную для дальнейшего передела, выплавляют, главным образом в дуговых печах с основной футеровкой и в индукционных печах.

                             

Рис. 4. Схема электрической печи для выплавки специальных сталей

3.1 Выплавка стали в электродуговых печах

Дуговые печи бывают различной  емкости (до 250 т) и с трансформаторами мощностью до 125 тысяч киловатт. Источником тепла в дуговой печи является электрическая дуга, возникающая между

электродами и жидким металлом или шихтой при приложении к электродам электрического тока необходимой силы. Дуга представляет собой поток электронов, ионизированных газов и паров металла и шлака. Температура электрической дуги превышает 3000⁰ С. Дуга, как известно, может возникать при постоянном и переменном токе. Дуговые печи работают на переменном токе. При горении дуги между электродом и металлической шихтой в первый период плавки, когда катодом является электрод, дуга горит, т. к. пространство между электродом и шихтой ионизируется за счет испускания электронов с нагретого конца электрода. При перемене полярности, когда катодом становится шихта - металл, дуга гаснет, т. к. в начале плавки металл еще не нагрет и его температура недостаточна для эмиссии электронов. При последующей перемене полярности дуга вновь возникает, поэтому в начальный период плавки дуга горит прерывисто, неспокойно.

После расплавления шихты, когда  ванна покрывает ровным слоем  шлака, дуга стабилизируется и горит ровно.

 

3.2. Плавка стали в индукционной печи

В индукционных печах для  выплавки металла используется тепло, которое выделяется в металле за счет возбуждения в нем электрического тока переменным магнитным полем. Источником магнитного поля в индукционной печи служит индуктор. Проводящая электрический ток шихта, помещенная в тигель печи, подвергается воздействию переменного магнитного поля, возникающего от индуктора, нагревается в следствие теплового воздействия вихревых токов.

По сравнению с дуговыми электропечами индукционные печи имеют  ряд преимуществ: отсутствие электродов и электрических дуг позволяет получать стали и сплавы с низким содержанием углерода и газов; плавка характеризуется низким угаром легирующих элементов, высоким техническим КПД и возможностью точного регулирования температуры металла.

Рисунок 5.  Схема индукционной печи: 1-каркас; 2-подовая плита;

3-водоохлаждаемый индуктор; 4- изоляционный слой; 5-тигель;6 -абсоцементная плита; 7-сливной носок; 8-воротник; 9-гибкий токоподвод; 10-опорные брусья

Индукционная печь состоит  из огнеупорного тигля, помещенного  в индуктор. Индуктор представляет собой соленоид, выполненный из медной водоохлаждаемой трубки. Ток к индуктору подается гибкими кабелями. Воду для охлаждения подводят резиновыми шлангами. Вся печь заключена в металлический кожух.

Сверху тигель закрывается  сводом. Для слива металла печь может наклоняться в сторону сливного носка.

Тигель печи изготавливается  набивкой или выкладывается кирпичом. Для набивки используют молотые огнеупорные материалы - основные (магнезит) или кислые (кварцит).

Поскольку плавка в индукционной печи происходит очень быстро, шихта  для нее используется, как правило, из высококачественного металлолома известного состава. Перед плавкой происходит точный расчет шихты по содержанию углерода, серы и фосфора, а также легирующих элементов.  Шихту загружают в тигель таким образом, чтобы она плотно заполняла весь объем тигля. После загрузки шихты

включают ток на полную мощность. По мере проплавления шихты  загружают оставшуюся часть. Затем на поверхность металла загружают шлакообразующую смесь, состоящую из извести, магнезитового порошка и плавикового шпата.  В процессе плавки шлак раскисляют добавками порошка кокса и молотого раскислителя. По ходу плавки добавляют легирующие материалы. Металл раскисляют кусковыми ферросплавами и в конце плавки алюминием.

В индукционных печах выплавляют, как правило, стали и сплавы сложного химического состава.

              

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В наши дни сталь — важнейший конструкционный материал для многих отраслей промышленности.

Дамасские и булатные стали  известны со II – III веков н.э. Почти все мировые культуры их использовали. Технологией ее изготовления владели кельтские и саксонские племена. Одна из высших форм такой стали производилась в Японии. В России существовало массовое производство такой стали  -  знаменитые Златоустовские клинки. Металл дамасских клинков имел более высокое содержание углерода, чем большинство современных сталей. Остается загадкой, как изготовляли дамасскую сталь.

Сегодня, используя высокие  технологии, металлурги производят сталь, качество которой с каждым годом  растет, а технико-экономические  показатели улучшаются.

Будущее человечества тесно  связано с использованием новых  сплавов на металлической основе. Металл – фундамент современной  цивилизации, основа основ технического прогресса. Чем выше поднимается  человечество по ступеням развития, тем  больше его нужда в металлах.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Баптизманский В. И., Меджибожский М. Я., Охотский В. Б. Конвертерные процессы производства стали. — Киев-Донецк: Вища школа, 1984. — 344 с.
2. Коотц Т., Беренс К., Маас Г. и др. Некоторые вопросы теории кислородно-конвертерного процесса. Дискуссия // Черные металлы. 1965. № 15. С. 42–52.
3. Кудрин В. А. Теория и технология производства стали: Учебник для вузов. — М.: «Мир», ООО «Издательство ACT», 2003.— 528с.
4. Ойкс Г.Н. Производство стали. – М.: Металлургия, 1974. – 440 с.