Материал: Электрометаллургия стали и ферросплавов учебное пособие.

портные болванки с известным химическим составом. Стружка, по­ ставляемая непосредственно в электросталеплавильные цеха, должна быть спрессована и обожжена. Дополнительные затраты па под­ готовку стружки вполне окупаются экономией, получаемой при ис­ пользовании доброкачественной шихты.

Нежелательно, чтобы в шихте были чрезмерно крупные куски — бракованные слитки, недоливки и т. п. В дуговой печи можно рас­ плавлять крупногабаритный лом, но продолжительность плавления при этом увеличивается, длительное время приходится работать на высокой мощности, что отрицательно сказывается на стойкости фу­ теровки. По этой причине максимальная масса отдельных кусков не должна превышать одной пятидесятой массы всей садки.

Для производства стали некоторых марок в состав шихты вводят специально выплавленную предварительно заготовку. Чаще всего она по своему составу представляет собой нпзкоуглеродистую сталь с ограниченным содержанием углерода, фосфора и серы, т. е. мягкое железо, полученное методом плавки на свежей шихте.

Мягкое железо должно быть в менее крупных кусках, чем леги­ рованные отходы, так как в связи с низким содержанием углерода оно плавится при более высокой температуре. Поэтому слитки мяг­ кого железа прокатывают на заготовку, которую затем рубят на куски определенного размера.

Мягкое железо намного дороже углеродистого лома и его исполь­ зование отрицательно сказывается на себестоимости стали. Исполь­ зование в шихте мягкого железа может быть оправдано только серьез­ ными технологическими затруднениями выплавки стали нужной марки.

Следует отметить, что для электропечной плавки характерен

торые могли бы заменить лом. В частности, неоднократно предпри­ нимались попытки заменить часть лома передельным чугуном. Однако все эти попытки заканчивались, как правило, неудачно.

Передел чугуна в сталь заключается в окислении находящихся в нем в избыточных количествах углерода, кремния, фосфора. Элек­ тропечи, как отмечалось в разделе II, плохо приспособлены для про­ ведения окислительных процессов, поэтому использование их для передела значительного количества чугуна нецелесообразно.

в реакторе чугуна. Однако появление и совершенствование кисло­ родно-конвертерного процесса сделали более целесообразным пере­ работку чугуна в сталь монопроцессом в конвертере.

В последние годы проводятся интенсивные всесторонние исследо­ вания плавки стали в электропечах с использованием высокометал-

лизированных окатышей (90—95% FeoCul, 85—90% FeMCT). По­ строены промышленные комплексы для работы с непрерывной за­ грузкой окатышей в дуговую печь и с непрерывной разливкой ме­ талла. Использование чистых по сере, фосфору и сопутствующим прн-

216

П р и м е ч а н и е . Указаны только нормируемые составляющие.

месям металлизованных окатышей позволяет при обычном качестве шихты выплавлять, применяя этот процесс, качественные стали. Плавка металлизированных окатышей в электропечах (бездоменнып процесс) при успешном решении проблемы эффективного вос­ становления окатышей может оказаться более эффективной по всем показателям, чем выплавка стали из чугуна в конвертерах.

Ш л а к о о б р а з у ю щ и е. При выплавке стали в основных дуговых печах для образования основного шлака используют из­ весть, известняк, плавиковый шпат, шамотный бой.и песок. Б кислых печах шлак наводят из песка, шамотного боя и извести.

Наиболее важной составляющей шлаковых смесей является из­ весть, которую получают обжигом известняка в шахтных печах при температуре 1100— 1300° С. При обжиге углекислый кальций из­ вестняка разлагается на окись кальция и углекислый газ СаС03 —> —>CaO -j- СОо.

Химический состав обожженной извести приведен в табл. 11. Содержание серы в известняке в большинстве случаев низкое, однако оно возрастает после обжига за счет серы топлива. Повышенное со­ держание серы в шлаке затрудняет процесс десульфурации металла. Содержание других окислов в извести ограничивают по следующим соображениям: кремнезема, чтобы при заданной основности шлака количество его было меньше; окиси магния, чтобы шлак был более жидкотекучим н активным; окислов железа, чтобы ие затруднять процесс десульфурации.

Для выплавки высококачественной стали используют только свежеобожженную известь. При хранении известь интенсивно погло­ щает влагу из воздуха с образованием гидроокиси кальция |СэО -|- + Н20 —>Са (ОН)21, которая рассыпается в порошок. Влага, вне­ сенная известью, в печи разлагается на кислород и водород, вызывая обогащение стали водородом. Поэтому применение пылеватой из­ вести, так называемой «пушонки», в электропечах совершенно не­ допустимо.

Вместо извести в окислительный период можно пользоваться не­ обожженным известняком. Применяют известняк, содержащий не менее 97% СаСОа (не менее 54% СаО). Известняк не гигроскопичен, его можно длительное время хранить. Разложение углекислого кальция в электропечи вызывает выделение пузырьков С02, которые обеспечивают перемешивание металла и шлака и способствуют дега­ зации металла. Окислительный углекислый газ окисляет примеси в металле, в частности углерод.

Отрицательной стороной применения известняка вместо извести является дополнительная затрата электроэнергии на разложение карбоната кальция.

Для разжижения высокоосновных шлаков применяют плавико­ вый шпат, песок и шамотный бой.

Как отмечалось при изучении свойств шлака, особенно сильно понижает его вязкость CaF2. К тому же использование CaF2 позво­ ляет разжижать высокоосновные шлаки без уменьшения их основ­ ности, что чрезвычайно важно для эффективного удаления серы.

218

Поэтому широкое применение для наводки шлака получил плавико* вый шпат, который в случае его использования при электроплавке должен содержать 90—95% CaF,, не более 3,0% SiO, и не более

0 , 2 % S .

Песок также понижает температуру плавления основных шлаков, но при этом понижается и основность шлака. Поэтому в основных печах песок находит ограниченное применение, в то время как в кис­ лых печах он является' главным шлакообразующим материалом. Основное требование, предъявляемое к песку, — высокое (минимум 95%) содержание S Ю2.

При выплавке нержавеющих сталей и для разжижения густых магнезиальных шлаков иногда используют бой шамотных огнеупоров, содержащих примерно 60% S i0 2 и 35% А120 3.

О к и с л и т е л и. Для интенсификации окислительных про­ цессов в металл необходимо вводить кислород. Источниками кисло­ рода служат железная руда, окалина и агломерат. Широкое распро­ странение получила продувка металла газообразным кислородом.

Железную руду применяют при выплавке стали методом полного окисления. Присадка руды небольшими порциями обеспечивает дли­ тельное равномерное кипение металла без повышения его темпера­ туры, так как присаживаемая руда постоянно охлаждает металл. Это имеет особое значение для эффективного удаления фосфора.

Руду используют в завалку и в окислительный период. Руда, присаживаемая в окислительный период через шлак, должна быть в кусках определенного размера, желательно 50— 100 мм в диаметре. Мс-лкая руда растворяется в шлаке, а крупные куски вызывают бурное вспенивание металла и шлака.

Кроме соответствия требованиям, касающимся определенного раз­ мера кусков, руда должна удовлетворять и требованиям по хими­ ческому составу: в ней должно содержаться много окислов железа и мало кремнезема, серы и фосфора (табл. 11). Наиболее богатой яв­ ляется криворожская руда, но в ней содержится довольно много фосфора и серы. Чистая по сере и фосфору бакальская руда харак­ теризуется повышенным содержанием пустой породы, что вызывает понижение основности шлака, увеличение его количества и требует дополнительных затрат электроэнергии.

Иногда вместо руды используют заменители — агломерат и ока­ лину от проката. Окалина от проката углеродистых сталей является наиболее чистым окислителем, но вследствие малого удельного веса она задерживается в шлаке. Необходимо учитывать также, что про­ катная и кузнечная окалина может содержать легирующие элементы, которые целесообразно использовать.

Для интенсификации окисления углерода во время окислитель­ ного периода плавки на свежей шихте, а также для быстрого повыше­ ния температуры металла, окисления избыточного углерода и со­ путствующих примесей при переплаве легированных отходов широко применяют продувку металла кислородом. Газообразный кислород чистотой около 99,5% подают в ванну под давлением 1—2 МПа

(10— 12 ат).

219