Электрометаллургия

Подбор лома по химическому составу

Сталь в основных дуговых электропечах выплавляют преимущественно тремя методами:

  1. на свежей шихте с окислением примесей железной рудой или газообраз­ным кислородом;
  2. переплавом легированных отходов без окисления;
  3. переплавом легированных отходов с окислением газообразным кислородом.

Иногда практикуется получение стали методом сме­шения жидких металла и ферросплавов в ковше.

При выплавке стали с окислением в печь присажива­ют железную руду или ванну продувают кислородом для окисления кремния, марганца, фосфора и избыточ­ного углерода. Интенсивное кипение металла в окисли­тельный период, вызванное выделяющимися из металла пузырями СО, обеспечивает снижение содержания га­зов и неметаллических включений. Плавка с окислени­ем состоит из следующих периодов: заправки печи, за­валки шихты, плавления, окислительного периода, вос­становительного периода, выпуска.

При переплаве шихту составляют преимущественно из легированных отходов с низким содержанием фосфо­ра. В процессе плавки железную руду не присаживают, окислительный период отсутствует. При выплавке высокохромистой стали типа нержавеющей для ускорения расплавления шихты ванну продувают кислородом, т. е. плавку ведут методом переплава легированных отходов с окислением.

При выплавке стали методом переплава необходимо составлять шихту, близкую по составу к заданной ста­ли. Это обеспечивает сокращение длительности плавки при минимальных расходах ферросплавов и, следова­тельно, высоких технико-экономических показателях. Так, например, при выплавке нержавеющей стали типа Х18Н10Т шихта состоит из 70% отходов этой же или аналогичной стали и 30% мягкого железа с минималь­ным содержанием фосфора. Допускается частичная за­мена указанных отходов отходами углеродистой стали (≤20%) с низким содержанием фосфора.

При выплавке с окислением важным моментом, нор­мального проведения плавки является количество окислившегося углерода за окислительный период, которое должно быть 0,2—0,3% при выплавке высокоуглеродистой стали и 0,3—0,4% при выплавке низкоуглеродистой стали.

Окисление углерода во время плавления без примене­ния кислорода в этот период компенсируется науглероживанием металла от электродов. Поэтому в шихте дол­жно содержаться углерода больше нижнего марочного предела в готовой стали на 0,2—0,3% для высокоугле­родистой стали на 0,3—0,5% для низкоуглеродистой ста­ли. Недостающее количество углерода вносится чугуном или карбюризатором.

При выплавке с окислением шихту преимущественно составляют из углеродистых отходов. При этом ограничивается использование кремнистых отходов. Содержа­ние кремния в металле по расплавлении не должно пре­вышать 0,1—0,2%, так как иначе осложняется наведе­ние нормального шлака и замедляется окисление углерода.

Во всех случаях необходимо обеспечивать минималь­ное содержание фосфора в шихте (≤0,06%); использо­вание лома, загрязненного такими цветными металлами, как медь, свинец и др., не допускается.

При использовании отходов сталей, легированных ти­таном и алюминием, расчетное содержание этих элемен­тов в шихте не должно превышать 0,1% каждого. При выплавке стали, к которой предъявляются повышенные требования по чистоте от неметаллических включений, нельзя применять отходы сталей или сплавов, легированных алюминием, титаном, цирконием, бором, азотом. Приведем примерный расчет шихты по углероду для выплавки с полным окислением стали ШХ15 в 100-т электропечи. Металлический лом, металл по расплавлении, готовая сталь и чугун, содержат углерода 0,4; 1,1; 0,95—1,05; 3,8% соответственно.

Как показывает практика работы электропечей, рас­ход чугуна при выплавке стали ШХ15 не должен превы­шать 20%. Составляем шихту из 85% углеродистого ло­ма и 15% чугуна.

Требуется внести углерода с шихтой для обеспечения его содержания в металле по расплавлении 1,1% — (1,1 • 100 000)/100= 1100 кг. Углеродистый лом внесет (100000•85•0,4)/(100×100) =340 кг. Чугун внесет. (100 000•15•3,8)/(100×100) =570 кг. Таким образом, уг­леродистый лом и чугун внесут углерода 340+570 = 910 кг.

Требуется загрузить карбюризатора (электродного боя, коксика и т. д.) при усвоении углерода из него 60%

формула

Таким образом, шихта будет состоять из 85% угле­родистого лома, 15% чугуна и 317 кг электродного боя.