yandex.metrica
Электрометаллургия

Сырые материалы и загрузка шихты

Исходными материалами электросталеплавильного производства являются металлический лом, передельный чугун, шлакообразующие (флюсы), окислители, науглероживатели (карбюризаторы), раскислители и легирующие. Кроме металлического лома (углеродистого и леги­рованного), иногда используют специально выплавля­емую шихтовую заготовку и мягкое железо, а также продукты прямого восстановления железа: губчатое и кричное железо, металлизованные окатыши.

Металлическая часть шихты и науглероживатели

Металлический лом

Расход металлического лома в электропечах колеблется в пределах 0,7—1,2 т на 1 т го­товой стали в зависимости от его качества, выплавля­емых сталей, расхода чугуна и степени использования заменителей лома (губчатого железа и т. и.). Металлур­гические заводы получают металлический лом из двух источников: лом, заготовляемый на стороне, и лом в виде брака и отходов своего производства.

Лом и отходы легированных металлов согласно ГОСТ 2787—75 в зависимости от наличия легирующих элемен­тов подразделяются на две категории: А — углеродистые и Б — легированные, а по содержанию легирующих элементов на 67 групп. Например, в группу Б1 отнесены лом и отходы конструкционных и инструментальных сталей, легированных хромом с другими элементами, кроме ни­келя, молибдена и вольфрама, группа Б34 объединяет лом и отходы быстрорежущих хромовольфрамованади­евых сталей и т. д.

Лом и отходы высоколегированных сталей и сплавов, которые по своему химическому составу не могут быть отнесены ни к одной из 67 групп, поставляются помарочно, например отходы стали 38Х2МЮА, ЗХ2В8Ф и др.

По показателям качества (общая характеристика ло­ма, степень, чистоты, габариты и масса кусков) лом разделяется на четыре вида. Предусматриваются также три вида пакетов. Стальные лом и отходы № 1, например, характеризуются содержанием кусков не более 300×200×150 мм, при толщине не более 6 мм, отсутствием проволоки и изделий из нее при засорении не более 2% и массе куска не менее 0,5 кг и не более 40 кг. Пакеты № 2 должны быть изготовлены из чистых легковесных отходов и иметь размеры 2000×1050×750 мм при плот­ности не менее 2000 кг/м3. По требованию потребителя размер пакета может быть не более 500×500×500 мм.

Группы лома необходимо хранить в отдельных за­кромах, не допуская их смешения и загрязнения, так как это может привести к потере легирующих элементов и браку. Лом для плавки в электропечах должен быть по возможности чистым, без ржавчины, песка, без примесей цветных металлов. Содержание серы и фосфора в метал­лическом ломе должно быть минимальным (не выше 0,04—0,05% каждого элемента в отдельности). Металлический лом для выплавки стали в кислой электропечи, а также для выплавки стали в основной печи без окисле­ния должен содержать фосфора не выше верхнего преде­ла допустимого содержания его в готовой стали.

По габаритам различают мелкий средний и крупный лом. Количество мелочи (обсечки кузнечных цехов, мел­ких бракованных деталей и т. д.) в шихте не должно превышать 20—30%. Количество крупного лома (брако­ванных слитков, недоливок и т. д.) для обеспечения не­обходимой плотности завалки не превышает 40%. При этом в печи емкостью 5 т не следует загружать куски массой 0,5 т, а в печи емкостью 12—15 т — куски мас­сой > 1 т.

Шихтовая заготовка и мягкое железо

При выплав­ке нержавеющих, конструкционных и реже инструмен­тальных сталей методом переплава, особенно в случае отсутствия кислорода, металлический лом частично за­меняют шихтовой болванкой из мягкого железа с содер­жанием не более 0,1% C; 0,4% Mn и не более 0,025% P и 0,025% S. Такое железо выплавляют в мартеновских или в электросталеплавильных печах и разливают в из­ложницы. Слитки прокатывают на обжимных станах и заготовки разрезают на куски, пригодные для загрузки в электропечь. Шихтовую болванку в виде электродов используют при электрошлаковом, вакуумном дуговом переплаве и электроннолучевом переплавах.

Губчатое железо

Вместо металлического лома в не­которых случаях используют губчатое железо, получае­мое методом прямого восстановления из руды. Оно со­держит 85—93% Feмет; 1—0,8% C; 0,01—0,03% P; 0,01— 0,07% S и 8-2% SiO2.

В последнее время начали широко использовать ока­тыши с содержанием до 90% Fe, которые могут загру­жаться в печь непрерывно через отверстие в своде. При­менение окатышей облегчает ведение процесса и позво­ляет автоматизировать работу электропечи.

Окатыши и губчатое железо не загрязнены медью и другими легирующими элементами, что важно при вы­плавке некоторых сталей, например электротехнических.

Чугун

Расход чугуна в основной дуговой электропе­чи обычно не превышает 10—20% от общей массы металлошихты. Это связано с тем, что окисление примесей чу­гуна (Si, Mn и др.) сопровождается образованием боль­шого количества шлака, затрудняющего нормальное ве­дение процесса. Недостающее количество углерода для получения требуемого содержания его в металле по рас­плавлении вводят науглероживателями (карбюризаторами) .

В завалку обычно применяют передельный чугун, со­держащий 3,8—4% C; ≤1,25% Si; ≤1,75% Mn; ≤0,2% P и 0,05% S.

Для корректировки химического состава металла по содержанию углерода необходимо использовать высококачественный передельный чугун марок ПВК-1, ПВК-3 с низким содержанием серы и фосфора (≤0,025%). Чу­гун марок ПВК-1—ПВК-3 используют также при вы­плавке стали в кислых электропечах. Иногда для корректировки состава металла применяют специально вы­плавленный, чистый по содержанию примесей, в том числе по сере и фосфору, синтетический чугун.

Науглероживатели

Для науглероживания металла применяют электродный бой и кокс, а для раскисления шлака в печи — молотый кокс и древесный уголь, реже нефтяной или пековый кокс. Электродный бой содержит мало серы, имеет относительно большую плотность и хо­рошо усваивается металлом.

Древесный уголь целесообразно применять для рас­кисления шлака при выплавке низкоуглеродистой стали, так как он плавает в шлаке, не науглероживая металл.