1. Общие положения выбора типа агрегата для производства стали

Основными способами получения стали являются:

• кислородно-конвертерный процесс;

• плавка в мартеновской печи;

• плавка в электродуговой печи;

• плавка в индукционной печи.

Выбор типа плавильного агрегата при создании нового металлургического производства зависит от следующих факторов: 1) материала шихты; 2) класса выплавляемой стали; 3) вида энергии, которой обеспечена местность.

Если шихтой является жидкий чугун (возможны добавки лома до 30% от общей массы шихты), то рационально применение конвертера, т.е. уже не нужно расплавлять шихту, не нужно топливо, а необходимы лишь кислород, флюсы, легирующие элементы и раскислители. Конвертерный процесс высокопроизводителен. Высоколегированные марки сталей выплавлять в конвертере нельзя, т.к. необходимо присаживать большое количество легирующих элементов, а это может привести к переохлаждению конвертерной ванны.

Конвертер применяют для получения конструкционных углеродистых сталей с различным содержанием углерода, кипящих и спокойных, и низколегированных

(до 2-3% легирующих элементов) сталей. Источник тепла – экзотермические реакции, протекающие в жидком металле при продувке его кислородом.

Если шихтой является только скрап (металлический лом), то применимы мартеновская, электродуговая и индукционная, т.к. шихту необходимо расплавлять, с потреблением соответственно природного газа (или мазута) и электроэнергии. Если в качестве шихты служит легированный лом, то рационально применять индукционную печь, т.к. шлаки в индукционной печи “холодные”, малоактивные и препятствуют активному поступлению сквозь них кислорода, а значит, и окисление легирующих элементов.

Если не подать легированный лом с самого начала плавки в мартеновскую печь, то благодаря высокой температуре, активности шлаков и окислительной атмосфере печи ( в рабочее пространство вдувается воздух) легирующие элементы (хром, никель, марганец) будут окисляться и теряться со шлаком.

В основных мартеновских печах выплавляют стали углеродистые конструкционные, низко и среднелегированные (марганцовистые, хромистые),кроме высоколегированных сталей и сплавов, которые получают в электропечах. Исходной шихтой служит стальной лом (скрап) и передельный чушковый чугун – скрап-процесс; жидкий чугун (≈30%), скрап, железная руда – скрап-рудный процесс. Источником теплоты для нагрева и расплавления шихты – пламя от сгорания смеси газа или мазута с воздухом.

Электродуговые печи используют для выплавки конструкционных, высоколегированных сталей, инструментальных, специальных сталей и сплавов. Плавку ведут на чистой шихте (метод переплава) или на углеродистой шихте с добавкой 10% чушкового передельного чугуна (с окислением примесей). Электродуговая печь обеспечивает более высокое качество сталей, чем мартеновская, поэтому, если есть резерв электроэнергии, применяют электродуговую печь, т.к. она обеспечивает более высокое качество сталей и менее экологически опасна, чем мартеновская. Источником теплоты служит электрическая дуга, возникающая между электродами и металлической шихтой при подаче напряжения от трансформатора.

В индукционных печах выплавляют, стали и сплавы из легированных отходов методом переплава или из чистого шихтового железа и скрапа с добавкой ферросплавов методом сплавления. В индукционных печах с основной футеровкой выплавляют высококачественные легированные стали с высоким содержанием марганца, никеля, титана, алюминия, а в печах с кислой футеровкой – конструкционные, легированные другими элементами стали. В этих печах можно получать стали с низким содержанием углерода и безуглеродистые сплавы, т.к. в печах нет науглероживающей среды и науглероживания не происходит. Источник теплоты – вихревые токи, возникающие в металле под действием переменного тока высокой частоты.

Выбираем способ производства стали по блок-схеме (рис.П.2.1.).

Рис. П.2.1. Блок-схема выбора агрегата для производства стали