- •Введение
- •1. Общая характеристика процесса плавки
- •1.1. Основные понятия и определения.
- •1.2. Классификация процессов плавки и методы их осуществления.
- •1.3. Параметры процесса плавки.
- •2. Промышленная классификация металлов
- •3. Плавка в вагранках
- •3.1. Общая характеристика процесса плавки в вагранке.
- •3.2. Схема ваграночного процесса.
- •3.3. Образование ваграночного шлака и его влияние на свойства чугуна и стойкость футеровки
- •3.3.1. Образование ваграночного шлака.
- •3.3.2. Физические свойства ваграночного шлака.
- •3.3.3. Влияние состава ваграночного шлака на качество чугуна и стойкость футеровки.
- •4. Плавка в индукционных печах
- •4.1. Классификация и назначение индукционных плавильных печей.
- •4.2. История развития индукционных тигельных печей.
- •4.3. Индукционные тигельные печи
- •4.3.1. Назначение индукционных тигельных печей
- •4.3.2. Принцип действия индукционной тигельной печи
- •4.4. Физико-химические особенности процесса
- •4.5. Плавка в индукционной тигельной печи.
- •4.6. Применение и технико-экономические показатели
- •5. Плавка в электрических дуговых печах
- •5.1. История развития дуговых электрических печей
- •5.2. Физико-химические особенности процесса.
- •5.2.1. Основной процесс.
- •5.2.2. Кислый процесс.
- •5.3. Применение и технико-экономические показатели
- •6. Плавка цветных сплавов.
- •6.1. Классификация процессов плавки и их общая характеристика.
- •6.2. Технологические схемы печей.
- •6.3. Общая характеристика процесса плавки цветных сплавов.
- •6.4. Плавка алюминиевых сплавов
- •6.4.1. Физико-химическая характеристика процесса.
- •6.4.2. Рафинирование.
- •6.4.3. Технология плавки.
- •6.4.4. Модифицирование.
- •6.5. Плавка медных сплавов
- •6.5.1. Физико-химическая характеристика процесса.
- •6.5.2. Рафинирование.
- •6.5.3. Технология плавки.
- •6.5.4. Модифицирование.
- •Литература
5. Плавка в электрических дуговых печах
5.1. История развития дуговых электрических печей
В электрических печах плавку стали производят за счет теплоты, получаемой в результате преобразования электрической энергии в тепловую. Применение электрического тока для нагрева впервые было предложено в 1803 г. В. В. Петровым после открытия им в 1802 г. явления электрической дуги.
В электроплавильных печах успешно выплавляют многочисленные марки легированных сталей самого ответственного назначения. На долю литейного производства приходится около 50% изготовления такой стали. Вначале плавка в электрических печах предназначалась только для получения легированных и высококачественных сталей. В последние годы все большее распространение электроплавильные печи получают для выплавки сталей массового потребления. В настоящее время в литейных цехах выплавляют наибольшее количество стали в электродуговых печах.
Первая дуговая печь, работающая на трехфазном токе с вертикальными электродами, была построена французским инженером П. Эру в 1899 г. В печи П. Эру жидкая металлическая ванна была защищена от науглероживающего действия электродов слоем жидкого шлака.
Современные дуговые электросталеплавильные печи состоят из сложного комплекса механического и электрического оборудования.
В металлургии стали используют электродуговые печи емкостью до 180 т и более, мощность питающих их трансформаторов до 36 000 кВа и более.
В обычных дуговых сталеплавильных печах электрическая энергия преобразуется в тепловую в трех электрических дугах (рис. 5.1). При таком способе нагрева представляется возможным сосредоточить в относительно небольшом объеме большую мощность, доходящую до 16 тыс. кВт на одну дугу, и достигнуть внутри дуги температуры примерно 10 000°С (в среднем 4000…6000°С).
Рис. 5.1. – Схема современной трехфазной дуговой электрической печи прямого нагрева с зависимой дугой.
1 – вторичные обмотки печного трансформатора, 2 – футеровка пода и стен печи, заключенных в стальной кожух, 3 – свод, 4 – электроды, 5 – ванна металла.
Дуговые электрические печи питаются электроэнергией через понижающий трансформатор, входящий в обязательный комплекс электрооборудования установки. Правильное соотношение между размерами печи и мощностью трансформатора – важнейший фактор, определяющий основные показатели работы дуговых электрических печей: производительность, удельный расход электрической энергии и качество выплавляемого металла. Из электродуговых печей в литейном производстве наибольшее применение находят печи емкостью 3...5 т.
В зависимости от места расположения электрической дуги по отношению к нагреваемому телу различают электродуговые печи трех типов:
– с независимой дугой, которая горит между электродами, не касаясь плавящейся шихты; в таких печах электрический ток не проходит через металл, их широко применяют для выплавки цветных сплавов;
– с зависимой дугой (печи так называемого прямого нагрева). В этом случае дуговой разряд протекает между электродами и нагреваемым или плавящимся материалом. Печи такого типа широко используют для производства фасонного стального литья (рис. 5.1);
– с закрытой дугой; электрическая дуга горит под слоем твердой шихты. Такие печи называют также комбинированными электродуговыми печами. Их широко используют при производстве ферросплавов.
Развитие электрометаллургических процессов сопровождается непрерывным совершенствованием технологии и конструкции печей. Наиболее характерной чертой современной электрометаллургии является быстрый рост емкости и мощности дуговых печей. Себестоимость стали, выплавляемой в таких печах, заметно ниже, чем стали, получаемой в печах малой емкости. По этой причине количество электрических печей большой емкости, используемых в литейных цехах, постоянно увеличивается. Увеличение емкости печей сопровождается и использованием трансформаторов повышенной мощности.
В конструкции некоторых современных печей предусматривают устройство для использования кислорода, кислородно-топливных горелок и вдувания в сталь пылевидных веществ.
Современные электродуговые печи имеют электромагнитные устройства (статоры) для перемешивания жидкого металла и выравнивания его химического состава и температуры, что в частности важно при легировании стали тугоплавкими элементами.
В литейных цехах в отличие от металлургических кислый процесс электроплавки применяется чаще. При кислом процессе электроплавки отмечаются большая стойкость футеровки, более низкая ее стоимость, меньшие удельный расход электроэнергии и продолжительность плавки, хорошая раскисленность стали и в отдельных случаях повышенные литейные свойства.
В большой металлургии электродуговые печи в основном применяют для выплавки высоколегированных сталей. В литейном же производстве электродуговые печи широко используют и для выплавки углеродистых сталей.