Электросталеплавильное производство

Начало применению электричества в металлургии положил российский ученый В.В. Петров, который в 1802 г. открыл явление электрической дуги. Первые электроплавки были произведены в 1900 г., когда был получен “первый вагон стали, выплавленный при помощи электричества”.

В большой металлургии применяются главным образом дуговые электрические печи переменного тока. Технологическая схема печи показана на рис. 5.6.

Рисунок 5.6 Технологическая схема дуговой электрической печи переменного тока

Корпус печи выполнен из толстого листа и сверху закрыт сводом. Внутреннее пространство печи защищено огнеупорной футеровкой или частично водоохлаждаемыми плитами. Свод печи может подниматься и отворачиваться в сторону, освобождая доступ к рабочему пространству. В своде имеются три отверстия для ввода электродов и четвертое отверстие для выхода технологических газов, образующихся в процессе плавки. Между электродами и шихтой возникает электрическая дуга, выделяемое тепло используется для расплавления металлошихты и нагрева расплава. Корпус печи может наклоняться для слива металла через желоб. Печь оборудована механизмом подъема электродов. Около печи установлен трансформатор для понижения напряжения, подводимого к электродам через специальные электроподводящие кабели. Общий вид печи показан на рис. 5.7.

В качестве металлошихты в электросталеплавильном процессе используется стальной скрап или металлизованные продукты - окатыши или брикеты. При применении стального скрапа загрузка его в рабочий объём печи осуществляется грузоподъемным краном специальными корзинами при отведенном в сторону своде (рис. 5.8).

Загрузка металлизованных продуктов производится из бункеров, сооружаемых над электропечью. Наиболее эффективно применение горячих металлизованных окатышей, о чём уже упоминалось в разделе 4.

Такая технология представляет собой совмещение печи Мидрекс с дуговой электросталеплавильной печью таким образом, чтобы непосредственно после выхода из печи Мидрекс металлизованные окатыши с остаточной температурой около 600 °С загружались в сталеплавильный агрегат. При такой технологии сокращается продолжительность плавки и соответственно повышается производительность дуговой сталеплавильной печи примерно на 20 %, сокращается расход электроэнергии на плавку примерно на 20 %. Следует отметить, что применение такого технологического процесса носит ограниченный характер, поскольку непосредственное совмещение печи Мидрекс с дуговой электросталеплавильной печью возможно только для вновь сооружаемых сталеплавильных цехов или для существующих цехов при их коренной реконструкции.

В современных сталеплавильных цехах в дуговой сталеплавильной печи производят жидкий полупродукт, который подлежит доводке на установках внепечной обработки.

Технология электродуговой плавки постоянно совершенствуется. Применяются интенсификаторы плавки (угольный порошок, кислород), практикуется наводка пенистых шлаков для защиты огнеупорной футеровки, что позволяет использовать более мощные электрические дуги, и другие мероприятия. В результате продолжительность плавки в современных электропечах составляет около 60 мин и сопоставима с продолжительностью плавки в конвертерах.

Наряду с дуговыми печами переменного тока существуют электродуговые печи постоянного тока. Они обладают рядом преимуществ: снижение расхода электродов, снижение уровня шума, некоторое снижение угара металла. Весомым преимуществом является стабильность электрического режима работы печи и меньшее негативное влияние на питающую электросистему. В то же время стоимость этих печей существенно выше прежде всего в связи с необходимостью применения дорого стоящих выпрямителей электрического тока. В настоящее время в основном применяются дуговые электросталеплавильные печи переменного тока.