Плавка с окислением. Рассмотрим ход плавки с окислением. После окончания периода расплавления начинается окислительный отрезок времени, задачи которого заключаются в следующем: окисление избыточного углерода, окисление и удаление фосфора; дегазация металла; удаление неметаллических включений, нагрев стали. Окислительный отрезок времени плавки начинают присадкой железной руды, которую дают в печь порциями. В результате присадки руды происходит насыщение шлака FeO и окисление металла по реакции: (FeO) =Fe+[O]. Растворенный кислород взаимодействует с растворенным в ванне углеродом по реакции [C] +[O]=CO. Происходит бурное выделение пузырей CO, которые вспенивают поверхность ванны, покрытой шлаком. Поскольку в окислительный отрезок времени на металле наводят известковый шлак с отличной жидкоподвижностью, то шлак вспенивается выделяющимися пузырями газа. Уровень шлака становится выше порога рабочего окна и шлак вытекает из печи. Выход шлака усиливают, наклоняя печь в сторону рабочего окна на маленький уголок. Шлак стекает в шлаковик) , стоящую под рабочей площадкой цеха. За пора окислительного периода окисляют 0,3—0,6 % C со средней скоростью 0,3—0,5 % С/ч. Для обновления состава шлака вместе с тем с рудой в печь добавляют известь и маленькие количества плавикового шпата для обеспечения жидкоподвижности шлака. Непрерывное окисление ванны и скачивание окислительного известкового шлака являются непременными условиями удаления из стали фосфора. Для протекания реакции окисления фосфора 2[P]+5[O]=(P2O5) ; (Р2O5) +4(СаО) ==(СаО) 4*P2O5 нужны высокое содержание кислорода в металле и шлаке, повышенное содержание CaO в шлаке и пониженная температура. В электропечи первые 2 условия целиком выполняются. Выполнение последнего условия обеспечивают наводкой свежего шлака и постоянным обновлением шлака, так как шлак, насыщенный (СаО) 4*P2O5 скачивается из печи. По ходу окислительного периода происходит дегазация стали—удаление из нее водорода и азота, которые выделяются в пузыри СО, проходящие посредством металл. Выделение пузырьков СО сопровождается кроме того и удалением из металла неметаллических включений, которые выносятся на поверхность потоками металла либо поднимаются ввысь совместно с пузырьками газа. Хорошее кипение ванны обеспечивает перемешивание металла, выравнивание температуры и состава. Общая продолжительность окислительного периода составляет от 1 до 1,5 ч. Для интенсификации окислительного периода плавки, а кроме того для получения стали с низким содержанием углерода, в частности хромоникелевой нержавеющей с содержанием углерода <=0,1 %, металл продувают кислородом. При продувке кислородом окислительные процессы грубо ускоряются, а температура металла повышается со скоростью эдак 8— 10 С/мин. Чтобы металл не перегрелся, вводят охлаждающие добавки в виде стальных отходов. Применение кислорода является единственным способом получения низкоуглеродистой нержавеющей стали без значительных потерь ценного легирующего хрома при переплаве. Окислительный отрезок времени заканчивается, когда содержание углерода становится ниже заданного предела, содержание фосфора 0,010%, температура металла немного выше температуры выпуска стали из печи. В конце окислительного периода шлак стараются всецело прибирать из печи, скачивая его с поверхности металла.
Восстановительный отрезок времени плавки. После скачивания окислительного шлака начинается восстановительный отрезок времени плавки. Задачами восстановительного периода плавки являются: раскисление металла, удаление серы, корректирование химического состава стали, регулирование температуры ванны, подготовка жидкоподвижного неплохо раскисленного шлака для обработки металла во пора выпуска из печи в ковш. Раскисление ванны, т.е. удаление растворенного в ней кислорода, осуществляют присадкой раскислителей в металл и на шлак. В начале восстановительного периода металл покрывается слоем шлака. Для данного в печь присаживают шлакообразующие смеси на основе извести с добавками плавикового шпата, шамотного боя, кварцита. В качестве раскислителей как правило используют ферромарганец, ферросилиций, алюминий. При введении раскислителей происходят следующие реакции: [Mn]+[O]=(MnO) ; [Si]+2 [О] = (SiO2) ; 2[Al]+ 3[O]-(Al2O3) . В результате процессов раскисления немаленькая доля растворенного кислорода связывается в оксиды и удаляется из ванны в виде нерастворимых в металле неметаллических включений. Процесс тот самый протекает довольно одним духом и продолжительность восстановительного периода в основном определяется временем, необходимым для образования подвижного шлака. В малых и средних печах при выплавке ответственных марок сталей продолжают употреблять приём диффузионного раскисления стали сквозь шлак, когда раскислители в виде молотого электродного боя, порошка ферросилиция присаживают на шлак. Содержание кислорода в шлаке понижается и в соответствии с законом распределения кислород из металла переходит в шлак. Метод тот самый, вообще и не оставляет в металле оксидных неметаллических включений, требует немаловажно большей затраты времени. В восстановительный отрезок времени плавки, а кроме того при выпуске стали под слоем шлака, когда происходит отличное перемешивание металла со шлаком, бойко происходит десульфурация металла. Этому способствует отличное раскисление стали и шлака, высокое содержание извести в шлаке и высокая температура. В ходе восстановительного периода вводят легирующие – ферротитан, феррохром и др., а кое-какие, к примеру никель, присаживают сообща с шихтой. Никель не окисляется и не теряется при плавке. Добавки тугоплавких ферровольфрама, феррониобия производят в начале рафинирования, так как необходимо значительное пора для их расплавления. В подлинное период большинство операций восстановительного периода переносят из печи в ковш. Например, в кош вводят порции легирующих либо дают их на струю стали, вытекающей из печи при ее наклоне. Присаживают по ходу выпуска раскислители. Целью восстановительного периода является обеспечение нагрева стали до заданной температуры и создание шлака, десульфурирующая способность которого употребляется при совместном выпуске из печи вкупе со сталью.
Одношлаковый ход. В связи с интенсификацией процесса электроплавки в последние годы получил немаленькое распространение способ плавки в дуговой печи под одним шлаком. Сущность данного способа содержится в следующем: дефосфорация металла совмещается с периодом расплавления. Во время расплавления из печи скачивают шлак и производят добавки извести. В окислительный отрезок времени выжигают углерод. По достижении в металле << 0,035 % Р производят раскисление стали без скачивания шлака ферросилицием и ферромарганцем. Затем присаживают феррохром и проводят сокращенный (50—70 мин) восстановительный отрезок времени с раскислени-ем шлака порошками ферросилиция и кокса и раскислением металла кусковыми раскислителями. Окончательное раскисление производят в ковше ферросилицием и алюминием. В некоторых случаях совсем не проводят раскисления шлака в печи порошкообразными раскислителями.
Переплав отходов. На заводах специальных сталей число образующихся отходов достигает 25—40 % от выплавляемой стали. Часть отходов поступает с машиностроительных заводов, потому в электросталеплавильных цехах 50 % легированных сталей выплавляют из шихты, состоящей только из них. Рациональное употребление отходов дает немаленькую экономию легирующих, электроэнергии, повышает производительность электропечей. В СССР легированные отходы разделяют на 82 группы. При расчете шихты стремятся применять максимальное число отходов этой марки стали либо максимально близких марок Шихту составляют с таким расчетом, чтобы содержание углерода в ванне по расплавлении было на 0,05— 0,10 % ниже заданного маркой стали. Необходимые легирующие, неокисляющиеся добавки Ni Cu, Mo, W загружают сообща с шихтой, а другие – V, Тi, Cr, Mn, Al, Si, Nb – стремятся вводить как разрешается позднее на разных стадиях плавки, в том числе и во момент выпуска в ковш. Металл заданного состава получают в процессе рафинировки либо в ковше. Во пора плавки наводят высокоосновной, жидкоподвижный шлак, что частично скачивают из печи. Это позволяет удалить до 30 % фосфора. Если состав металла близок к расчетному, то, не скачивая шлака, приступают к раскислению шлака молотым коксом, ферросилицием и алюминием. При данном легирующие элементы восстанавливаются из шлака и переходят в металл, в частности, так восстанавливается оксид хрома: 2(Cr2O3) +3 (Si) =3(SiO2) +4 [Cr]. Продолжительность восстановительного периода в данном варианте технологии такая же, как и в плавках с окислением. Плавка на отходах существенно короче (примерно на 1 ч) по сравнению с плавкой на свежей шихте за счет окислительного периода. Это увеличивает производительность электропечей на 15—20 % и сокращает расход электроэнергии на 15 %.