Дуговые сталеплавильные печи

2.1. Классификация и Принцип действия дсп

Основное назначение дуговой сталеплавильной печи (ДСП) – производство стали из металлолома (скрапа). В отличие от мартеновских печей и конверторов, работающих на природном топливе, в ДСП происходит выделение энергии за счёт горения электрической дуги между электродом и переплавляемым металлом. Такой способ нагрева позволяет достигнуть более высокой концентрации энергии по сравнению с традиционным топливом.

Процесс производства электростали весьма энергоёмок. Расход электроэнергии составляет (500-1000) кВт.ч/т. В связи с тем, что электроэнергия, как правило, дороже, чем эквивалентное количество природного топлива, себестоимость электростали получается выше, чем себестоимость мартеновской стали. Однако плавка в дуговой печи позволяет получать высококачественную легированную сталь, а так же перегретую сталь для фасонного литья, что не возможно при мартеновском производстве. В последнее время, по мере уменьшения стоимости электроэнергии и увеличения мощности ДСП, происходит снижение разницы в стоимости передела металла в дуговой и мартеновской печах. Сейчас в мощных дуговых сталеплавильных печах получают и низколегированные стали, в этом случае ДСП лучше приспосабливается к характеру скрапа.

В России дуговые сталеплавильные печи изготовляют с номинальной ёмкостью от 0,5 до 200 тонн.

Растущий спрос на специальные виды сталей и развитие мини-миллов (небольших прокатных заводов, имеющих в составе электропечи) упрочил позиции этого способа производства стали. Развитие основных процессов производства стали с середины XX века представлено на диаграмме рис. 2.1.

Доля мартеновского производства по итогам 2008 года в мире составляла 2,2%. Мартеновское производство сосредоточено в основном в странах СНГ (23,4% от общего производства стали по итогам 2008 года). В связи с закрытием избыточных и малоэффективных производств на фоне мирового финансового кризиса доля мартеновского производства по итогам 2009 года значительно сократилась. Так, на российских предприятиях о закрытии мартеновских цехов объявили Череповецкий МК (Северсталь) и Нижнетагильский МК (Евраз). Таким образом, по итогам 2010 года доля мартеновского производства составляла уже 14,3% в странах СНГ и 1,3% - в мире.

Соотношение между конвертерным и электросталеплавильным процессами в общем объеме производства стали в ближайшей перспективе сохранится: с одной стороны растет количество предприятий неполного цикла (мини-миллы) с использованием электрометаллургии, с другой стороны – ведущий мировой производитель стали Китай наращивает производство именно конвертерной стали (доля кислородно-конвертерной стали в КНР по итогам 2010 года составляет 90,2%).

Рис. 2.1 Развитие основных процессов производства стали с середины XX

Основные технические данные отечественных печей приведены в таблицах 1.1 и 1.2..

Таблица 1.1 - Технические данные отечественных дуговых электропечей для фасонного литья

Данные печи	Тип печи
	ДСП-0,5	ДСП-1,5	ДСП-3,0	ДСП-6	ДЧМ-10
Номинальная ёмкость, т Диаметр кожуха, мм Мощность трансформатора, кВ^.А Вторичные напряжения, В Максимальный ток, А Диаметр графитированного электрода, мм Диаметр распада электродов, мм Диаметр ванны на уровне откосов, мм Глубина ванны от порога, мм Масса металлоконструкций, т Удельный расчетный расход электро­энергии на расплавление, кВт^.ч/т	0,5 1700 630 216—106 1680 150 500 1000 215 5,2 700	1,5 2400 1250 225—110 3200 150 520 1500 360 11,3 550	3,0 2950 2000 243—124 4800 200 700 1800 400 28,8 525	6,0 3020 5000 291—130 8220 300 900 2270 330 45,0 500	10,0 3200 2250 125—105 10 400 350 900 2350 560 23,6 105

Таблица 1.2 - Технические данные отечественных дуговых электропечей для слитковой стали

Данные печи	Тип печи
	ДСП-12	ДСП-25	ДСП-50	ДСП-100НЗА	ДСП-200И2
Номинальная ёмкость, т Диаметр кожуха, мм Номинальная мощность трансформатора, кВ^.А Первичное напряжение, кВ Пределы вторичного напряжения, В Максимальный ток печи, кА Диаметр графитированного электрода, мм Диаметр распада электродов, мм Ход электрода, мм Максимальная скорость перемещения электрода, м/мин Диаметр ванны на уровне откосов, мм Глубина ванны от порога, мм Высота от порога до пят свода, мм Масса металлоконструкций, т Удельный расчетный расход электроэнергии на расплавление твердой закалки, кВт^.ч/т	12 4260 9000 6 или 10 318-115 16,5 350 1000 2250 5 2740 555 1365 90 470	25 4700 15 000 6 или 10 390-130 23,5 400 1250 2500 3,5 3540 775 1500 168 460	50 5800 25 000 35 417-131 34,6 500 1600 3500 3,5 4560 890 1950 276 440	100 6900 50 000 38,5 573-200 63,6 610 1600 3600 4,5 5600 1100 2070 460 405	200 8500 125 000 110 950-300 87,0 610 1600+100 4500 5,0 7330 1480 2720 850 400