4. Описать технологию плавки стали 35л в электродуговой печи с кислой футеровкой, подробно описать: а) особенности кислых сталей и кислых шлаков; б) раскисление стали.

Особенности кислой плавки: Плавка в кислых дуговых печах нашла широкое распространение при производстве фасонных стальных отливок. Плавка в кислых дуговых печах ведется под кислым шлаком, содержащим до 65 % SiO₂. Так как сера и фосфор при кислых шлаках из металла почти не удаляются, металлическую шихту, состоящую из стального лома, используют с низким содержанием серы (0,03 % S) и фосфора (0,03 % Р).

Достоинства. Плавка стали в кислых дуговых печах по сравнению с плавкой в основных печах имеет следующие преимущества: более повышенная стойкость футеровки рабочего пространства печи, меньшие тепловые потери вследствие большой глубины ванны при равной емкости печей и более высокая производительность в связи с меньшей затратой времени на плавку.

Недостатки. К недостаткам этого процесса относят: потребность в шихтовых материалах с малым содержанием фосфора и серы и возникающие затруднения получения стали с узким пределом по содержанию кремния.

Шихтовые материалы: стальной лом, возврата и передельный чугун.

Описание процесса плавки.

4Подготовка печи к плавке производится следующим образом. По окончании выпуска стали необходимо очистить подину печи и откосы футеровки печи от остатков жидкой стали и шлака, затем произвести осмотр футеровки печи с целью определения ее состояния и возможности допуска к последующей плавке. При наличии после выпуска стали на футеровке стен, откосах и подине печи выбоин, неровностей, местных углублений производят заправку их смесью песка с жидким стеклом. Заправку производят как можно быстрее, стараясь сохранить температуру футеровки после выпуска стали с целью лучшей привариваемости материала заправки. При холодных ремонтах или после ремонта значительных повреждений футеровки электродуговых печей необходимо произвести промывочную плавку для неответственного литья. Перед включением печи на плавление ремонтируют порог рабочего окна, а также заделывают выпускное отверстие печи.

Шихтовые материалы перед загрузкой взвешивают. Загрузку печи производят через ее верх, при этом ванну печи выкатывают. При нагрузке бадью опускают как можно ниже, чтобы не повредить подину печи ударами шихты. Мелкую шихту и стружку загружают вниз на подину. Загрузка должна вестись форсированно, а укладка шихты должна быть плотной. По окончании загрузки печь ставят в первоначальное положение, закрывают замки ванны и опускают свод. Перед включением, если печь холодная, подкладывают под каждый из электродов куски кокса для облегчения зажигания и спокойного горения электрических дуг.

Печь включают и дают максимальную силу тока. По мере образования под электродами озерков расплавленного металла, для наведения шлака и более спокойного горения дуги в печь вводят 30-40 кг песка и 10-15 кг известняка. Форсирование плавления шихты необходимо проводить путем подрезки кислородом и сталкиванием шихты с откосов в центр ванны. В случае выделения белого дыма с серыми хлопьями (в этом случае говорят, что печь «снежит»), что происходит при близком положении дуги к подине, печь надо немедленно выключить, электрод поднять и в образовавшиеся колодцы под электродами столкнуть шихту.

При расплавлении шихты на поверхности металла образуется шлак, содержащий 38-46 % Si, 22-28 % FeO, 18-26 % MnO и 6-7 % СаО. Кипение ванны, во время которого из металла удаляются газы и неметаллические составляющие так же, как и при основном процессе. Однако активное окисление углерода в металле затрудняется из-за того, что закись железа активно соединяется с кремнеземом, образуя 2 FeO*SiO₂. Для повышения интенсивности кипения (окисления углерода) повышают температуру в печи и добавляют в ванну железную руду в количестве 2-4 % от веса металла. Кипение должно быть по всей поверхности. В случае бурного вскипания ванны печь выключают и в шлак добавляют песок. В результате присадки руды содержание закиси железа в шлаке повышается до 35 %. По мере выгорания углерода в металле содержание закиси железа в шлаке снижается до 15-17 %. Шлак такого состава частично сливают и в печь вводят свежие шлакообразующие добавки: кварцевый песок, шамотный бой, известь. Для ускорения раскисления вновь наводимого шлака присаживают в печь до 0,2 % от веса плавки молотого ферросилиция и 0,1-0,2 % от веса плавки молотого кокса или древесного угля. При полном расплавлении шихты берут пробу металла для экспресс-анализа на С, Mn, S, Р. Продолжительность окислительного периода должна быть не более 40 мин, включая и кипение.

При достижении среднего содержания углерода по заданному анализу шлак должен быть нормальной жидкоподвижности, плотным, тянуться в нить и в изломе иметь светло-зеленый, светло-дымчатый или дымчатый цвет. Состав шлака: 50-56 % SiO_2, 9-12 % FeO, 2-3 % Fe₂O₃, 4-6 % Al₂O₃, 18-20 % MnO, до 5 % СаО и 0,06-0,08 % Р₂О₅

При нормальном шлаке и достижении требуемого содержания углерода для раскисления металла в ванну присаживают ферросилиций ФС45. При этом ванну тщательно перемешивают. Через 10-15 мин ванну перемешивают вторично и берут пробу на раскисленность и температуру. Залитая в стаканчик проба металла, хорошо раскисленного кремнием, не должна искрить, при затвердевании металл должен давать усадку. Перед выпуском металла ванну необходимо тщательно перемешать, взять еще рая пробу на раскисленность и температуру и выпустить сталь в предварительно Подогретый до 800-900 °С ковш. Выпускной желоб должен быть тщательно очищен и хорошо просушен. На желоб перед выпуском дают силикокальций. При нормальной температуре и раскисленности кремнием за 4-5 мин до выпуска в ковш вводят требуемое количество ферромарганца.

Окончательное раскисление стали производится алюминием, который подается на дно ковши (10-1,2 кг на 1 т жидкой стали). Температура на желобе должна быть в пределах 1500-1580 °С по оптическому пирометру без поправки. Металл в ковше должен быть покрыт защитным слоем шлака толщиной 100-150 мм.

Дегазация стали. Для дегазации стали можно использовать продувку стали в ковше инертными газами через пористую огнеупорную трубку или другие приспособления, вводимые в ковш сверху, что дает возможность снизить содержание газов и неметаллических включений. Например, продувка аргоном уменьшает содержание газов на 15-25 %. Внепечной дегазацией металла в вакууме удается снизить содержание водорода на 40-60 %, кислорода – на 50-70, азота – на 5-10 от первоначального, а также уменьшить количество неметаллических включений.