Разработка технологии выплавки стали 35ХМЛ

Разработка технологии выплавки стали 35ХМЛ

1. Введение

Сталь 35ХМЛ - легированная конструкционная сталь, которая содержит:

С=0,3-0,4%;

Мn=0,4 - 0,9%;

Cr=0,8 - 1,1%;

Si=0,2-0,4%;

Мо=0,2-0,3%;

Р< 0,04%;

S<0,04%.

Режимы термической обработки конструкционных сталей определяются главным образом содержанием углерода, т.к. сталь 35ХМЛ содержит 0,35% С, следовательно по ГОСТ 977-88 она проходит следующие режимы термической обработки:

а)нормализациям 860 - 880°С;

б)отпуск 600 - 650 °С.

Механические свойства стали зависят от ее структуры и состава. После термической обработки стали механические свойства повышаются.

Механические свойства стали 35ХМЛ после нормализации и отпуска приведены в таблице 1.

Таблица 1. Механические свойства стали 35ХМЛ.

2. Разработка технологии плавки стали в кислой печи с окислением

2.1 Подбор шихты для выплавки кислой электростали

Набор компонентов шихты, их состав, нормы расхода:

возврат собственного производства - 40%

пакеты стали - 12%

стружка стальная - 6%

стружка чугунная - 5%

чугун передельный  - ?

лом стальной  - ?

ферросплавы - ?

Расчет.

1. Определим средний состав стали для расчета.

Сталь 35ХМЛ по ГОСТ 977-88 содержит С=0,3-0,4%; Мn=0,4-0,9%; Cr=0,8 - 1,1%; Si=0,2 - 0,4%; Р< 0,04%; S<0,04%; Mo=0,2-0,3%.

Принимаем для расчета, что С=0,35%; Mn=0,6%; Cr=1%; Si=0,3%; Р=0,04%; S=0,04%; Mo=0,25%;.

. Проводим анализ технологии плавки.

В окислительном периоде должно выгорать 0,20% С.

Марганец Mn угорает до 10%,

Хром Cr угорает до 15%.

Молибден Mo угорает до 5%

Кремний Si угорает до 5%

Конечное содержание серы и фосфора определяется шлаковым режимом. т.к. футеровка кислых ДСП состоит из почти чистого кремнезема и шлаки в процессе плавления шихты образуются кислые и невозможно проводить в печи операции десульфурации и дефосфорации, следовательно необходимо выбирать шихту с наименьшим содержанием фосфора и серы.

. Определяем количество возврата в шихте и количество углерода  вносимого возвратом.

Содержание углерода в возврате

. В шихту сталеплавильных печей фосфор и сера в основном переходят из чугуна, следовательно стружку чугуна исключаем из расчетов.

. Определяем количество стружки стальной Хс.с в шихте.

Считаем, что стружка стальная принадлежит стали марки 20Л, которая по ГОСТ 977-88 содержит С=0,17-0,25%, Мn=0,45 - 0,9%; Cr<0,3%; Si=0,2 - 0,52%; Р< 0,035%; S<0,035%.

Для расчета принимаем, что стальная стружка содержит С=0,2%; Мn=0,7%; Cr=0,3%; Si=0,35%; Р= 0,025%; S=0,025%.

Содержание углерода в стальной стружке

. Определяем количество пакетов стали Хп.с и количество углерода вносимого ими

В качестве стальных пакетов используем отходы листовой стали СтЗКП по ГОСТ 380-2005, которая содержит С=0,14 - 0,22%, Мn=0,3 - 0,6%;Cr<0,3%; Si<0,05%; Р< 0,04%; S<0,04%.

Для расчета принимаем:

С=0,18%; Mn=0,45%; Cr<0,3%; Si=0,05%; Р<0,03%; S<0,03%.

Содержание углерода в пакетах стали:

. Определяем суммарное количество передельного чугуна и стального лома в шихте.

. Определяем суммарное количество углерода, вносимого чугуном и ломом

. Определяем количество передельного чугуна в шихте и количество углерода вносимого чугуном.

В качестве передельного чугуна выбираем чугун марки ПВК2 (группы 2, класса А, категории 1), содержащий: Si=0,5 - 0,9%; Мn=0,5 - 1,0%; Р< 0,020%; S<0,015%, С=4,0 - 4,5%.

Для расчета принимаем:

Si=0,7%; Мn=0,75%; Cr<0,04%Р< 0,015%; S<0,01%, С=4,3%.

Принимаем, что лом стальной соответствует стали 30Л, содержащий по ГОСТ 977-88 С=0,27 - 0,35%, Мn=0,45 - 0,9%; Cr<0,3%; Si=0,2 - 0,52%; Р< 0,035%; S<0,035%.

Для расчетов принимаем:

С=0,3%; Mn=0,7%; Cr<0,3%;Si=0,35%; Р< 0,025%; S<0,025%.

. Определим количество стального лома в шихте и количество углерода вносимого им.

. Определяем количество элементов вносимых возвратом, стружкой стальной, пакетами стали, передельным чугуном и стальным ломом.

Возвратом вносится:

Стружкой стальной вносится:

Пакетами стали вносится:

Чугуном передельным вносится:

Ломом стальным вносится:

Всего шихтой вносится:

. Определяем угар элементов из шихты:

Кремний Si - 5%.

Марганец Мn -10%.

Хром Cr-15%.

Сера S и фосфор Р - не угорают. С =0,2% от металлозавалки.

Угар углерода составляет:

Перешло в сталь : 55 - 20 = 35 кг.

Угар марганца:

Перешло в сталь: 64,57-6,45 = 58,12 кг.

Угар хрома:

Перешло в сталь:57,7-8,65=49,04 кг.

Угар кремния:

Перешло в сталь: 32,62-1.059= 20.12 кг.

Угар молибдена:

Перешло в сталь: 10,5-0,52=9,98 кг.

Сера S и фосфор Р не угорают, значит Р = 3,16 кг и S = 3,107 кг - перешли в сталь.

. Доводка стали по химическому составу сводится к определению количества раскислителей и легирующих.

Требуемое количество кремния в стали

С учетом остатков хрома в металлозавалке необходимо ввести в виде ферросплавов 9,88 кг. Используем для этих целей ферросилиций ФС75 ГОСТ 1415-93, содержащий С=0,1%,Mn=0,4%; Cr=0,3%; Si=74,0-80,0%; Р=0,04%; S=0,02%.

Принимаем Si=76%.

Требуемое количество марганца:

Нет необходимости применять ферросплавы.

Требуемое количество хрома:

С учетом остатков хрома в металлозавалке необходимо ввести в виде ферросплавов 50,95 кг. Используем для этих целей феррохром низкоуглеродистый ФХ004 ГОСТ 4757-91 (класс фосфора А), содержащий С=0,05%, Cr=68%; Si=1,5%; Р=0,02%; S=0,02%.

Требуемое количество молибдена в стали

С учетом остатков молибдена в металлозавалке необходимо ввести в виде ферросплавов 15 кг. Используем для этих целей ферромолибден ФМо60 ГОСТ 4759-91, содержащий С=0,05%, Mo=60%; Si=0,8%; Р=0,05%; S=0,05%.

14. Находим массу основных элементов и примесей, которые вносятся с ферросплавами.

ФХ004

ФМо60

ФС75

. Определим угар легирующих элементов из ферросплавов.

Общее содержание углерода в ферросплавах:

Углерод не угорает из ферросплавов.

Общее содержание молибдена в ферросплавах:

Молибден угорает из ферросплавов на 6%.

Общее содержание хрома в ферросплавах:

Хром угорает из ферросплавов на 7%.

Общее содержание кремния в ферросплавах:

Кремний Si угорает из ферросплавов на 5%.

Общее содержание фосфора Р:

Фосфор Р не угорает из ферросплавов.

Общее содержание фосфора Mn:

Фосфор Mn не угорает из ферросплавов.

Общее содержание серы:

Сера S не угорает из ферросплавов.

Перешло легирующих элементов в сталь из ферросплавов:

С = 0,063 кг.

Мо= 15-0,9=14,1 кг.

Cr=50,98-3,57=47,41 кг.

Si = 11.2-0,56=10,64 кг.

Р = 0,025 кг.

S = 0,023 кг.

Mn=0,052 кг

Всего в стали:

С =35+0,063=35,063 кг.

Мо = 9,98+14,1=24,08 кг.

Cr=49,04+47,41=96,46 кг

Si =20,12+10,64=30,76 кг.

Р = 3,16+0,02=3,18 кг.

S =3,107+0,02= 3,127 кг.

Mn=58,17 кг

16. Проверяем расчет содержания основных компонентов в стали 35ХМЛ

С

10025,88 - 100%

,063 - Х%= 0,35%

Мо

10025,88 - 100%

,08 - Х%

Х= 0,24%

Мn

10025,88 - 100%

,17 - Х%

Х= 0,58%

Cr

10025,88 - 100%

,46 - Х%

Х= 0,96%

Si

10025,88 - 100%

.76 - Х%= 0,31%

Р

10025,88 - 100%

,18 - Х%

Х = 0,032%

S

10025,88 - 100%

,127 - Х%

Х = 0,03%

Данный состав шихты обеспечивает получение стали заданной марки.

.2 Описание технологии выплавки стали в кислой электродуговой печи

Футеровка кислых ДСП аналогична футеровке кислых мартеновских печей и состоит из почти чистого кремнезема; соответственно шлаки кислых печей насыщены .Ни серу, ни фосфор удалить из металла под кислым шлаком нельзя, и это должно учитываться при шихтовке плавки. В кислых печах сталь обычно выплавляют методом переплава с проведением короткого периода кипения для дегазации расплава. Кислые шлаки менее проницаемы для газов, чем основные; растворимость газов в кислых шлаках низка активность  (основного оксида). При повышении температуры восстанавливается кремний, например, по реакциям

;

,

откуда .

В кислых шлаках, насыщенных , приближается к единице, поэтому скорость восстановления кремния может быть весьма заметна (до 0,01%/мин), особенно при высоком содержании углерода.

В связи с отсутствием условий для десульфурации и дефосфорации удельная (на 1 т стали) поверхность контакта металл - шлак для кислых печей не имеет такого значения, как для основных, поэтому для уменьшения тепловых потерь можно иметь более глубокую ванную. Меньшая теплопроводность кислых огнеупоров также способствует снижению тепловых потерь и более быстрому нагреву металла. Из-за отсутствия длительных периодов рафинирования металла от фосфора и серы все это приводит к получению более высокого теплового КПД, сокращению длительности плавки, уменьшению расходов электроэнергии и электродов. Кислая футеровка и кислые шлаки, большая глубина ванны кислых печей, невысокая стоимость материалов, из которых формируется футеровка (песок, динасовый кирпич), - вот неполный перечень достоинств кислых печей. К недостаткам относится невозможность проводить в печи операции десульфурации и дефосфорации.

В настоящее время емкость кислых печей не превышает 10 т. Число кислых печей достаточно велико; их устанавливают в литейных цехах и используют в основном для производства фасонного литья.

3. Разработка технологии выплавки стали в основной электродуговой печи с окислением

.1 Подбор шихты для выплавки электростали с окислением

Набор компонентов шихты, их состав, нормы расхода:

возврат собственного производства - 40%

пакеты стали - 12%

стружка стальная - 6%

стружка чугунная - 5%

чугун передельный - ?

лом стальной  - ?

ферросплавы - ?

Расчет.

1. Определим средний состав стали для расчета.

Сталь 35ХМЛ по ГОСТ 977-88 содержит С=0,3-0,4%; Мn=0,4-0,9%; Cr=0,8 - 1,1%; Si=0,2 - 0,4%; Р< 0,04%; S<0,04%; Mo=0,2-0,3%.

Принимаем для расчета, что С=0,35%; Mn=0,6%; Cr=1%; Si=0,3%; Р=0,04%; S=0,04%; Mo=0,25%;.

. Проводим анализ технологии плавки.

В окислительном периоде должно выгорать 0,3% углерода.

Mn из металлозавалки -3%, кремний Si до15%, хром Cr до 20%, молибден Мо до 6%, кремний Si до 15%.

Фосфор не восстанавливается из шлака, но полностью восстанавливается из ферросплавов.

Конечное содержание серы и фосфора определяется шлаковым режимом, поэтому концентрации данных элементов исключаем из расчетов.

Результаты расчетов сводим в таблицу 2.

. Определяем количество возврата в шихте и количество углерода  вносимого возвратом.

Z-металлозавалка.

Содержание углерода в возврате:

. Определяем количество стружки чугунной в шихте и количество углерода, вносимого чугунной стружкой.

Считаем, что стружка чугунная соответствует чугуну марки СЧ20, который по ГОСТ 1412-85 содержит С =3,3-3,5%; Si=l,4-2,2%; Мn=0,7 - 1,0%; Р< 0,3%; S<0,15%.

Для расчета принимаем, что стружка чугунная содержит С=3,4%; Si=l,5%; Mn=0,8%; Р=0,3%; S=0,12%.

Содержание углерода в стружке чугунной

5. Определяем количество стружки стальной Хс.с в шихте и количество углерода вносимого стружкой стальной.

Считаем, что стружка стальная принадлежит стали марки 20JI, которая по ГОСТ 977-88 содержит С=0,17- 0,25%, Мn=0,45 - 0,9%; Cr<0,3%; Si=0,2 - 0,52%; Р< 0,035%; S<0,035%.

Для расчета принимаем, что стальная стружка содержит С=0,21%; Mn=0,7%; Cr=0,3%; Si=0,35%; Р=0,035%; S=,035%.

Содержание углерода в стальной стружке

6. Определяем количество пакетов стали Хп.с и количество углерода вносимого ими

В качестве стальных пакетов используем отходы листовой стали СтЗКП по ГОСТ 380-2005, которая содержит С=0,14 - 0,22%, Мn=0,3 - 0,6%; Cr<0,3%; Si<0,05%; Р< 0,04%; S<0,04%.

Для расчета принимаем:

C=0,18%; Mn=0,45%; Cr=0,3%; Si=0,05%; P=0,04%; S=0,04%.

Содержание углерода в пакетах стали:

7. Определяем суммарное количество передельного чугуна и стального лома в шихте.

8. Определяем суммарное количество углерода, вносимого чугуном и ломом

9. Определяем количество передельного чугуна в шихте и количество углерода вносимого чугуном.

В качестве передельного чугуна выбираем чугун марки ПЛ1 (группы 1, класса А, категории 2) ГОСТ 805 - 95, который содержит:

С=4,0-4,5%; Si=0,9-1,2%; Мn=0,3-0,5%; Р< 0,08%; S<0,02%.

Для расчета принимаем:

С=4,3%; Si =1%; Mn=0,4%; Р = 0,08%; S = 0,02%.

Принимаем, что лом стальной соответствует стали 25JI, содержащий С=0,22-0,30%, Мn=0,45-0,9%; Cr<0,3%; Si=0,20-0,52%; Р< 0,04%; S<0,04%.

Для расчетов принимаем:

С=0,26%; Mn=0,70%; Cr=0,3%; Si=0,35%; Р= 0,04%; S=0,04%.

10. Определим количество стального лома в шихте и количество углерода вносимого им.

11. Определяем количество элементов вносимых возвратом, стружкой стальной, стружкой чугунной, пакетами стали, передельным чугуном и стальным ломом.

Возвратом вносится:

Стружкой чугунной:

Стружкой стальной:

Пакетами стали:

Чугуном передельным:

Лом стальной:

Всего шихтой вносится:

. Определяем угар элементов из шихты

Угар кремний Si - 15%.

Угар марганца Мn - 10%.

Угар молибдена Мо - 6%.

Угар хрома Cr - 20%.

С =0,3% от металлозавалки.

Угар углерода составляет:

Перешло в сталь :

Угар кремния из завалки:

Перешло в сталь :

Угар марганца:

Перешло в сталь:

Угар хрома:

Перешло в сталь:

Угар молибдена:

Перешло в сталь:

. Доводка стали по химическому составу сводится к определению количества раскислителей и легирующих.

Требуемое количество кремния в стали

С учетом остатков кремния в металлозавалке необходимо ввести в виде ферросплавов 8,63 кг. Используем для этих целей ферросилиций ФС70 (ГОСТ 1415-93), содержащий С=0,1%; Si=70%; Mn=0,4; Cr=0,4%; P=0,04%; S=0,02.

0,9 степень усвоения кремния из ферросплавов в основной печи

Требуемое количество марганца:

С учетом остатков марганца в металлозавалке необходимо ввести в виде ферросплавов 4,25 кг. Используем для этих целей ферромарганец ФМн90 ГОСТ 4755- 91, содержащий С=0,5%; Si=l,8%; Р=0,05 - 0,3%; S=0,02%; Мn=90%;.

Требуемое количество молибдена:

С учетом остатков молибдена в металлозавалке необходимо ввести в виде ферросплавов 15,2 кг. Используем для этих целей ферромолибден ФМо60 ГОСТ 4759- 89, содержащий С=0,05%; Si=0,8%; Р=0,05%; S=0,1%; Мо=60%.

Требуемое количество марганца:

С учетом остатков хрома в металлозавалке необходимо ввести в виде ферросплавов 56.05 кг. Используем для этих целей феррохром низкоуглеродистый ФХ001А ГОСТ 4757- 91, содержащий С=0,01%; Si=0,8%; Р=0,02%; S=0,02%; Cr=68%;.

14. Находим массу основных элементов и примесей, которые вносятся с ферросплавами с учетом их угара.

ФС70

ФМn90

ФМо60

ФХ001А

15. Определим угар легирующих элементов из ферросплавов.

Общее содержание марганца в ферросплавах:

Угар

Общее содержание кремния в ферросплавах:

Угар

Общее содержание молибдена в ферросплавах:

Угар

Общее содержание хрома в ферросплавах:

Угар

Перешло легирующих элементов в сталь из ферросплавов:

С = 0.054 кг.

Мn = 4.67 - 0.23=4.44 кг.

Si = 11.04 - 0.55 = 10.49 кг.

Cr = 56.03-5.6 = 50.43 кг.

Mo = 15.18 - 2.28 = 12.9 кг.

Всего в стали:

С=35+0.054=35.05 кг.

Мn = 55.75+4.44 = 60.19 кг.

Si =26.37+10.49=36.86 кг.

Mo=9.4+12.9=22.3 кг.

Cr=43.95+50.43=94.38 кг.

16. Проверяем расчет содержания основных компонентов в стали 35ХМЛ

С

10025,87 -100%

,05 - Х%= 0,35%

Мn

10025,87 -100%

,19 -Х%

Х= 0,6%

Si

10025,87 -100%

,86 -Х%

Х=0,37%

Mo

10025.87 -100%

.3 -X%

X=0,22%

Cr

10025.87 -100%

.38 -X%

X=0.94%

Содержание элементов в шихте соответствует составу стали 35ХМЛ

3.2 Описание технологии выплавки стали в основной печи с окислением

сталь шихта электродуговая печь

Плавка состоит из следующих периодов:1) заправка печи; 2) загрузка шихты; 3) плавление; 4) окислительный период; 5) восстановительный период; 6) выпуск стали.

Заправка печи. Заправка - это исправление изношенных и поврежденных участков футеровки пода. После выпуска очередной плавки с подины удаляют остатки металла и шлака. На поврежденные места подины и откосов забрасывают магнезитовый порошок или же магнезитовый порошок, смешанный с каменноугольным пеком (связующим). Длительность заправки 10 - 15 мин.

Загрузка шихты. Загрузку шихты ведут бадьями или корзинами, а в некоторых старых печах небольшой емкости - завалочными машинами.

Плавление. После окончания завалки электроды опускают почти до касания с шихтой и пускают ток. Под действием высокой температуры друг, шихты под электродами плавиться, жидкий металл стекает вниз, накапливаясь в центральной части подины. Электроды постепенно опускаются, проплавляя в шихте «колодцы» и достигают крайнего нижнего положения. В дальнейшем по мере увеличения количества крайнего нижнего положения. В дальнейшем по мере увеличения количества жидкого металла электроды поднимаются, так как автоматические регуляторы поддерживают длину дуги постоянной.

В начале периода расплавления дуги горят большую часть времени в холодной шихте, при этом свод и стены печи защищены от прямого. излучения дуг. Поэтому в этот период используется полная номинальная (максимальная) мощность печного трансформатора. Режим горения дуг в этот период крайне нестабильный, окруженные холодной шихтой дуги горят неустойчиво, длинна их очень мала (10...25 мм), они легко перебрасываются с одного куска на другой, результате чего возникают резкие колебания мощности. В конце периода плавления длинна дуг увеличивается. Расплавленная поверхность ванны отражает значительную энергию на свод и стены, поэтому для защиты кладки от сильного излучения мощность печного трансформатора снижают на 20...30%.

Для ускорения плавления куски нерасплавившейся шихты с откосов следует сталкивать в зону электрических дуг. В период плавления необходимо обеспечить раннее образование шлака, предохраняющего металл от насыщения газами и науглероживания электродами. С этой целью, если в завалку не давали известь, в проплавляемые электродами колодцы несколькими порциями присаживают известь (1-3% от массы металла).

Во время плавления происходит частичное окисление составляющих шихты, формируется шлак, происходит частичное удаление в шлак фосфора и серы. Окисление примесей осуществляется за счет кислорода воздуха, окалины и ржавчины, внесенных металлической шихтой.

За время плавления полностью окисляется кремний, 40 - 60% марганца, частично окисляется углерод и железо. В формирование шлака наряду с продуктами окисления (SiO₂, MnO, FeО) принимает участие окись кальция, содержащаяся в извести. Шлак к концу периода плавления имеет примерно следующий состав, %: 35-50 СаО; 15-25 SiO₂; 8-15 MgO;5-10 MnO; 3-7 Al₂O₃; 0,5-1,2 P₂O₅. Низкая температуры и наличие основного железистого шлака благоприятствует дефосфации. В зоне электрических дуг за время плавления испаряется от 2 до 5% металла, преимущественно железа.

Для ускорения плавления иногда применяют газокислородные горелки, вводимые в рабочее пространство через свод или стенки печи. За счет теплоты, выделяющейся от сжигания газа, сокращается длительность плавления и расход электроэнергии (на 10-15%).

Для уменьшения продолжительности плавления часто применяют продувку кислородом, вводимым в жидкий металл после расплавления 3/4 шихты с помощью фурм или стальных футерованных трубок. Окисление железа, а также марганца, кремния и других примесей металла газообразным кислородом протекает с выделением значительного количества теплоты, которое ускоряет расплавление остатков металлического лома. При расходе кислорода 4-6 м/т длительность плавления определяется в первую очередь мощностью трансформатора и составляет от 1,1 до 3,0 ч. Расход электроэнергии за время плавления составляет 400- 480 кВт∙ч/т. В конце периода плавления длинна дуг увеличивается. Расплавленная поверхность ванны отражает значительную энергию на свод и стены, поэтому для защиты кладки от сильного излучения мощность печного трансформатора снижают на 20...30%.

Окислительный период. Задача окислительного периода плавки:

а) уменьшить содержание в металле фосфора до 0,01-0,015%;

б) уменьшить содержание в металле водорода и азота;

в) нагреть металл до температуры близкой к температуре выпуска (на 120-130°С выше температуры ликвидуса).

Наряду с этим за время периода окисляется углерод до нижнего предела его требуемого содержания в выплавляемой стали. За счет кипения (выделения пузырьков СО при окислении углерода) происходит дегазация металла и его перемешивание, что ускоряет процессы дефосфорации и нагрева.

Окислительный период начинается с того, что из печи сливают 65-75% шлака, образовавшегося в период плавления. Шлак сливают не выключая ток, наклонив печь в сторону рабочего окна на 10-12°С. Слив шлака производят для того, чтобы удалить из печи перешедший в шлак фосфор. Удалив шлак, в печь присаживают шлакообразующие: 1-1,5% извести и при необходимости 0,15-0,25% плавикового шпата, шамотного боя или боксита.

После сформирования жидкоподвижного шлака в ванну в течение всего окислительного периода вводят порциями железную руду с известью либо ведут продувку кислородом; печь для слива шлака в течении периода наклона в сторону рабочего окна.

При кипении вместе с пузырьками СО из металла удаляются водород и азот. Этот процесс имеет большое значение для повышения качества электростали, поскольку в электропечи в зоне электрических дуг идет интенсивное насыщение металла азотом и водородом. Это насыщение ускоряется в результате диссоциации молекул азота и водорода в зоне дуг, имеющих температуру свыше 3000 °С. В связи с этим электросталь обычно содержит азота больше, чем мартеновская и кислородно-конвертерная сталь.

Кипение и перемешивание обеспечивает также ускорение выравнивания температуры металла и его нагрев. За время окислительного периода необходимо окислить углерода не менее 0,2-0,3% при выплавке высокоуглеродистой стали (содержащей более 0,6% С) и 0,3-0,4% при выплавке средне- и низкоуглеродистой стали (нижний предел указанных значений относится к большегрузным печам).

Окислительный период заканчивается тогда, когда углерод окислен до нижнего предела его содержания в выплавляемой марке стали, а содержание фосфора снижено до 0,010-0,015%. Период заканчивают сливом окислительного шлака, который производят путем наклона печи в сторону рабочего окна, а также вручную с помощью деревянных гребков, насаженных на длинные металлические прутки. Полное скачивание окислительного шлака необходимо, чтобы содержащийся в нем фосфор не перешел обратно в металл во время восстановительного периода. Окислительный период длится от 30 до 90 минут.

Восстановительный период. Задачами периода являются:

а) раскисление металла;

б) удаление серы;

в) доведение химического состава стали до заданного;

г) корректировка температуры.

Все эти задачи решаются параллельно в течении всего восстановительного периода; раскисление металла производят одновременно осаждающим и диффузионным методами.

После удаления окислительного шлака в печь присаживают ферромарганец в количестве, необходимом для обеспечения содержания марганца в металле на его нижнем пределе для выплавляемой стали, а также ферросилиций из расчета введения в металл 0,10 - 0,15% кремния и алюминий в количестве 0,03 - 0,1%. Эти добавки вводят для обеспечения осаждающего раскисления металла. Далее наводят шлак.

Для улучшения перемешивания шлака и металла и интенсификации медленно идущих процессов перехода в шлак серы, кислорода и неметаллических включений в восстановительный период рекомендуется применять электромагнитное перемешивание, особенно на большегрузных

печах, где величина удельной поверхности контакта металл-шлак значительно меньше чем в печах малой емкости. Длительность восстановительного периода составляет 40-100 минут.

В восстановительный период условия работы футеровки печи наиболее тяжелые, мощность снижается и доходит до 30-40% номинального значения.

4. Вопросы техники безопасности при выплавке стали в электродуговых печах

1. Электропечи должны быть оборудованы устройствами для удаления отходящих дымовых газов и очистки их от пыли.

. Конструкция фундамента печи должна обеспечить удобный осмотр кожуха подины и ремонт механизма наклона.

. Наклоняющиеся и качающиеся электропечи с электроприводом должны иметь ограничители наклона, самотормозящие устройства и блокировку для автоматического отключения тока от нагревательных элементов при наклоне печи на выпуск металла.

. Пускатели наклона печей должны быть установлены в таком месте чтобы с него видно было струю жидкого металла, идущую из печи и крановщика, участвующего в разливе металла.

. В случае применения для наклона печи гидравлического привода должны быть приняты меры, исключающие возможность попадания расплавленного металла и шлака на гидравлические устройства.

. На щитах и пультах управления электропечей должна быть установлена световая сигнализация, а на рабочей площадке печи установлена кнопка аварийного отключения.

. Включать электропечи для просушки или плавки металла можно только после их тщательного осмотра дежурным электромонтером квалификации не ниже 4 группы по электробезопасности. Крепление электродов должно быть надежным, а трубопроводы охлаждающей системы должны находиться в исправном состоянии.

. Установка электродов, осмотр печи и другие работы, связанные с непосредственным соприкосновением с электродами, а также замена заслонок допускаются только при снятом напряжении.

. Для сборки электродов и установки заменяемых электродов возле электропечи должен быть установлен специальный станок. Допускается производить наращивание электродов на печах. Перед началом наращивания электродов печь должна быть отключена.

. Крепление головок электродов должно систематически проверяться и во всех случаях его ослабления печь должна быть немедленно отключена.

. Зажатие и освобождение электродов в электродержателях должны быть механизированы. Управление механизмом зажима электродов должно производится с площадки у печи.

. Отверстие для электродов в своде печи должны иметь уплотняющие кольца для уменьшения выделения газов в рабочее помещение.

. Находиться людям под печью в период плавления шихты запрещается.

. Рабочая площадка печного пролета по всему периметру должна иметь перильное ограждение и сплошную обортовку по низу.

15. Заправка подины, откосов и стен электропечей должна быть механизирована.

. Электропечи емкостью 20т и более должны иметь специальные устройства для перемешивания расплавленного металла.

. Для установки газокислородной горелки в завалочное окно электропечи в крышке окна должно быть устроено специальное отверстие, соответствующее размерам горелки.

18. Газокислородные горелки должны быть оборудованы запорной арматурой, а также приборами, контролирующими расход и давление газа, кислорода и охлаждающей воды.

19. Горелка перед включением должна быть продута кислородом, после чего должен подаваться газ. Отключение горелки должно производиться в обратном порядке.

. В случае прогара водоохлаждаемой горелки она должна быть отключена и выведена из рабочего пространства печи в крайнее верхнее положение.

. Во время работы газокислородной горелки крышка завалочного окна должна быть закрыта.

. Для скачивания шлака под завалочным окном должен быть устроен спускной желоб под рабочую площадку. Отверстие в рабочей площадке должно перекрываться съемной футерованной крышкой.

23. Устройство желоба для выпуска металла из печи должно исключать возможность переполнения его металлом, а также разъедание футеровки желоба и прорыва металла при выпуске плавки.

. Для обслуживания выпускного желоба возле него должна быть устроена металлическая площадка с перилами.

. Для приема скачиваемого шлака должны применяться шлаковые ковши и шлаковни. Шлаковни должны быть обеспечены устройством для их транспортирования и кантовки.

. Ковши и шлаковни должны быть сухими и изнутри покрыты известковым раствором.

. Переполнение ковшей и шлаковень шлаком не допускается.

. Водоохлаждаемые элементы печей перед их установкой должны подвергаться гидравлическому испытанию.

. Соединение водоохлаждаемых элементов должно допускать возможность отключения отдельных элементов от системы охлаждения.

. Вода, подаваемая для охлаждения, должна быть очищена от механических примесей.

. Подвод охлаждающей воды должен производиться в нижнюю часть охлаждаемых элементов, и отвод нагретой воды - от верхней их части.

. Запорная арматура для отключения водоохлаждаемых элементов системы охлаждения печи должна размещаться в доступных и безопасных для обслуживания местах.

33. Отвод охлаждающей воды должен производиться в водосборные резервуары, установленные в местах, исключающие попадание в них жидких металла и шлака.

. Температура воды, отходящей от водоохлаждаемых элементов, должна быть ниже температуры выпадения осадков временной жесткости предусматриваться инструкцией предприятия.

. Все элементы охлаждения печи и подвода воды должны быть герметичными. Подача охлаждающей воды должна быть бесперебойной.

. Располагать подводы и отводы охлаждающей воды под завалочным окном и выпускным желобом строго запрещается.

5. Список использованных источников

1. Отливки стальные ГОСТ 977-88

. Чугун передельный ГОСТ 805-95

. Ферросилиций ГОСТ 1415-93

. Ферромарганец ГОСТ 4755-91

. Ферромолибден ГОСТ 4759- 89

. Феррохром ГОСТ 4757- 91

. Кудрин В.А. Теория и технология производства стали. Учебник для вузов. - М.: ОАО «Издательство АСТ»,2003.-528с.

. Гуляев А.П. Металловедение. Учебник для вузов. 6-е изд., перераб. и доп. М.: Металлургия, 1986- 544с.

. Электрометаллургия стали и ферросплавов. Еднерал Ф. П. - М.: Металлургия, 1987.- 487с.