Введение в процесс производства стали в электродуговой печи и основные операции

Введение в процесс производства стали в электродуговой печи и основные операции

1. Завалка

Завалка - это начальная операция в процессе производства стали в электродуговой печи (ЭДП), включающая загрузку сырья, в основном стального лома, а иногда и горячего металла (расплавленного чугуна), в печь.

2. Формирование шлака

Эта операция включает в себя регулировку состава, основности, вязкости и реакционной способности шлака. Например, во время продувки кислородом цель состоит в том, чтобы создать шлак с достаточной текучестью и основностью для эффективной передачи кислорода на поверхность металла. Это способствует снижению содержания серы и фосфора до уровней ниже заданных пределов для целевой марки стали, а также минимизирует разбрызгивание и выплескивание шлака.

3. Удаление шлака

В зависимости от конкретных условий плавки и целей, удаление или замена шлака выполняется на различных этапах. Например:

   При использовании одношлаковой технологии окислительный шлак необходимо удалить («снять») в конце периода окисления.

   При использовании двухшлаковой технологии для создания восстановительного шлака, первоначальный окислительный шлак необходимо полностью удалить, чтобы предотвратить возврат фосфора (возврат фосфора из шлака в расплавленную сталь).

4. Перемешивание ванны

Энергия подается в расплавленную ванну для создания движения в расплавленной стали и шлаке, тем самым улучшая кинетику металлургических реакций. Перемешивание может быть достигнуто несколькими способами, включая вдувание газа (например, инертных газов, таких как Ar или N₂), механические средства или электромагнитную индукцию.

5. Обесфосфоривание

Это химическая реакция, направленная на снижение содержания фосфора в расплавленной стали. Фосфор является вредной примесью, так как высокие уровни могут вызывать хрупкость стали при низких температурах, известную как «холодная хрупкость». Эффект охрупчивания усиливается с увеличением содержания углерода. Стандартные спецификации обычно ограничивают содержание фосфора максимум 0,045% для распространенных марок, с еще более строгими ограничениями для высококачественных сталей.

6. Донное перемешивание ЭДП

Газы, такие как N₂, Ar, CO₂, CO, CH₄ или O₂, вдуваются в расплавленную ванну через фурмы (форсунки), установленные в днище печи. Это служит для ускорения плавки и усиления металлургических реакций. Преимущества донного перемешивания включают:

   Сокращение времени от выпуска до выпуска и снижение энергопотребления.

   Более эффективное обесфосфоривание и обессеривание.

   Повышенное извлечение легирующих элементов, таких как марганец.

   Улучшенную гомогенизацию состава и температуры стали, что приводит к лучшему качеству, снижению затрат и повышению производительности.

7. Период плавления

Специально для операций ЭДП период плавления охватывает время от первоначального включения питания до полного расплавления твердой загрузки. Основными задачами являются быстрое расплавление загрузки, повышение ее температуры и формирование предварительного шлака.

8. Период окисления и обезуглероживание

В традиционной практике ЭДП период окисления обычно начинается после расплавления загрузки и продолжается до удаления окислительного шлака. Ключевой задачей является обезуглероживание, при котором кислород реагирует с углеродом с образованием газа CO. Достаточное обезуглероживание (часто >0,2%) имеет решающее значение для повышения чистоты стали путем удаления газов и включений. Период окисления также включает удаление фосфора и гомогенизацию ванны. С развитием вторичной металлургии большая часть этой окислительной очистки теперь часто переносится в ковш или отдельные установки для очистки.

9. Период рафинирования

Этот общий термин относится к этапам процесса, на которых определенные вредные элементы или соединения удаляются из расплавленной стали. Это достигается за счет химических реакций, которые переносят их в газовую фазу или выносят в слой шлака для удаления.

10. Период восстановления

В традиционной практике ЭДП период восстановления следует за периодом окисления и предшествует выпуску. Его основная цель - создать восстановительную шлаковую атмосферу для окончательного раскисления, обессеривания, точной корректировки состава и гомогенизации температуры. Этот период в значительной степени исключен в современных высокомощных и сверхвысокомощных операциях ЭДП, которые ориентированы на быструю плавку и передачу задач рафинирования во внешние установки.

11. Вторичная металлургия (ковшовое рафинирование)

Это включает в себя перенос первичной расплавленной стали из ЭДП (или другого первичного сталеплавильного сосуда) в отдельный сосуд для дальнейшего рафинирования. Таким образом, процесс производства стали делится на два этапа:

   Первичная плавка: плавка, первоначальное обесфосфоривание, обезуглероживание и грубое легирование в окислительной атмосфере.

   Рафинирование: окончательное обезгаживание, раскисление, обессеривание, удаление включений и точная настройка состава, часто в вакууме, инертном газе или восстановительной атмосфере.

Это разделение повышает качество стали, сокращает время работы первичной печи и оптимизирует затраты и гибкость процесса. Методы ковшового рафинирования широко варьируются, классифицируются по давлению (атмосферное или вакуумное) и подходу к обработке (обработка ковша или рафинирование в специальной ковшовой печи).

12. Перемешивание в ковше

Перемешивание расплавленной стали во время вторичной металлургии имеет решающее значение. Оно гомогенизирует температуру и состав и ускоряет реакции рафинирования, улучшая массоперенос на границах раздела фаз. Реакции, которые могут занять 30-60 минут в статическом состоянии (например, обессеривание), могут быть завершены за 3-5 минут при перемешивании. Перемешивание также резко увеличивает скорость, с которой неметаллические включения всплывают из стальной ванны.

13. Подача проволоки в ковш

Эта технология включает в себя подачу порошковой или сплошной проволоки (например, содержащей порошок Ca-Si сплава, алюминий или углерод) в ковш с расплавленной сталью с использованием проволочного питателя. Это обеспечивает глубокое обессеривание, обработку кальцием (для контроля формы включений) и точное микролегирование или корректировку состава. Это также способствует окончательному раскислению и улучшает чистоту стали.

Мы являемся профессиональным производителем электропечей. Для получения дополнительной информации или если вам требуются дуговые печи, электродуговые печи, печи для ковшового рафинирования или другое плавильное оборудование, пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам по адресу  susan@aeaxa.com