Плавка стали в электрических дуговых печах

Процесс применяют главным образом при изготовлении мелких и средних отливок массой от нескольких килограммов до 1 т. Наиболее распространены трехфазные печи десяти разновидностей — от ДС-0,5, вмещающей 0,5 т расплава (производительность 0,25—0,33 т/ч), до ДСП-50 вместимостью до 100 т и производительностью 11,4 т/ч при кислом процессе плавки и 8,5 т/ч — при основном.

На рис. 7.1 показано устройство печи, которая оснащается трансформатором 2 (рис. 7.2), щитом управления и автоматики 3, маслонапорной установкой 4, системой мокрой газоочистки 5, установкой для набора шихты 6, стендом 7 для подогрева шихты. Для удобства эксплуатации печь также снабжают механизмом наклона, служащего для слива приготовленного расплава и шлака. С учетом загрузки шихты сверху в печи предусмотрен механизм поворота свода с электродами (или выкатки ванны печи). Для ускорения процесса расплавления шихты большегрузные печи снабжают механизмами регулирования положения электродов и перемешивания расплава в ходе плавки созданием перемещающегося 1магнитного поля.

В настоящее время большое внимание уделяют разработке конструкций установок для подогрева шихты перед ее загрузкой (рис. 7.3), которые повышают производительность печи, снижают загазованность рабочем площадки и возможность выплесков стали (при использовании замасленной и обледенелой шихты).

Источником теплоты при плавке служит электрическая дуга, возникающая между металлической шихтой (расплавом) и тремя графитовыми электродами, по которым подводится электрический ток. Загрузка шихты осуществляется специальной бадьей. Шихта содержит 55—65% стального лома, 37—40% возврата собственного производства и 2—3% передельного чугуна.

В дуговых электрических печах ведут основной и кислый процессы плавки стали. Основной процесс применяют при получении отливок из высоколегированных и специальных сталей, а кислый — отливок из среднеуглеродистых и низколегированных сталей стандартных марок. Металлургические особенности этих процессов плавки изложены выше (см. 7.1).

К преимуществам плавки в дуговых печах относят возможность достижения высоких температур (в зоне электрической дуги ≈3000°С) и обеспечения восстановительной атмосферы в плавильном пространстве, что обусловливает высокий перегрев расплава и низкий угар элементов; получение стали с низким содержанием вредных примесей; лучшие санитарно-гигиенические условия плавки; возможность механизации и автоматического регулирования процесса плавки.

Рис. 7.1. Дуговая электрическая печь:
1 — электрод, 2 — стойка, 3 — электрошины, 4 — каретка, 5 — электрододержатели, 6 — холодильник, 7 — стальной трос, 8 — механизм передвижения электрода, 9 — стальной кожух печи, 10 — футеровка, 11 — выпускное отверстие, 12 — опора, 13 — сектор наклона печи, 14 — механизм наклона печи, 15 — свод, 16 — рабочая площадка, 17 — загрузочное окно, 18 — шпиндель механизма наклона печи, 19 — электродвигатель механизма наклона печи

Рис. 7.2. Дополнительное оборудование дуговой плавильной печи:
1 — печь, 2 — трансформатор, 3 — щит управления и автоматики, 4 — маслонапорная установка, 5 — система мокрой газоочистки, 6 — установка для набора шихты, 7 — стенд для подогрева шихты

Рис. 7.3. Вращающаяся барабанная печь для подогрева шихты:
1 — дымоход, 2 — загрузочный бункер с виброконвейером, 3 — вращающаяся печь, 4 — камера выгрузки с дополнительной горелкой, 5 — дуговая печь