Стали и их получение

Значительно дольше происходит процесс плавки стали в мартеновских печах.

Мартеновская печь (рис. 10, б) по устройству и принципу работы является регенеративной печью. В ее плавильном пространстве сжигается газообразное топливо или мазут. Масса плавки мартеновских печей колеблется в пределах 30—500 т.

С укрупнением печей увеличивается их экономическая эффективность. Продолжительность плавки в малых и средних печах составляет 3—6 ч, в наиболее крупных — до 12 ч. Мартеновские печи выполняют непрерывно по 400—600 плавок.

Основными материалами для выплавки стали в мартеновских печах являются передельный чугун и стальной скрап (лом). Чугун используют в виде чушек массой 45—55 кг или в жидком состоянии (из миксера). В целях интенсификации процесса в мартеновском производстве стали используют кислород для обогащения воздушного дутья и продувки металла по ходу плавки. Это приводит к повышению температуры в плавильном пространстве и увеличению тепловой мощности печи. Продувка приводит к существенному ускорению выгорания примесей и сокращению периода кипения. Качество стали при этом улучшается.

В мартеновских печах, кроме углеродистых выплавляют и большинство марок легированных сталей. Недостающее количество легирующих элементов вводят в виде ферросплавов в период кипения.

В начале XX в. появился электросталеплавильный способ, который более совершенен, чем кислородно-конвертерный и мартеновский. В электродуговой печи легко регулировать тепловой процесс, изменяя параметры тока; молено создавать окислительную, восстановительную, нейтральную атмосферу или вакуум; легче легировать сталь легкоокисляющимися элементами.

Электросталь содержит минимальное количество серы и фосфора, минимум неметаллических включений, хорошо раскислена и по качеству превосходит конвертерную и мартеновскую сталь.

В дуговых печах выплавляют наиболее качественные конструкционные, высоколегированные, нержавеющие и жаропрочные стали.

Принципиальная схема дуговой сталеплавильной печи показана на рис. 10, в.

Вместимость дуговых электропечей 0,5—400 т. Продолжительность плавки в крупной электросталеплавильной печи составляет 6—7 ч; расход электроэнергии на 1 т стали около 600 кВт·ч; расход угольных электродов до 10 кг. Применение кислорода повышает производительность печи на 15—25 % и снижает расход электроэнергии на 10—15 %.

Выплавка наиболее качественных сталей производится в индукционных сталеплавильных печах. Вместимость таких печей обычно колеблется от десятков килограмм до 25—30 т металла. Схема индукционной бессердечниковой печи для выплавки стали приведена на рис. 10, г. По характеру тока, питающего индуктор, различают высокочастотные печи (10—1000 кГц); печи, работающие на повышенной и на промышленной частоте.