2018-03-09
704
МОСКОВСКИЙ ИНСТИТУТ СТАЛИ И СПЛАВОВ
Новотроицкий филиал
Кафедра металлургических технологий
Е.В. Братковский, А.В. Заводяный
Электрометаллургия стали
и спецэлектрометаллургия
Учебно-методическое пособие
для студентов специальности 150101 «Металлургия черных металлов»
для всех форм обучения
Новотроицк 2008
УДК 669.187
Братковский Е.В., Заводяный А.В. Электрометаллургия стали и спецэлектрометаллургия. Учебно-методическое пособие для студентов специальности 150101 «Металлургия черных металлов» всех форм обучения. – Новотроицк: НФ МИСиС, 2008. – 115 с.
Учебное пособие содержит основные сведения о конструкциях их оборудовании электропечей для производства и рафинирования стали. Приведена современная классификация агрегатов электрометаллургии стали и специальной электрометаллургии. Достаточно подробно изложены вопросы подготовки шихтовых материалов, выплавки стали в открытых электродуговых и индукционных печах, а также основные способы обработки стали вакуумом, инертными газами, синтетическими шлаками и порошкообразными материалами.
|
|
|
На основе материалов периодической печати, а также последних проектов реконструкций и модернизаций электропечей на различных металлургических предприятиях, проведен анализ современного состояния мировой электрометаллургии, дана характеристика современных направлений в конструировании электропечей переменного и постоянного тока, проведено сравнение технологических показателей работы новейших отечественных и зарубежных печей. Рассмотрены варианты дальнейшего совершенствования конструкций электропечей.
Учебно-методическое пособие предназначено для студентов специальности «Металлургия черных металлов», изучающих теоретические основы электрометаллургического производства, а также для расчетов параметров электропечей, выбора технологии выплавки и внепечное обработки стали при выполнении курсовой работы по дисциплине «Электрометаллургия стали и спецэлектрометаллургия».
Одобрено на заседании кафедры МТ
Протокол №______ от _____ __________ 2008 г.
© Новотроицкий филиал ФГОУ ВПО «Государственный технологический университет «Московский институт стали и сплавов»
(НФ МИСиС), 2008.
Содержание
Введение. 4
1. Структура электрометаллургии. История развития электрометаллургии стали. 6
2. Классификация и характеристика электрических печей. 9
3. Конструкция и оборудование дуговых сталеплавильных печей. 17
3.1 Рабочее пространство ДСП.. 18
3.2 Рабочее пространство высокомощных водоохлаждаемых печей. 21
|
|
|
3.3 Механическое оборудование печей. 28
3.4 Электрооборудование дуговой печи. 31
3.5 Электроды и механизмы для их зажима и перемещения. 34
3.6 Электрический режим работы печи. 36
3.7 Методика расчет рациональных размеров рабочего пространства дуговой электропечи 39
3.8 Расчет параметров печного трансформатора. 44
4. Технология выплавки стали в дуговых печах с основной футеровкой. 51
4.1 Шихтовые материалы.. 52
4.2 Подготовка печи к плавке. 55
4.3 Загрузка шихты.. 56
4.4 Период плавления. 57
4.5 Окислительный период. 58
4.6 Восстановительный период. 59
4.7 Технология выплавки стали в высокомощных печах. 61
4.8 Плавка с использованием металлизованных окатышей. 63
5. Выплавка стали в кислых дуговых печах. 65
6. Современные направления конструирования электропечей и технологии выплавки стали 69
6.1 Современная электродуговая печь: основные параметры и концептуальные решения 69
6.2 Особенности технологического процесса в плазменных печах и ДППТ с керамическим тиглем 82
7. Индукционные печи. 86
7.1 Открытые и вакуумные индукционные печи. 86
7.2 Оборудование открытых и вакуумных индукционных печей. 88
7.3 Футеровка тиглей индукционных печей. 92
7.4 Совершенствование конструкций индукционных печей. 95
7.5 Выплавка стали в открытых и вакуумных индукционных печах. 95
8. Основы внепечной обработки стали. 98
8.1 Вакуумирование стали. 98
8.2 Продувка металла инертными газами в ковше. 105
8.3 Аргонно-кислородная продувка. 106
8.4 Внепечная десульфурация. 108
6.4 Обработка ЩЗМ и РЗМ... 109
9. Экология электрометаллургического производства. 111
Список литературы.. 114
Введение
В настоящее время доля электростали, то есть стали, выплавленной в дуговых сталеплавильных печах, приближается в мировом масштабе к 31-33%. В некоторых страна эта цифра намного превышает среднемировой показатель, например, в США доля электростали 45%, странах ЕС в среднем – 40% (но в ряде европейских государств существенно выше: в Германии – 50%, а в Норвегии – все 100%). Из крупнейших мировых производителей стали только в Японии доля электростали ниже – 25%. В России в электропечах выплавляется также примерно 25% стали (рисунок 1).
Рисунок 1 – Динамика структуры производства стали различными
способами в России
По абсолютному производству электростали наша страна, находясь почти на уровне Германии, Индии и Италии, заметно уступает США, Китаю, Японии и Южной Корее. Но уже в ближайшие несколько лет Россия должна вплотную приблизиться к среднемировым показателям по удельному весу стали, получаемой электрическим способом.
Быстрое увеличение доли электрометаллургии в общем объеме выплавки стали началось с 60-х годов прошлого века (рисунок 2).
Мартеновские печи повсеместно заменялись дуговыми сталеплавильными электропечами, в ряде стран Европы такая замена закончилась 12-15 лет назад. Кислородно-конвертерное производство в мировой выплавке стали в настоящее время составляет 56-58%. Сопоставление технико-экономических показателей заводов, производящих сталь по схемам домна - кислородный конвертер, и электросталь показывает, что полная удельная стоимость производства у последних намного ниже. Намного лучше и решение экологических проблем при электросталеплавильном производстве.
Рисунок − Доля производства электростали от общего объема
для некоторых промышленно-развитых стран
Все это позволяет говорить о том, что кислородно-конвертерное производство может утратить свою доминирующую роль в мировой выплавке стали, уступая ее электросталеплавильному.
В связи с этим, основным направлением развития сталеплавильного производства в России является приоритетное развитие электрометаллургии с выводом из эксплуатации мартеновских цехов.
|
|
|
В учебно-методическом пособии рассмотрены основные современные направления развития конструкций электродуговых печей переменного и постоянного тока, а также передовые технологии выплавки стали, позволившие в последние годы сравнять производительность электропечей с конверторами, сохранив при этом конкурентоспособность и качество выплавляемой стали.
Приведена также методика упрощенного расчета параметров ДСП для выполнения соответствующего раздела курсовой работы.
Структура электрометаллургии. История развития электрометаллургии стали
Структура производства металла электрометаллургическими способами в настоящее время выглядит следующим образом.
Изменение соотношения производительности кислородных КК и ДСП.
50-е годы 60-70-е годы 2000 г.
τплКК = 30-40 мин τплДСП = 2-4 ч τплДСП = 40 мин
τплДСП = 5-7 ч
Современные высокомощные ДСП имеют простой сортамент сталей, такой же, как и в кислородно-конвертерном производстве.
Состав шихты при производстве сталей различными способами, %
Лом Чугун жидкий Чугун чушковый
КК 20 80
МП 40-50 50-60
ДСП 70-100 0-30
60-70 30-40
