Лекция №1 Основные этапы развития сталеплавильного производства

Окисление примесей ведут, используя либо железную руду (окалину), либо газообразный кислород.

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° (см. рис. 1, г). 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 течение периода наклонена в сторо­ну рабочего окна. Присадка руды или продувка кислородом вызывает интенсивное окисление углерода с выделением пу­зырей СО, вспенивающими шлак, в результате чего он сте­кает из печи через порог рабочего окна.

Общий расход руды составляет 3-6,5 % от массы металла. С тем, чтобы предотвратить сильное охлаждение металла, единовременная порция руды не должна быть более 0,5—1 %. Газообразный кислород вводят в металл по футерованным же­лезным трубкам через рабочее окно или с помощью водоохлаждаемой фурмы через отверстие в своде печи. При этом трубки должны быть погружены в металл на глубину 150-200 мм. Скорость обезуглероживания газообразным кис­лородом в 3–5 раз больше, чем железной рудой, что дает возможность сократить продолжительность окислительного периода на 20–30 мин. Общая длительность продувки ванны составляет 10–20 мин, расход кислорода 3–15 м³/стали. На­ряду с углеродом окисляется марганец; всего за время плавления и окислительного периода окисляется 60—70% Мn, содержащегося в шихте.

В течение всего окислительного периода идет дефосфорация металла по реакции:

Из–за высокого содержания оксидов железа в шлаках окислительного периода условия для протекания реакции десульфурации являются неблагоприятными, и десульфурация получает ограниченное развитие. Коэффициент распределения серы между шлаком и металлом (S)/[S] равен 3—5, а всего за время плавления и окислительного периода в шлак уда­ляется до 30% серы, содержащейся в шихте.

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 4000 °С. В связи с этим электросталь обычно содержит азота больше, чем мартенов­ская и кислородно-конвертерная сталь.

Кипение и перемешивание обеспечивают 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 > 0,6 % С) и 0,3—0,4 % при выплавке средне– и низкоуглеродистой стали (нижний предел указанных значений относится к большегрузным печам).

Шлак в конце окислительного периода имеет примерно следующий состав, %:

35–50 СаО; 10–20 SiО₂; 4–12 MnO; 6–15 MgO; 3–7 А1₂О₃; 6–30 FeO; 2–6 Fe₂О₃; 0,4–1,5 Р₂О₅. Содержание оксидов железа в шлаке зависит от содержания углерода в выплавляемой марке стали; верхний предел характерен для низкоуглеродистых сталей, нижний — для высокоуглеродистых.

Окислительный период заканчивается тогда, когда угле­род окислен до нижнего предела его содержания в выплавля­емой марке стали, а содержание фосфора снижено до 0j010— 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 железные 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 мин.