Роль раннего шлакообразования на стадии плавления.
Образование шлака на ранней стадии процесса плавки играет ключевую роль в стабилизации дуги, теплопередаче, защите расплава и создании благоприятных окислительных условий для реакций рафинирования.
Стабилизация дуги и тепловая эффективность
Слой шлака, покрывающий расплавленную сталь, стабилизирует электрическую дугу и уменьшает потери тепла за счет излучения. Повышенная чернота шлака улучшает поглощение тепла и общую эффективность теплопередачи.
Защита расплавленной ванны и поглощение включений.
Образование шлака на ранней стадии процесса изолирует расплавленную сталь от атмосферы печи, уменьшая поглощение газов и одновременно улавливая включения, попадающие в расплав вместе с металлоломом.
Контроль окисления и испарения элементов.
Слой шлака ограничивает испарение элементов и создает подходящие условия для окисления и удаления фосфора, кремния и марганца.
Для стабилизации дуги и обеспечения достаточного покрытия расплава шлаком достаточно количества шлака, составляющего примерно 1,0–1,5% от веса металлолома. Избыточное количество шлака приводит к увеличению непроизводительного расхода энергии.
Практика раннего обесфосфоривания на стадии плавки.
Для достижения дефосфоризации на стадии плавки шлак должен обладать достаточным окислительным потенциалом, основностью и объемом. В современной практике выплавки стали в электродуговых печах дефосфоризация часто переносится со стадии окисления на стадию плавки, что позволяет достичь заданного уровня содержания фосфора уже после завершения плавки.
При типичных температурах плавления 1500–1540 °C низкотемпературные, основные, жидкие и окислительные шлаки термодинамически выгодны для удаления фосфора. Поэтому шлаковые материалы загружаются заранее, увеличивая общий объем шлака до 3–5% от массы лома.
При плавке с участием кислорода относительно низкая температура ванны и слабые углеродно-кислородные реакции позволяют содержанию FeO в шлаке превышать 20%. При основности шлака, контролируемой на уровне 1,8–2,0, можно удалить примерно 50–70% фосфора из шихты. Своевременное удаление шлака после плавки значительно сокращает стадию окисления. Эта практика в настоящее время широко применяется в производстве углеродистой и низколегированной стали.
Плавка с использованием кислорода на стадии плавки в электродуговой печи
Плавка с использованием кислорода начинается, когда лом возле дверцы печи раскаляется докрасна, а расплавленная сталь становится видимой при наклоне печи. На некоторых заводах ранняя плавка с использованием кислорода начинается с поджигания лома возле дверцы печи с помощью вспомогательных углеродистых материалов.
К принципам работы относятся:
- Одновременная резка и перемещение отходов;
- Избегайте направленного потока концентрированного кислорода в одной точке;
- Немедленно разрезать образовавшийся зазор, чтобы обеспечить погружение в расплавленную ванну;
- Перед полным продуванием кислородом необходимо открыть канал дверцы печи.
Основные методы прокалывания кислородом во время плавки
Метод резки для мостового лома
Используется для разрушения мостиков из металлолома и обеспечения постепенного погружения в ванну. Потребление кислорода относительно низкое, а скорость плавления ниже.
Продувка поверхности шлака кислородом
Применяется в случаях отсутствия перемычек из металлолома и высокого содержания углерода. Этот метод обеспечивает высокую эффективность использования кислорода и быстрый нагрев, но приводит к образованию больших пламен и жестким условиям эксплуатации.
Создание и расширение Центрального расплавленного бассейна
Кислород сначала подается в центр, соединяя три зоны расплава электродов и образуя расплавленный бассейн, который постепенно расширяется. В сочетании с высокой мощностью и образованием пенистого шлака это ускоряет плавление.
Стратегия кислородной интубации в холодных зонах
Стратегию прочистки следует корректировать в зависимости от этапа эксплуатации печи. На ранних этапах эксплуатации печи в первую очередь можно удалять лом из зоны электродов. На более поздних этапах эксплуатации печи следует последовательно удалять лом, расположенный у стенок печи, двигаясь к центру.
Практический опыт показывает, что правильное добавление углерода на стадии плавления в сочетании с обезуглероживанием при подаче энергии и перемешиванием расплава за счет реакций углерода с кислородом обеспечивает эффективный механизм плавления с участием кислорода.
Безопасность и нештатные ситуации на стадии плавления
Кислородные фурмы не должны приближаться к зоне электрической дуги, поскольку через них может проходить электрический ток, создавая серьезный риск поражения электрическим током.
Низкая электропроводность при плавлении обычно вызвана следующими причинами:
- В лом добавлены непроводящие материалы;
- Чрезмерное количество пустот между обрезками;
- Механическая неисправность системы подъема электрода.
Корректирующие меры включают добавление проводящих материалов под электрод, таких как чугун или небольшие кусочки электрода, при этом следует избегать чрезмерного поглощения углерода.
Феномен образования шлаков на стадии плавления
Образование перемычек из лома происходит из-за неправильной загрузки лома и локального плавления. Перемычки могут привести к внезапному обрушению лома, поломке электрода или сильному кипению расплава. Предотвращение этого явления заключается в правильном распределении лома и контролируемом плавлении с использованием кислорода.
Регулировка мощности в конце стадии плавления
Когда расплавляется более трех четвертей лома, дуга перестает быть защищенной. Продолжительная работа на максимальной мощности может повредить крышу и стенки печи, что потребует снижения мощности.
Меры по сокращению времени плавки в электродуговых печах при выплавке стали
К эффективным мерам относятся:
- Быстрая смена обрабатывающих печей и рациональная загрузка лома;
- Плавление с участием кислорода;
- Топливокислородные горелки;
- Предварительный нагрев отходов;
- Загрузка горячим металлом;
- Сохранена практика использования стали и шлака;
- Рациональная стратегия электроснабжения.
