Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
В агрегатах непрерывного действия
Существующие в настоящее время сталеплавильные агрегаты (конвертеры, мартеновские, электродуговые, индукционные печи и т.д.) являются агрегатами периодического действия. Опыт многих производств показал, что замена периодического процесса непрерывным способствует увеличению производительности, снижению эксплуатационных затрат, повышению качества и однородности (стандартности) продукции, уменьшению технологических отходов, более эффективному использованию добавочных материалов. Современная технология позволяет осуществлять непрерывную разливку многих десятков плавок, тысяч тонн стали, успешными оказались попытки создания непрерывной линии: непрерывная разливка стали — прокатный стан. Производства, смежные со сталеплавильным (доменное, прокатное), по существу непрерывные. Процессы подготовки железорудного сырья (агломерация и получение окатышей) являются непрерывными, поэтому вся схема металлургического производства, включающая подготовку сырья, выплавку чугуна, стали и получение проката, близка к переводу на непрерывный процесс. Проблемы в организации непрерывного сталеплавильного процесса, выбора удобной для практического использования конструкции сталеплавильного агрегата непрерывного действия (САНД) и отработки технологии выплавки стали в этом агрегате пока еще не решены. Основные трудности, возникающие при разработке конструкции САНДа, можно разделить на две группы: 1. Технологические, заключающиеся в необходимости организации одновременного удаления из чугуна разнородных по своим термохимическим свойствам элементов: для удаления углерода необходимы окислительная атмосфера, железистые шлаки, достаточный уровень перегрева металла; для удаления фосфора желательно иметь железистоизвестковые шлаки и умеренные температуры; для удаления серы необходимо интенсивное перемешивание основного шлака с металлом при достаточно высоком уровне нагрева ванны, а содержание оксидов железа в шлаке и кислорода в металле при этом должно быть минималльным; для удаления кремния необходимо иметь окислительную атмосферу и железистый шлак; для по- лучения заданной степени раскисления металла требуется минимальная окисленность шлака и т.д.
2. Конструктивные, заключающиеся в необходимости создания агрегата, который бы обеспечивал возможность проведения технологических операций в требуемой последовательности. При этом одновременно должны быть обеспечены высокая стойкость агрегата и отдельных его элементов в условиях высоких температур и непрерывной работы при отсутствии даже кратковременных остановок для профилактического ремонта конструкций и т.д. КОНСТРУКЦИИ СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ АГРЕГАТОВ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ (САНД) К настоящему времени предложено множество различных вариантов конструкций САНД и технологий выплавки в них стали. Можно дать следующую условную классификацию непрерывных сталеплавильных процессов. 1. По организации процесса: 1) многостадийные (с разделением операции на стадии), при этом в каждой емкости или части агрегата проводится одна или несколько технологических операций: дефосфорация, десульфурация, раскисление и т.п.; 2) одностадийные, когда все операции удаления примесей и превращения чугуна в сталь протекают одновременно или почти одновременно. 2. По конструкции агрегата: 1) операция проводится на поду, при этом газообразные и твердые реагенты (кислород, флюсы, руды и т.п.) поступают в так называемые подовые, желобные реакторы; 2) операция проводится таким образом, что металл, шлак, добавочные материалы находятся во взвешенном, распыленном каплеобразном состоянии (так называемые струйные реакторы). 3. По организации технологии: 1) движение шлака и металла происходит в одном направлении; 2) шлак и металл двигаются относительно друг друга по принципу противотока (рис. 221). Примером одностадийного непрерывного сталеплавильного процесса может служить схема, разработанная Британским научно-исследовательским институтом черной металлургии BISRA. В процессе BISRA падающую струю чугуна окружает кольцевая струя кислорода, которая разбивает металл на капельки диаметром 1—2 мм. Поверхность контакта
о2 ог ог ог ^ 1т)— "—а --------- л—^~тт Рис. 221. Технологическая схема САНД конструкции МИСиС: а — принцип прямотока; б — принцип противотока; 1 — чугун; 2 — ввод шлако-
образующих смесей; 3 — спуск шлака; 4 — l выпуск металла между металлом и кислородом оказывается громадной и выгорание примесей происходит мгновенно. Процесс обработки металла в струе называют струйным, рафинированием. Схема процесса представлена на рис. 222. Падающая вниз струя чугуна, непрерывно поступающая в установку, обрабатывается тонкоизмельченными флюсами и кислородом, капельки рафинированного металла и шлака падают в приемный ковш, металл собирается внизу под пенящимся шлаком, отстаивается и непрерывно выпускается в ковш для последующей разливки. Последующие капельки металла должны проходить через этот шлаковый слой, дополнительно рафинирующий металл. Отработанный шлак непрерывно стекает в шлаковую чашу. Капельки металла в процессе рафинирования окисляются: 1) в зоне распиливания струи чугуна; 2) при свободном падении капель в окислительной атмосфере; 3) при прохождении через слой вспененного шлака; 4) в ковше. Опыты показали, что при температуре металла 1500—1600 °С и диаметре капли металла 2—3 мм скорость обезуглероживания превышает 3 % С/с: при раздроблении капель до размеров < 3 мм степень десульфурации превышает 50 %. Достоинством процесса струйного рафинирования является то обстоятельство, что основные реакции здесь протекают в условиях отсутствия контакта металла с огнеупорной футе-
ровкой. Однако условия эксплуатации футеровки приемного ковша (отстойника) сложны, так как происходит взаимодействие футеровки с высокоактивным окислительным шлаком. Трудной задачей является также разработка технологии, при которой спускаемый из агре- Рис. 222. Установка струйного типа для непрерывного рафинирования жидкого чугуна института BISRA: / - промежуточное устройство; 2 - чугун; 3 - кислород; 4 - известь; 5 -реакционная камера; 6 - отходящие газы; 7 - шлак; 8 - отстойник; 9 - сталь; 10 — шиберный затвор; 11 — ковш для УНРС Рис. 223. Схема установки для непрерывного рафинирования конструкции IRSID гата шлак содержит минимальное количество оксидов и, следовательно, обеспечивается максимальный выход годного металла. Эти недостатки не позволили внедрить предложенный процесс в промышленность. В большинстве предложенных конструкций САНД предусмотрена возможность организации ведения плавки на поду. Широкую известность получила конструкция САНД, разработанная французским институтом черной металлургии IRSID. Агрегат состоит (рис.223) из трех частей: реакционной камеры 1, отстойника 3 и камеры доводки 5. Чугун непрерывной струей поступает в камеру по желобу. Одновременно при помощи водоохлаждаемого устройства (фурмы) 2 в камеру непрерывно подается кислород с молотой известью. Реак- ционная камера содержит небольшое количество жидкого металла и слой металло-шлако-газовой эмульсии. Под действием подъемной силы пузырей газа эта эмульсия поднимается и перетекает в отстойник, где шлак отделяется от металла. Шлак стекает через отверстие 4, а металл сифоном передается в камеру доводки, где подвергается раскислению и доводке по составу. Конструкция установки предусматривала возможность устройства желоба, по которому шлак из второй камеры (отстойника) мог бы перетекать в первую камеру для повышения степени использования шлакообразующих и уменьшения потерь железа с уходящим шлаком.
В 1971-1976 гг. проводили испытания САНД конструкции МИСиС. Установка включала четыре ванны, соединенные последовательно (рис. 221). В первых трех осуществлялось рафинирование вдуванием газообразного кислорода через верхние фурмы, а в последней — регулирование содержания углерода и раскисление. Вместимость каждой ванны составляла 0,86 м3 при глубине расплава 600 м и массе 6 т. Производительность этого опытно-промышленного агрегата достигала 21 т/ч, степень удаления серы 21 %, фосфора 93 %. Окончательные выводы о показателях работы агрегатов такого типа в промышленных условиях и, соответственно, о перспективах внедрения сделать пока трудно. ПЕРЕПЛАВ МЕТАЛЛОЛОМА Если САНДы, основанные на переработке в сталь жидкого чугуна, не вышли из стадии полупромышленных испытаний, то САНДы с использованием в качестве шихты дешевого металлического лома (скрапа) получают все большее распространение. Работы ведутся во многих странах мира. Изыскание рациональных методов непрерывной переработки металлолома происходит в основном по двум направлениям. В первом случае в качестве плавильного агрегата используют высокомощную дуговую сталеплавильную печь с периодической выдачей порции металла. Во втором случае в качестве плавильного агрегата используют шахтную печь (типа вагранки). В обоих случаях получаемый полупродукт доводится затем во вспомогательных агрегатах. В качестве примера организации непрерывного сталеплавильного процесса может служить процесс, разработанный японским научно-исследовательским институтом металлургии NRIM. Построенный по предложенной схеме комплекс включает (рис. 224) металлургическую вагранку, работающую на подогретом до 500 °С дутье, производительностью 20 т/ч. В качестве шихты используют металлолом и пакеты. Полученный в вагранке углеродистый полупродукт (2,7—3,5 % С) попадает в ковш, где обрабатывается десульфурирующими смесями, после чего переливается в канальную (с индуктором для подогрева) индукционную печь— копильник. Из копильника металл попадает в рафинировочную печь, оборудованную сводовыми кислородными фурмами и устройствами для присадки охладителей и флюсов. После рафинировочной печи металл попадает в оборудованный пористой пробкой для вдувания инертного газа ковш, где производится его раскисление. На рис. 225 показан общий вид агрегата непрерывного сталеплавильного процесса Consteel на базе дуговой сталеплавильной печи. Шихту (металлолом или металлизованные окатыши), подогреваемую за счет дожигания СО, выделяющейся из ванны дуговой печи при ее продувке кислородом, подают непрерывно в печь. Температура металлолома перед поступлением в печь составляет 500—700 °С. Печь с эркерным выпуском обеспечивает периодическую выдачу порций стали, поступающих далее на установки внепечной обработки. Процесс Consteel был создан с начале 80-х годов в США. Различные варианты процесса с непрерывной подачей подогреваемой отходящими газами металлошихты в печь получают все большее распространение во многих странах.
В начале 80-х годов в Германии разработан процесс, названный процессом EOF. Первый промышленный агрегат (рис. 226) был введен на одном из заводов Бразилии. Емкость этого агрегата 30 т, производительность ~200 тыс.т стали в год, стойкость футеровки >500 плавок, расход жидкого топлива 8—9 кг, кокса 1,0 кг на 1 т стали, расход кислорода 60—78м3/т, расход огнеупоров 6 кг/т стали. Опыт показал, что утилизация тепла отходящих газов позволяет нагреть подаваемую твердую металлошихту до 850°С. Состав шихты (соотношение расхода чугуна и металлолома), как и в мартеновских печах, может меняться в широких пределах. К 1993г. в мире работало ~ 10 установок EOF (в Бразилии, Индии, Италии, США, Венгрии) производительностью 200—бООтыс.т/год каждая. В России подобная установка проектируется для Белорецкого металлургического комбината.
О о X Л X •о S» Я и ге ►О "О
£L s о\ о Р ta н Fs Р
S о _
в и В тз
капо
О и И ге в) >а S» Й Ja a a i< тз
I о
о
A w ;-fa
re Я И о н< В) Ю о "" U g S
ff< О a
A X чз о A a CD CO О Я в о О и я в "в п я м и н Я a Е ►в > из ш Я н S гв я в я •в в Б в я Е X дующими обстоятельствами. В современных сталеплавильных агрегатах периодического действия развитие технологии достигло очень высокого уровня. Время, затрачиваемое на выполнение собственно металлургических операций, во многих случаях сопоставимо с продолжительностью простоя агрегатов, связанного с проведением вспомогательных операций (загрузки печи, анализа металла по ходу плавки, выпуска готового металла и т.д.).
Например, для крупных конвертеров продолжительность проведения вспомогательных операций составляет около половины длительности всей плавки. Резервы дальнейшего повышения производительности, очевидно, следует искать в направлении сокращения времени, затрачиваемого на вспомогательные операции. В этом отношении использование сталеплавильных агрегатов непрерывного действия представляется одним из наиболее вероятных решений проблемы. Глава 10. ПЕРЕПЛАВНЫЕ ПРОЦЕССЫ Переплавные процессы представляют собой различные способы переплава (с целью повышения качества металла) слитков или заготовки, предварительно полученных обычными способами выплавки (в дуговой электропечи, конвертере, мартеновской печи). Изменение состава переплавленных заготовок заключается в том, что в них уменьшается содержание вредных примесей и включений. Кроме того, особые условия кристаллизации металла (более быстрая и направленная кристаллизация) обеспечивают существенное уменьшение неприятных последствий ликвацион-ных процессов и дефектов усадочного происхождения. Помимо названия "переплавные процессы" используют названия "специальная металлургия" или "специальная электрометаллургия". К переплавным процессам часто относят также плавку стали в вакуумной индукционной печи (вакуумный индукционный переплав или сокращенно ВИП). Первые промышленные вакуумные индукционные печи появились около 35 лет тому назад, это были первые вакуумные агрегаты, предназначенные для плавки стали. §1. ВАКУУМНЫЙ ИНДУКЦИОННЫЙ ПЕРЕПЛАВ Этот метод позволяет получить металл строго заданного состава, очень чистый по содержанию газов, неметаллических включений, примесей цветных металлов. Недостаток метода - контакт металла с футеровкой. В настоящее время Рис. 227. Схема процессов электропереплава (а — вакуумно-дуговой; б — электрошлаковый; в — электронно-лучевой; г — плазменный с радиальным размещением плазмотронов; д — плазменный с осевым размещением плазмотронов): 1 - источник питания; 2 - слиток; 3 - ванна расплава; 4 - кристаллизатор; 5 — электрод (переплавляемая заготовка); 6 — герметизированная камера; 7 — шлаковая ванна; 8 - шлаковая "рубашка" (при ЭШП); 9 - фокусирующее устройство; 10 — плазмотрон
ВИП используется как метод предварительной выплавки шихты в виде заготовки для других переплавных процессов, для производства сплавов ряда марок ответственного назначения и особо качественных отливок, в частности из жаропрочных сплавов для изготовления деталей реактивных двигателей (например, лопаток газовых турбин). В чистом виде "переплавными" процессами являются переплавы: вакуумно-дуговой (ВДП), электрошлаковый (ЭШП), электронно-лучевой (ЭЛП), плазменно-дуговой (ПДП). Принципиальная схема переплавных процессов представлена на рис. 227. §2. ВАКУУМНЫЙ ДУГОВОЙ ПЕРЕПЛАВ На схеме рис. 227, а показано, что под воздействием высоких температур, возникающих в зоне электрической дуги между переплавляемым электродом и поддоном кристаллизатора, металл на нижнем торце электрода расплавляется и капли расплавленного металла падают в ванну, где под воздействием охлаждения кристаллизатора формируется слиток. До начала операции печь вакуумируют (остаточное давление обычно не более 1,33 Па); вакуумные насосы продолжают работать в течение всей плавки. Таким образом, капли металла падают через вакуумированное пространство, при этом обеспечивается очень полное очищение металла от газов, оксидных неметаллических включений (общее содержание кислорода снижается до очень низких пределов), от примесей некоторых цветных металлов и получается плотный слиток. Кристаллизация металла в водоохлаждаемом кристаллизаторе (обычно медном) имеет четко направленный характер, отвечающий направлению отвода тепла. В результате ВДП механические характеристики металла улучшаются и становятся почти одинаковыми в различных направлениях. В современных установках ВДП получают слитки массой от нескольких сотен килограммов до 40—50 т. Достоинством способа ВДП является отсутствие контакта металла с огнеупорной футеровкой, недостатком — невозможность снижения содержания серы (отсутствие шлаковой фазы). Дуговая выплавка отличается высокой концентрацией тепла в дуге, поэтому ВДП получил широкое распространение при производстве слитков из тугоплавких металлов (титана, циркония, ниобия, молибдена, вольфрама и др.). Схему, при применении которой электрод переплавляется, называют ВДП с расходуемым электродом. На рис. 228 показана современная вакуумно-дуговая печь с расходуемым электродом. В некоторых случаях изготовить расходуемый электрод невозможно (например, при переплаве титановой губки). В этих случаях губчатый или порошкообразный материал расплавляют, помещая его в зону дуги между постоянным (нерас-ходуемым) электродом и ванной. Такой метод называют ВДП с нерасходуемым электродом. Полученный таким образом слиток обычно еще раз переплавляют методом ВДП с расходуемым
Рис. 228. Вакуумно-дуговая печь: 1 — механизм перемещения электрода; 2 — вакуумная камера; 3 — механизм прижима электрода; 4 — направляющие кристаллизатора; 5 — кристаллизатор с поддоном; 6 — механизм подъема кристаллизатора; 7 — механизм разгрузки; 8 — патрубок с вакуумным насосом
электродом. При ВДП с нерасходуемым электродом вместо кристаллизатора иногда устанавливают металлический водо-охлаждаемый тигель; во время плавки на стенках тигля образуется корочка переплавляемого металла (гарнисаж) и расплав контактирует с гарнисажем из этого же металла. Печи такого типа называют гарнисажными. Вакуумные дуговые гарнисажные печи (ВДГП) используют также для фасонного литья отливок особо ответственного назначения. На рис. 229 изображена схема современной гар-нисажной печи емкостью 0,6 т с разливкой металла по желобу. Плавильная поворотная камера соединена с двумя стационарными заливочными камерами с помощью патрубков и поворотных вакуумных уплотнителей. Нерасходуемые электроды обычно делают из вольфрама. ЭЛЕКТРОШЛАКОВЫЙ ПЕРЕПЛАВ Принципиальная схема ЭШП представлена на рис. 227. Электрическая цепь между расходуемым электродом и наплавляемым слитком замыкается через слой расплавленного шлака (электрическая дуга отсутствует). Жидкий шлак электропро-воден, но обладает высоким сопротивлением, он нагревается до температуры 1700—2000 °С, в результате чего погруженный в него конец расходуемого электрода оплавляется, и металл в виде капель проходит через слой шлака и застывает в ванне кристаллизатора в виде плотного слитка. Составы шлаков при ЭШП различны, чаще всего используется шлак, состоящий из CaF2 с добавками СаО^ А12Оэ, Si02. Проходя через такой шлак, капли металла очищаются от серы, в них снижается содержание неметаллических включений, в кристаллизаторе образуется плотный качественный слиток. Оборудование ЭШП проще и дешевле, чем при ВДП. Это обусловило широкое распространение этого вида переплава. Процесс ЭШП был разработан в институте электросварки им. Е.О.Патона АО Украины. Практическое распространение метода ЭШП началось в 1958 г. на металлургическом заводе "Днепроспецсталь". Электрошлаковый переплав получил большое распространение. Появился специальный термин "электрошлаковая технология" (ЭШТ), имеющая ряд разновидностей: "электрошлаковое литье" (ЭШЛ), "центробежное электрошлаковое литье" (ЦЭШЛ) и т.д. На установках одних типов переплав осуществляют с расходуемым электродом, на установках других типов — с нерасходуемым электродом. Существо процесса остается при этом неизменным: капли металла проходят через слой жидкого шлака (через шлаковую ванну). Нерасходуемые электроды, используемые для поддержания требуемой температуры в шлаковой ванне, бывают графитовые или металлические водо-охлаждаемые. Проходя через слой жидкого шлака, капли металла попадают или в кристаллизатор или в огнеупорный тигель. В последнем случае установки называются "установками с керамическим тиглем". Для производства стальных слитков обычно используют процесс с расходуемым электродом и охлаждаемым кристаллизатором. Расходуемые электроды получают, выплавляя предварительно металл нужного состава в обычном сталеплавильном агрегате (чаще — в дуговой сталеплавильной или мартеновской печи) и разливая его на слитки или непрерывно-литую заготовку. Для получения расходуемых электродов необходимых размеров (по сечению) слитки могут подвергаться прокатке или ковке. Получаемые электрошлаковые слиткИ имеют обычно развес до 5—6 т. В отдельных случаях (например, при получении заготовок для последующего изготовления роторов турбин электростанций) отливаются электрошлаковые слитки массой 60 т и более. В СССР была разработана специальная электрошлаковая технология, позволяющая отливать
электродом. При ВДП с нерасходуемым электродом вместо кристаллизатора иногда устанавливают металлический водо-охлаждаемый тигель; во время плавки на стенках тигля образуется корочка переплавляемого металла (гарнисаж) и расплав контактирует с гарнисажем из этого же металла. Печи такого типа называют гарнисажными. Вакуумные дуговые гарнисажные печи (ВДГП) используют также для фасонного литья отливок особо ответственного назначения. На рис. 229 изображена схема современной гар-нисажной печи емкостью 0,6 т с разливкой металла по желобу. Плавильная поворотная камера соединена с двумя стационарными заливочными камерами с помощью патрубков и поворотных вакуумных уплотнителей. Нерасходуемые электроды обычно делают из вольфрама. ЭЛЕКТРОШЛАКОВЫЙ ПЕРЕПЛАВ Принципиальная схема ЭШП представлена на рис. 227. Электрическая цепь между расходуемым электродом и наплавляемым слитком замыкается через слой расплавленного шлака (электрическая дуга отсутствует). Жидкий шлак электропро-воден, но обладает высоким сопротивлением, он нагревается до температуры 1700—2000 °С, в результате чего погруженный в него конец расходуемого электрода оплавляется, и металл в виде капель проходит через слой шлака и застывает в ванне кристаллизатора в виде плотного слитка. Составы шлаков при ЭШП различны, чаще всего используется шлак, состоящий из CaF2 с добавками CaOj А12Оэ, Si02. Проходя через такой шлак, капли металла очищаются от серы, в них снижается содержание неметаллических включений, в кристаллизаторе образуется плотный качественный слиток. Оборудование ЭШП проще и дешевле, чем при ВДП. Это обусловило широкое распространение этого вида переплава. Процесс ЭШП был разработан в институте электросварки им. Е.О.Патона АН Украины. Практическое распространение метода ЭШП началось в 1958 г. на металлургическом заводе "Днепроспецсталь". Электрошлаковый переплав получил большое распространение. Появился специальный термин "электрошлаковая технология" (ЭШТ), имеющая ряд разновидностей: "электрошлаковое литье" (ЭШЛ), "центробежное электрошлаковое литье" (ЦЭШЛ) и т.д. На установках одних типов переплав осуществляют с расходуемым электродом, на установках других типов — с нерасходуемым электродом. Существо процесса остается при этом неизменным: капли металла проходят через слой жидкого шлака (через шлаковую ванну). Нерасходуемые электроды, используемые для поддержания требуемой температуры в шлаковой ванне, бывают графитовые или металлические водо-охлаждаемые. Проходя через слой жидкого шлака, капли металла попадают или в кристаллизатор или в огнеупорный тигель. В последнем случае установки называются "установками с керамическим тиглем". Для производства стальных слитков обычно используют процесс с расходуемым электродом и охлаждаемым кристаллизатором. Расходуемые электроды получают, выплавляя предварительно металл нужного состава в обычном сталеплавильном агрегате (чаще — в дуговой сталеплавильной или мартеновской печи) и разливая его на слитки или непрерывно-литую заготовку. Для получения расходуемых электродов необходимых размеров (по сечению) слитки могут подвергаться прокатке или ковке. Получаемые электрошлаковые слитки имеют обычно развес до 5—6 т. В отдельных случаях (например, при получении заготовок для последующего изготовления роторов турбин электростанций) отливаются электрошлаковые слитки массой 60 т и более. В СССР была разработана специальная электрошлаковая технология, позволяющая отливать слитки массой до 300 т. Большие слитки массой 200—300 т (для роторов турбин, валов судовых двигателей и т.п.) выплавляют редко, и заводам нерационально иметь у себя крупные агрегаты для того, чтобы использовать их несколько раз в году. Поэтому для производства сверхкрупных слитков институт им. Патона совместно с рядом заводов создал способ, получивший название способа порционной электрошлаковой отливки (ПЭШО). В отличие от обычного ЭШП, основанного на переплаве расходуемых электродов, способ ПЭШО предусматривает получение слитков непосредственно из жидкого металла. В водоохлаждаемой изложнице с помощью нерасходуемых электродов расплавляется смесь шла-кообразующих компонентов. При этом в изложнице образуется слой жидкого шлака (шлаковая ванна), обладающий высокой рафинирующей способностью (рис. 230, а). Через слой шлака заливают первую порцию стали, полученной в печи, емкость которой равна части емкости изложницы. При заливке металла погруженные в шлак электроды автоматически поднимаются (рис. 230, б).
После заливки первой порции металла ведут электрошлаковый обогрев зеркала металла. Подводимая мощность должна поддерживать его жидким по всему сечению изложницы. При этом залитый металл постепенно затвердевает в направлении снизу вверх и к моменту заливки следующей порции металла под слоем жидкого шлака остается небольшой объем жидкого металла (рис. 230, в). Металл следующей порции аналогичным образом заливают в изложницу, и он смешивается с остатком жидкого металла первой порции (рис. 230, г). Этот процесс повторяют несколько раз до заполнения всей изложницы. После заливки последней порции металла постепенно снижают электрическую мощность, подводимую к шлаковой ванне, т.е. предотвращают образование усадочной раковины в головной части слитка (рис. 230, д). Интенсивная обработка металла рафинирующим шлаком обеспечивает высокую чистоту металла слитка по сере и неметаллическим включениям. Направленная снизу вверх последовательная кристаллизация металла в изложнице при постоянном наличии сравнительно небольшого объема жидкого металла и высокого градиента температур в металлической ванне ограничивает развитие в слитке зональной ликвации и исключает образование в нем дефектов усадочного и ликвационного происхождения. Преимуществом способа ПЭШО является также возможность получения слитков практически неограниченной массы при наличии сталеплавильного агрегата сравнительно малой емкости. Например, слиток массой 200 т можно отлить способом последовательной заливки в изложницу четырех-шести плавок, полученных в дуговой электропечи (или ином агрегате) емкостью всего 35—50 т. Другим технологическим приемом, позволяющим получать высококачественные крупные слитки, является технология, названная "ЭШП с расходуемым электродом". При данной технологии у отлитого по обычной технологии крупного слитка удаляется осевая зона, в которой металл обычно поражен дефектами вследствие ликвации вредных примесей, неметаллических включений, скопления газов и т.п. Затем образовавшуюся таким образом полость в слитке путем электрошлакового плавления заполняют доброкачественным металлом. Разновидностью ЭШП является электрошлаковая отливка (ЭШО), при которой жидкий металл заливается в водоохлаж-даемые кристаллизаторы через слой жидкого шлака и кристаллизация протекает при электрошлаковом обогреве головной части слитков. Другой разновидностью ЭШП является электрошлаковое литье (ЭШЛ), в процессе которого происходит электрошлаковое плавление расходуемого электрода, а переплавленный металл Приобретает форму внутренней поверхности кристаллизатора или формы. Сечение формы может быть переменным.
При ЗШЛ широко используется прием закладки деталей с последующим их приплавлением к основной части отливки в процессе переплава расходуемого электрода. Таким образом, ЭШЛ включает в себя элементы сварочной техники. В отличие от ЭШЛ сущность метода центробежного электрошлакового литья (ЦЭШЛ) заключается в расплавлении и накоплении металла электрошлаковым способом с последующей заливкой этого металла во вращающуюся форму. Чистота металла, прошедшего рафинирование жидким шлаком, и своеобразные условия кристаллизации этого металла во вращающейся форме обеспечивают высокое качество получаемых заготовок, что позволяет использовать их для изготовления деталей самого ответственного назначения. Успехи электрошлаковой технологии вызвали к жизни многочисленные предложения об организации электрошлакового переплава кусковых материалов (например, стружки), метал-лизованного сырья (например, металлизованных окатышей) и т.п. В этом направлении ведутся интенсивные исследования. Исследования ведутся также по разработке электрошлаковой технологии получения ферросплавов (ферротитана, феррованадия). При этом в качестве сырья используются титановая и железная губки, пятиокись ванадия и т.п. Исследуется также возможность организации процесса дугового электрошлакового переплава (ДШП), при котором металл расходуемого электрода плавится за счет тепла электрической дуги, горящей в промежутке электрод—поверхность жидкой шлаковой ванны, а капли металла электрода, проходя через слой шлака, накапливаются в нижней части кристаллизатора и, затвердевая, образуют однородный слиток. Недостатком ЭШП является невозможность организовать в открытом агрегате удаление водорода. В связи с этим широкое распространение получили дуплекс-процесс ВИП—ЭШП и ЭШП-ВДП. ВДП и ЭШП — основные переплавные процессы; пользуясь ими, в промышленно развитых странах ежегодно переплавляют десятки и сотни тысяч тонн высококачественной стали и сплавов. Во многих случаях металл переплавляют дважды и трижды: ВИП-ВДП; ЭШП-ВДП; ВИП-ЭШП-ВДП и т.п.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-02-17; просмотров: 407; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.137.187.233 (0.112 с.) |