Плавка с использованием металлизованных окатышей

Основу окатышей (губки) составляет железо с содержанием углерода от 0.2-0.5 до 2%, они содержат также некоторое количество невосстановленных окислов железа и пустую породу (в основном SiO2 и Al2O3), количество которой должно быть не более 3-7% от массы окатышей. Отличительная особенность этого сырья – малое содержание серы, фосфора, меди, никеля, хрома и других примесей, обычно содержащихся в стальном ломе (Pb, Sn, Bi, Zn, As, Sb). Это облегчает и упрощает процесс выплавки и получение стали высокого качества, высокой степени чистоты (суммарное содержание примесей в стали получается в 3-10 раз меньше, чем при выплавке из стального лома).Если содержание металлизованных окатышей в шихте не превышает 25-30% от её массы, то технология электроплавки существенно не отличается от обычной. Переработка шихты, основу которой составляют металлизованные окатыши требует применения специфической технологии.

Особенностями этой технологии являются:

- непрерывная загрузка окатышей со скоростью, пропорциональной подводимой в печь электрической мощности, причем загрузка должна начинаться после сформирования в печи ванны жидкого металла;

- совмещение периода плавления с окислительным (обезуглероживанием);

- упрощение технологии плавки в связи с малым содержанием в шихте вредных примесей – серы и фосфора.

Степень металлизации окатышей должна находиться в определенных пределах, обеспечивающих кипение ванны в процессе их загрузки и плавления.

Оптимальной содержание окатышей в шихте составляет 60-70% от её массы - при большем их содержании возрастает длительность расплавления и плавки в целом.

Плавку начинают с загрузки стального лома, который в количестве 30-40% от массы металлической шихты заваливают в печь одной порцией. Далее подают напряжение и после расплавления лома в сформировавшуюся жидкую ванну начинают непрерывную загрузку окатышей; обычно их загружают в зону электрических дуг с помощью автоматизированной системы через отверстие в своде печи. Скорость подачи окатышей согласуют с подводимой в печь электрической мощностью так, чтобы температура ванны был на 30-40 (С выше температуры плавления металла, поскольку при более низкой величине перегрева плавление затягивается.

Период загрузки и расплавления совмещают с окислительным, т.е. проводят его так, чтобы обеспечить непрерывное окисление углерода (кипение ванны). При этом благодаря перемешиванию ускоряется плавление окатышей, обеспечиваются дегазация ванны и получение в конце периоде заданного содержания углерод в металле. Для обеспечения кипения степень металлизации окатышей должна находиться в пределах 90-97%, что соответствует остаточному содержанию кислорода в окатышах от 1.2 до 0.6% (при более низком содержании остаточного кислорода не будет кипения ванны.). При недостаточной степени металлизации существенно возрастает расход электроэнергии из-за протекания эндотермической реакции восстановления окислов железа. Для обеспечения кипения ванны металлизованное сырье должно содержать определенное количество углерода, если содержание углерода недостаточно для обеспечения кипения, то в ванну вдувают карбюризаторы.

По ходу плавления в печь загружают известь для ошлакования кислой пустой породы (SiO2 иAl2O3) окатышей. Основность шлака в связи с низким содержанием в окатышах серы и фосфора может быть меньшей, чем при плавке на шихте из стального лома и составлять 1.5-2.0. В конце периода плавления необходимо получить требуемое в выплавляемой стали содержание углерода; при недостатке углерода прибегают к вдуванию в ванну карбюризаторов, избыточный углерод окисляют путем кратковременной продувки кислородом.

После окончания плавления применяют различные варианты ведения заключительной части плавки. Один их них – нагрев металла до требуемой температуры и выпуск в ковш, где производят внепечную доводку стали и рафинирование; другой – проведение в печи кратковременной доводки, в течение которой проводят нагрев, раскисление и легирование.

Основное оборудование

Краны шихтовых отделений

Используемые в шихтовых отделе­ниях мостовые магнитные и грейферные краны по устройству схожи с краном общего назначения (рис. 2). Несущей основой крана является мост 4, оборудованный механизмом передвиже­ния 6, ходовыми колесами 3 и кабиной 1 для машиниста. Мост перемещается вдоль отделения по подкрановым рельсам 2, укреп­ленным на несущих колоннах здания. По мосту передвигается тележка 5, на которой размещен механизм подъема, оборудован­ный крюком 7.

Рис. 2. Мостовой электрический кран общего назначения

У магнитных кранов на подъемный крюк навешивают электромагнит (рис. 3, ), в корпусе 1 которого размещены катушки 3, питаемые постоянным током через розетку 2 и защищенные снизу плитой 4 из немагнитной стали. Путем подачи тока в катушки обеспечивают притягивание (захват) груза. Грузоподъемность магнитных кранов составляет 5, 10, 15 и 30 т; диаметр электромагнита 1150 и 1650 мм (намечен выпуск электромагнитов диамет­ром 2100 мм). Иногда на крюке крана с помощью специальной траверсы подвешивают два электромагнита.

Грейферный кран имеет вместо обычной специальную грей­ферную тележку с двумя подъемными механизмами, связанными стальными канатами с двухчелюстным двухканатным грейфером (рис. 5,б); один механизм обеспечивает подъем и опускание грей­фера через канат 5, второй — смыкание челюстей 7 грейфера че­рез канат 6. Грузоподъемность грейферных кранов 5—15 т, емкость грейферов 1,75 и 3 м³. Применяются также магнитно-грейферные краны, оборудованные грейферной тележкой и тележкой для под­вески электромагнита.

Ленточные конвейеры

Подразделяются на стационарные обще­го или специального назначения, передвижные и переносные (дли­ной менее 5 м), горизонтальные, наклонные и ломаные. Стационар­ный ленточный конвейер (рис. 6) состоит из ленты 6, приводного устройства или станции а; натяжного устройства или станции б;рамы 14, на которой смонтированы опорные 8 и направляю­щие 12 ролики, а также ролики 13, поддерживающие холостую ветвь ленты. Ролики 8 придают ленте желобообразную форму, благодаря чему увеличивается количество насыпаемого на ленту материала и возрастает производительность конвейера. Привод имеет электродвигатель 1, соединенный муфтой 2 с редуктором 3, от которого крутящий момент через муфту 4 передается барабану 5; последний приводит в движение ленту 6.

Наиболее часто применяют натяжные устройства следующих трех видов. Для конвейеров длиной менее 50 м используют пружинное натяжное устройство (рис. 5,б) с натяжным бараба-7, вал которого установлен в подшипниках 10,

Рис. 3. Грузозахватные устройства шихтовых кранов: а- электромагнит; б- двухчелюстной двухканатный грейфер

перемещаемых вдоль рамы 11 винтами 9. Для конвейеров длиной до 100 м используют тележечные натяжные устройства, отличающиеся от показанного на рис. 10, б тем, что натяжной барабан установлен на тележке, которую перемещают с помощью груза. Конвейеры длиной более 100 м оборудуют вертикальным грузовым натяж­ным устройством, устанавливаемым на нерабочей ветви ленты.

В России выпускают резинотканевые ленты шириной от 300 до 2000 мм общего и специального (теплостойкие, морозостойкие и др.) назначения. Для грузов с

Рис. 4. Стационарный ленточный конвейер

высокими температурами или обладающими повышенными абразивными свой­ствами применяют пластинчатые конвейеры. Ленты такого кон­вейера представляют собой две параллельные пластинчатые цепи с закрепленными между ними стальными пластинами; ширина ленты составляет 400—1600 мм.