Главная
Новости
Ремонт
Каркасный дом
Несущие конструкции
Металлические конструкции
Прочность дорог
Дорожные материалы
Стальные конструкции
Воздухоопорные сооружения
Грунтовые основания




13.10.2019


13.10.2019


10.10.2019


10.10.2019


09.10.2019


08.10.2019


08.10.2019


08.10.2019


06.10.2019


06.10.2019





Яндекс.Метрика

Контакты | Карта сайта
         » » Выплавка трансформаторной стали в большегрузных дуговых печах

Выплавка трансформаторной стали в большегрузных дуговых печах

21.03.2019


Сталь, из которой изготавливают сердечники трансформаторов, должна обладать такими свойствами, чтобы потери электроэнергии при трансформации были минимальными — высокой магнитной проницаемостью, малой коэрцитивной силой и высоким электрическим сопротивлением. Этими свойствами обладает кремнистая низкоуглеродистая сталь. Содержание кремния в такой стали находится в пределах 2,8-4,5%. Чем выше содержание кремния, тем меньше ваттные потери в трансформаторе — потери мощности на перемагничивание сердечника и за счет возникающих в нем вихревых токов.

Уровень свойств трансформаторной стали сильно зависит от содержания примесей. Углерод и сера даже в малых количествах увеличивают ваттные потери стали. Марганец и хром тоже способствуют увеличению ваттных потерь, поэтому в процессе плавки стремятся к тому, чтобы понизить содержание этих элементов в трансформаторной стали. Фосфор увеличивает хрупкость листов, прокатываемых из трансформаторной стали, и потому его содержание в металле должно быть как можно ниже. Электротехнические свойства трансформаторной стали резко возрастают с уменьшением содержания кислорода, находящегося в ней в виде неметаллических включений. Раскислять трансформаторную сталь нужно таким образом, чтобы содержание в ней неметаллических включений, особенно мелких, было минимальным.

Несмотря на сравнительно простои химический состав, выплавка трансформаторной стали представляет определенные трудности. Окисление ванны до 0,02—0,03% С обусловливает высокий уровень кислорода в металле в конце периода окисления и формирование большого количества включений при последующем раскислении и легировании. Поэтому технология выплавки трансформаторной стали в дуговой печи строится таким образом, чтобы необходимое обезуглероживание и дегазация металла сочетались с минимальным содержанием кислорода в металлической ванне.

Начиная с 1959 г. трансформаторную сталь в России выплавляют не только в печах среднего размера, но и в крупных дуговых печах емкостью 100 г. Шихту составляют из отходов углеродистых мартеновских сталей, электропечного скрапа и передельного чугуна. При повышенном содержании фосфора в чугуне его частично заменяют коксом или электродным боем. Применяются лишь отборные отходы мартеновских сталей, содержащие не более 0,7% С, 0,08% Cr, 0,12% Ni и до 0,040% S и Р. В завалку дают до 0—8% железной руды и 4—5% извести, которые загружают обычно перед подвалкой шихты. Это способствует раннему формированию шлака и удалению большей части фосфора п хрома еще в период плавления.

Плавление шихты ведут на максимальном напряжении. Для ускорения плавления поворачивают корпус печи вокруг вертикальной оси и подрезают шихту кислородом с помощью металлических трубок. За 30—40 мин до полного расплавления дополнительно присаживают в печь железную руду и известь. Шлак в это время, как правило, пенится и сходит самотеком через порог рабочего окна. После полного расплавления шихты остатки шлака целиком удаляют и наводят новый из извести и плавикового шпата.

После расплавления металл содержит 0,15—0,25% С. Продувку ванны кислородом начинают после того, как сформируется шлак и металл нагреется до 1550—1570° С, и ведут до тех пор, пока содержание углерода в металле не понизится до 0,03—0,04%. Кислород вводят футерованными трубками через рабочее окно или с помощью водоохлаждаемой фурмы. Расход кислорода на продувку колеблется в пределах от 200 до 1000 м3 (при массе жидкого металла около 100 т). Если сталь разливают обычным способом в слитки, то продувку заканчивают при температуре металла 1600—1620°С; если разливка производится с помощью установки непрерывной разливки стали (УНРС), температуру металла к концу продувки поднимают до 1630—1635° С. Длительность окислительного периода практически не зависит от исходной концентрации углерода в металле перед началом продувки, так как скорость окисления углерода тем выше, чем больше его исходное содержание в металле.

В конце окислительного периода металл имеет примерно следующий состав: 0,03—0,04% С; 0,04—0,08% Mn; 0,006—0,008% Р; 0.012—0,020% S; 0,04—0,06% Cr; шлак: 30—40% FeO; 35-45% CaO; 8—12% SiO2; 4 —7%МnО; 0,5% P2O5.

При продувке стали кислородом содержание углерода можно понизить и до 0,01—0,02%. Иногда окисление металла продолжают и после того, как концентрация углерода достигнет 0,03%, с целью снижения содержания хрома, фосфора, марганца. Это приводит к ухудшению качества стали, так как понижение содержания углерода и перегрев металла способствуют увеличению содержания в нем кислорода и других газов. В конце окислительного периода металл содержит 0,07—0,13% О. Столь высокое содержание кислорода объясняется низкой концентрацией углерода в металле и высокой окислительной способностью шлака. Чтобы не переокислять ванну, стремясь удалить фосфор, хром или марганец, следует подбирать шихту с минимальным содержанием этих примесей.

Сразу же после продувки в ванну присаживают 1—1,5% чугуна. Окисление углерода чугуна сопровождается бурным кипением металла и сходом шлака через порог рабочего окна. Энергичное вскипание ванны способствует ее дегазации. Температура металла в результате присадки чугуна снижается на 20—30° С, содержание углерода не повышается.

В восстановительный период плавки как можно полнее удаляют кислород и серу путем комбинированного — глубинного и диффузионного — раскисления. После скачивания окислительного шлака на зеркало металла дают около 0,25% кускового силикокальция. Одновременно наводят шлак из извести и плавикового шпата. Для ускорения шлакообразования вместе со шлакообразующими присаживают часть молотого ферросилиция. В дальнейшем шлак в течение 20—30 мин раскисляют молотым 75%-ным ферросилицием, иногда силикокальцием. Сталь легируют прокаленным 75%-ным ферросилицием. Растворение его в стали происходит с выделением большого количества тепла и поэтому не сопровождается охлаждением ванны.

Высокое содержание кремния способствует удалению килорода, азота и серы. Поэтому трансформаторную сталь легируют кремнием не в конце восстановительного периода, а в середине. В восстановительный период плавки содержание кислорода снижается до 0,005—0,010%, а серы до 0,008—0,012%. За 5—10 мин до выпуска шлак раскисляют алюминиевым порошком. Перед выпуском шлак содержит 50—55% окиси кальция и не более 0,3-0,6% закиси железа.

Удаление серы и кислорода при слабом перемешивании в крупной печи происходит особенно медленно, кремний с трудом распределяется в объеме ванны, так как, будучи более легким, чем железо, обогащает ее верхние слои. Поэтому при выплавке трансформаторной стали в крупных печах широко применяется электромагнитное перемешивание ванны. Его используют в конце плавления шихты и нагрева ванны, для скачивания окислительного шлака и на протяжении всего восстановительного периода.

Металл выпускают из печи при температуре 1590—1620°С, температура металла в ковше 1570—1590°С, Перед выпуском плавки шлак должен быть жидкоподвижным, основным и раскисленным. При выпуске обеспечивают тщательное перемешивание металла со шлаком. Для этого вначале выпускают большую часть шлака, а затем металл с оставшимся шлаком. Этим достигается дополнительная десульфурация и раскисление металла шлаком в ковше во время выпуска. Содержание серы в металле понижается до 0,003—0,005%.

Иногда при разливке трансформаторной стали в слитках образуются пузыри, а при очень большом перегреве жидкого металла возможно получение рослых слитков. Высокое содержание кремния в стали должно предотвращать выделение окиси углерода при кристаллизации металла. Поэтому пузыри и рослость слитков трансформаторном стали обычно объясняют повышенным содержанием в пей водорода.

При выплавке столь чувствительной к водороду стали сталевар должен особенно внимательно следить за тем, чтобы все материалы были сухими, не должен допускать перегрева металла. Содержание влаги в кислороде, используемом для продувки ванны, не должно превышать 1 г/м3. Ферросилиций должен быть свежепрокаленным. При выплавке трансформаторной стали в 100-г печах содержание водорода в металле, как правило, невысокое и составляет перед выпуском 3,5 см3/100 г, тогда как в печах емкостью 40 г в этот же период среднее содержание водорода колеблется около 4,5 см3/100 г.

Уменьшения содержания газов и повышения плотности слитка, а также улучшения магнитных свойств трансформаторной стали па многих заводах добиваются с помощью вакуумной дегазации металла в ковше перед разливкой. Применение вакуумной дегазации позволяет настолько снизить содержание газов, что даже при выпуске из печи перегретой стали рост слитков наблюдается очень редко. Благодаря этому стало возможным проводить плавку трансформаторной стали более горячо, что способствует более полному обезуглероживанию и десульфурации трансформаторной стали.