Электр доғалы болат өндіру пеші

Электр пештерінде болат өндіру

Электр пештерінде болат қорыту басқа балқыту агрегаттарымен салыстырғанда бірқатар маңызды артықшылықтарға ие. Ең алдымен, пештің жылдам қызуы және температураның 2000°C-қа дейін тұрақты сақталуы жоғары сапалы металл алуға мүмкіндік береді. Сонымен қатар, тотықтандырғыш, қалпына келтіргіш немесе бейтарап атмосфера жасауға, тіпті вакуумда балқытуға болады. Нәтижесінде зиянды қоспалары аз, қасиеттері тұрақты және арнайы талаптарға сай болаттар алынады.

Негізгі артықшылықтар

Жылудың тез жиналуы және жоғары температураның тұрақтылығы.
Атмосфераны басқару: тотықтандыру/қалпына келтіру/бейтарап орта, вакуум.
Жоғары сапалы, арнайы қасиеттері бар, қоспалары аз болат қорыту.

Металлургиялық электр пештері негізінен электр доғалы және индукциялық пештер болып бөлінеді.

Электр доғалы пеш: құрылымы және жұмысы

Құрылымының қысқаша сипаттамасы

Электр доғалы пештің корпусы көбіне цилиндр тәрізді болады және отқа төзімді кірпішпен астарланады. Қабырғасында шихта салатын терезе және дайын болатты ағызатын науа қарастырылған. Төбедегі күмбез тесігі арқылы графиттелген электродтар өтеді. Пеш арнайы механизм арқылы шихта салу және дайын сұйық болат пен қожды құю үшін еңкейтіледі.

Негізгі техникалық көрсеткіштер

Электрод диаметрі: 350–500 мм
Кернеу: 200–600 В
Ток күші: 1–10 кА
Пеш сыйымдылығы: 0,5–300 т

Жылу көзі — электродтар мен шихта аймағында пайда болатын электр доғасы.

Негіздік электр пешінде балқыту режимдері

Болатты көбінесе негіздік электр пештерінде екі тәсілмен балқытады: тотықтандырып және тотықтандырмай.

Тотықтандырып балқыту

Бұл тәсіл көп жағдайда мартендік скрап үдерісіне ұқсас және әдетте көміртекті болат алу үшін қолданылады. Шихта құрамына болат сынықтары, домна шойыны, кокс және 2–3% әктас енгізіледі.

Тотықтандыру кезеңі: кремний, марганец, көміртегі және темір ауадан келетін оттегімен тотығады.
Пайда болған тотықтар әктаспен бірігіп қож түзеді; CaO фосфорды байланыстырады.
Қалпына келтіру кезеңі: болатты қышқылдандыру, күкірттен тазарту және құрамды дәл реттеу жүргізіледі.

Қалпына келтіру реакциялары

Қалпына келтіру үшін әктас, плавик шпаты (CaF₂), ұнтақталған кокс және ферросилиций қосылады. Реакциялар қожда және қож бен металл шекарасында жүреді, соның нәтижесінде металл бөгде қоспалардан тазара түседі.

FeO + C → Fe + CO
2FeO + Si → 2Fe + SiO₂

Қожда кальций тотығы (CaO) көп болғандықтан, күкірттің металдан бөлінуі күшейеді. Сондықтан мартен болаттарында күкірттің ең аз мөлшері шамамен 0,020% болса, электр пештерінде алынған болатта ол әдетте 0,015%-дан аспайды.

Тотықтандырмай балқыту

Бұл тәсіл көбіне легірленген болат алуға қолданылады. Шихта ретінде легірленген болаттарды өндіру мен өңдеу кезінде пайда болатын қалдықтар пайдаланылады. Мұнда үдерістің негізгі мәні — шихтаны балқыту; қажет болған жағдайда түрлі қоспалар қосылып, химиялық құрам нақтыланады.

Индукциялық электр пеші

Жұмыс принципі

Индукциялық пеш корпус ішіндегі тигельден, қақпақтан және сумен салқындатылатын индуктордан тұрады. Индуктор арқылы жиілігі 500–2000 кГц ток өткен кезде, индукция құбылысы арқылы электромагниттік энергия шихтаға беріліп, ол балқу температурасына дейін қыздырылады.

Индукциялық пештердің сыйымдылығы бірнеше килограмнан 5 тоннаға дейін, кейбір жағдайларда 25–30 тоннаға дейін жетеді.

Өнімділік мысалы

1 т балқыту уақыты: шамамен 45 минут
Электр энергиясы шығыны: 1 т болатқа 600–700 кВт·сағ

Доғалы пештермен салыстырғандағы артықшылықтары

Доғаның болмауы көміртегі мен газдары аз металл алуға мүмкіндік береді.
Электродинамикалық күштер сұйық металды араластырып, құрамның біркелкіленуіне және қоспалардың қалқып шығуына ықпал етеді.
Пеш ықшам болғандықтан, арнайы камерада әртүрлі атмосфера немесе вакуум жасау жеңіл.

Қождың рөлі және вакуумда балқыту

Шихта балқығаннан кейін металл айдынына қож төгіледі. Негіздік пештерде қож үшін әктас пен плавик шпаты, ал қышқылдық пештерде шыны сынықтары және SiO₂-і көп материалдар қолданылады.

Қож не үшін қажет?

Металды тотығудан және атмосфера газдарымен қанығудан қорғайды.
Легірлеуші элементтердің жануын азайтады.
Жылу шығынын төмендетеді.

Вакуумда балқыту арқылы газдары мен бөгде элементтері өте аз қорытпалар алуға, сондай-ақ оларды қажетті элементтермен дәл легірлеуге болады.

Болат өндірудің негізгі әдістері

Конвертер әдісі

Конвертер — іші отқа төзімді кірпішпен астарланған болат реторта. Бұл әдісті 1854–1856 жылдары ағылшын инженері Г. Бессемер алғаш қолданған. Алғашқы нұсқаларында конвертерге құйылған сұйық шойын астыңғы жағынан ауамен үрленіп, қоспалар тотығу арқылы шығарылған.

Мартен әдісі

Мартен үдерісін 1865 жылы француз металлургтары Э. Мартен және оның ұлы П. Мартен ұсынған. Мартен пеші — жалынды және регенеративті пеш. Оның балқыту кеңістігінде газ тәрізді отын немесе мазут жағылады.

Электр пештерінде болат өндіру (қорытынды тезистер)

Электр пештері балқыту температурасының тұрақтылығы, атмосфераны басқару мүмкіндігі және вакуумда жұмыс істеу арқылы жоғары сапалы болат алуға жағдай жасайды. Осы себепті электр пештері арнайы және легірленген болаттар өндірісінде кең қолданылады.

Балқыған болатты құйып алу тәсілдері

Балқыту пештерінде алынған сұйық болат әдетте шөміштерге құйылып, көпір кран арқылы болатты құю аймағына жеткізіледі. Шөміштердің сыйымдылығы көбіне 5–250 т аралығында болады.

Ірі өндірістерге тән көрсеткіш

Ірі балқыту пештерінде болат қорытқанда шөміш сыйымдылығы кейде 400 тоннаға дейін жетеді (диаметрі мен биіктігі 6 м-ге дейін).