Николай Глухов - Беседы о физике и технике

Процесс освобождения окатышей от кислорода и восстановления в них железа заключается в том, что газ отнимает кислород от окатышей, при этом вместо окисленных окатышей получают почти чистое железо, а также воду и углекислый газ как отходы производства.

После такого технологического процесса содержание железа в окатышах с 67–70 % повышается до 90–95 %, т. е. окатыши становятся состоящими как бы сплошь из металла — железа. Содержание углерода в полученных металлизованных окатышах составляет от 0,2–0,5 до 2 %. Кроме того, имеется незначительное количество невосстановленных оксидов железа, пустой породы и других примесей. Это облегчает процесс выплавки и получения стали высокого качества и высокой степени чистоты.

Металлизованные охлажденные окатыши непрерывно выгружают в бункер емкостью около 5 тыс. т, где их хранят в инертной атмосфере перед плавкой в дуговых печах. В технологический процесс добавляют стальной лом (30–40 % от массы шихты), который загружают в электропечь в начале процесса.

Окатыши поступают в электропечь 9 (см. рис. 33) емкостью 150 т, где под действием электрической дуги расплавляются, металл очищается от примесей, а затем его разливают ( 10 ). По ходу плавления в печь загружают известь и другие вещества для получения качественной легированной стали требуемого состава. Полученные слитки подогревают в печи 11 и прокатывают на валках 12 .

ЧТО ДАЕТ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРОПЕЧЕЙ?

При традиционном способе «доменная печь — конвертер» можно получить менее ценные виды стали.

По сравнению с другими плавильными агрегатами электропечи обладают рядом преимуществ. В них можно:

а) быстро достигать заданной температуры до 2000 °C и поддерживать ее. Это позволяет вводить в печь большие количества легирующих добавок;

б) создавать окислительную, восстановительную или нейтральную атмосферу, а также вакуум;

в) плавно и точно регулировать температуру металла;

г) получать сталь с низким содержанием серы и др.

В связи с тем что в дуговых печах выплавка стали обходится несколько дороже, чем в мартеновских и конвертерных, они до недавнего времени служили только для выплавки легированных и высококачественных сталей, которые трудно получать в других печах. Однако с увеличением емкости печи снижается и себестоимость полученной стали, а поэтому удельный вес электростали в общей выплавке стали в мире непрерывно растет.

КАК РАБОТАЕТ ЭЛЕКТРОПЕЧЬ?

Источником теплоты в таких печах служит электрическая дуга, возникающая между электродами. Температура дуги превышает 3000 °C.

Общий вид электропечи представлен на рис. 34, а схематическое ее изображение — на рис. 35.

Рис. 34. Дуговая сталеплавильная печь емкостью 200 т

Рис. 35. Схема дуговой электропечи

Плавку стали ведут в рабочем пространстве, ограниченном сверху куполообразным сводом 1 , снизу — сферическим подом 6 , с боков — стенками 2 . Через три симметрично расположенных в своде отверстия в рабочее пространство вводят токоподводящие электроды 9 , которые с помощью специального механизма могут перемещаться вверх и вниз. Электроды изготовляют из углерода в виде цилиндрических секций диаметром от 100 до 610 мм и длиной до 1500 мм. Печь питается от источника трехфазного тока с рабочим напряжением на электродах 100–800 В. Электрическая дуга 5 возникает между электродами и жидким металлом или металлической шихтой. Готовую сталь и шлак выпускают через отверстие 4 и желоб 3 , для этого печь наклоняют. Рабочее окно 7 , закрываемое заслонкой 8 , предназначено для контроля за ходом плавки, ремонта и загрузки материалов.

Под днищем печи устанавливают специальное устройство — вытянутый сердечник ( статор ) с двумя обмотками. Обмотки статора питаются двухфазным током низкой частоты (0,5–2 Гц), с помощью которого в металле создают бегущее магнитное поле. Взаимодействие перемещающегося магнитного потока с наводимыми им в металле вихревыми токами вызывает перемещение металла.

НАВЕРНОЕ, НА ЭТОМ КОНКРЕТНОМ ПРИМЕРЕ МОЖНО СРАВНИТЬ БЕЗДОМЕННУЮ МЕТАЛЛУРГИЮ С ОБЫЧНОЙ?

Эксплуатация Старооскольского электрометаллургического комбината дает возможность сделать некоторые выводы.

Капитальные затраты на производство металлизованных окатышей — более чистого заменителя передельного чугуна — здесь сопоставимы с затратами на производство чугуна в цехах с доменными печами объемом 5000 м 3и меньше. С увеличением единичной мощности печей металлизации новая металлургия по этому показателю не уступит лучшим достижениям традиционной металлургии.

Капитальные затраты в электроплавильных цехах находятся на одном уровне с затратами в современных электросталеплавильных цехах, работающих на металлоломе.

Затраты труда на производство металлизованных окатышей здесь ниже, чем на большинстве металлургических предприятиях страны. Это обусловлено заменой железнодорожного транспорта конвейерным, автомобильным или трубопроводным, исключением коксохимического производства, снижением температуры процесса, отсутствием жидких продуктов плавки — чугуна и шлака — и связанных с ними трудозатрат.

Резко улучшаются условия труда, так как процесс поддается автоматизации и управлению при помощи ЭВМ.

В настоящее время на комбинате управление непрерывным процессом окомкования осуществляют при помощи микропроцессорной техники, успешную работу которых обеспечивают электронщики. Так, технологическим процессом окомкования, металлизации и водоснабжения управляют 13 свободнопрограммированных и 54 жесткопрограммированных микропроцессоров. Технологией сталеплавильного цеха и сталепрокатных станов управляют 51 ЭВМ, 238 свободнопрограммированных и 86 жесткопрограммированных микропроцессоров.

Электрометаллургия оказывает незначительное влияние на окружающую среду. Она практически не загрязняет ее соединениями серы, фенолами, циамидами, пылью — неизбежными спутниками традиционной металлургии.

Повышение качества металлопродукции, увеличение производительности и улучшение условий труда металлургов, хорошая защита окружающей среды, снижение затрат ставят бескоксовую металлургию в число интенсивных способов получения сталей.

Стоит ли здесь говорить о том, что в целом ряде электрических приборов теперь применяют полупроводники?

Едва ли для кого-нибудь это является открытием.

С первых шагов изучения электрических явлений и применения их на практике использовали материалы двух категорий: проводники и изоляторы.