Период плавления в дуговой сталеплавильной печи (ДСП)
Украинская Ассоциация Сталеплавильщиков

Период плавления в дуговой сталеплавильной печи (ДСП)

Длительность периода плавления зависит от емкости печи, мощности трансформатора, состава выплавляемой стали, электрического режима и других факторов. Абсолютная продолжительность этого периода изменяется от 0.5 до 4 ч что составляет 1/3 – 2/3, а при последующем внепечном рафинировании и большую часть продолжительности всей плавки.

Расплавление ведут на максимальной мощности трансформатора и при максимальном напряжении на дуге. Лишь в самом начале плавления, когда дуги открыты и расположены высоко (рис. 1) излучение длинных дуг может привести к перегреву футеровки свода и стен, поэтому в первые минуты рекомендуется применять более низкое напряжение. После образования колодцев дуги оказываются экранированными шихтой, что позволяет вести плавление при максимальных значениях напряжения и мощности.

Стадии плавления шихты

Рис. 1 Стадии плавления шихты: а — начало плавления; б — проплавление колодца; в — конец плавления

Работа на самой высокой ступени напряжения в период плавления целесообразна по двум причинам:

  • во-первых, чем выше напряжение, тем при той же мощности меньше сила тока и тем меньше потери в цепи, т. е. тем выше электрический к. п. д.;
  • во-вторых, чем выше напряжение, тем длиннее дуга и тем на большую поверхность шихты распространяется ее излучение.

Если шихта правильно подобрана и уложена, то расположенная сверху мелкая шихта быстро проплавляется и дуги погружаются в шихту, не оказав на футеровку заметного воздействия. В этом случае плавление с самого начала можно вести при максимальной мощности.

Дуги прожигают в твердой шихте колодцы диаметром на 30—40 % больше диаметра электродов. В процессе прожигания колодцев тепловосприятие шихты максимально, так как дуга горит непосредственно в твердой шихте, а боковое излучение дуг воспринимается стенками колодцев. Через 30 - 40 мин, считая от начала плавления, электроды опускаются в крайнее нижнее положение – до поверхности скопившегося на подине жидкого металла (см. рис. 1 в). С этого момента скорость плавления несколько снижается, так как тепло аккумулируется в основном жидким металлом, он перегревается и растворяет твердую шихту. Лишь небольшая часть тепла дуги передается твердой шихте излучением на стенки колодцев.

В процессе плавления происходит окисление ценных примесей, вносимых шихтой. Почти полностью окисляются алюминий, титан, кремний, значительное количество хрома, марганца и других примесей.

После полного расплавления шихты и тщательного перемешивания ванны отбирают пробу металла на полный химический анализ и скачивают 75 % шлака, с которым удаляется значительная часть окислившегося фосфора. В случае получения в первой пробе пониженного содержания углерода шлак скачивают полностью и науглероживают металл коксом или электродным боем. Затем в печь присаживают известь с плавиковым шпатом в количестве 1,5 - 2,0 % от массы металла и после их растворения начинают проведение окислительного периода.

Применение губчатого железа в виде металлизованных окатышей существенно влияет на условия плавления. Вследствие непрерывной подачи окатышей в печь плавление шихты в течение некоторого времени совпадает с ее загрузкой.

Характерным при этом является относительно устойчивое горение дуг и увеличение полезной мощности на 10—15 % по сравнению с плавлением скрапа.

Во время загрузки и плавления окатышей происходит окисление углерода кислородом оксидов железа окатышей. Непрерывное окисление углерода кислородом оксидов окатышей позволяет отказаться от продувки ванны в период плавления кислородом и сокращает продолжительность окислительного периода.