Има ритъм в работата на електродъгова пещ, който усвоявате едва след като прекарате известно време в топилния цех. Всяка нагряване следва определена последователност, но разликата между 45-минутно нагряване и 90-минутно нагряване обикновено се свежда до това колко добре изпълнявате основите. Това ръководство ви превежда през всеки етап от процеса на окисление – все още стандартен за повечето цехове – и обяснява не само какво да правите, но и защо е важно.
Процесът на окисление: Все още работната сила
Защо методът на окисление е спечелил своето място
Ако топите въглеродна или нисколегирана стомана, или всъщност всяка друга марка, където контролът на газа и включванията е от значение, ще използвате метода на окисление. Определящата характеристика е специален период на окисление, при който продухвате кислород, отстранявате въглерода и оставяте получения CO2 да мехурчета d"scrubddhhh във ваната. Това действие на пречистване извлича водород, азот и неметални включвания по начин, който никоя друга част от процеса не може да постигне.
Ще проведете окислителна топлина, когато:
- Произвеждате въглеродна или нисколегирана стомана
- Стоманата се нуждае от строг контрол на газа и включванията
- Вашият скрап е със смесен или неизвестен състав (така че се нуждаете от почистване, което осигурява окисляването)
- Отстраняването на фосфор и сяра е задължително
Шестстепенната последователност
Всяка окислителна топлина следва един и същ скелет:
Ремонт на пещ → Зареждане → Топене → Окисление → Редукция → Нарязване на резба
Всеки етап има различна задача. Нека ги разгледаме по ред.
Етап 1: Ремонт на пещ
Защо не можете да пропуснете това
Фугата на пещта понася удари при всяка топлина - термичен шок, механично въздействие от зареждането, химическо въздействие от шлаката и дъгова радиация през целия ден. Ако не се ремонтира систематично, ще загубите дъното, ще прогорите стена или ще пропуснете отвор за крана. Нито един от тези ремонти не е евтин.
Добрата практика за ремонт прави няколко неща едновременно:
- Поправя повредените зони, преди да се превърнат в повреди
- Поддържа формата на огнището, така че дълбочината на разтопения басейн да остане постоянна
- Запечатва пукнатини, които биха позволили на разтопена стомана да проникне в корпуса на пещта
- Удължава живота на кампанията, за което отива вашият огнеупорен бюджет
Как да го направим правилно
Време. Направете го, докато облицовката е все още гореща. Остатъчната топлина помага за синтероването на ремонтния материал на място. На практика е желателно ремонтът да се извърши в рамките на 10 до 15 минути след почукването. Много по-дълго време и облицовката ще се охлади достатъчно, така че ремонтният ви материал няма да се синтерова правилно.
Материали. Електродъждовните фурни на магнезиева основа използват магнезит (MgO) или доломит (MgO·CaO) със свързващо вещество – катран или водно стъкло. Едри частици за големи ремонти, фин прах за детайлна работа.
Методи. Имате опции в зависимост от ситуацията:
- Хвърляне на ремонтния материал върху горещата точка и оставяне на топлината да се синтерова – бързо, грубо и фино за незначително износване.
- Закърпване с инструмент за локализирани повреди.
- Горещо напръскване — пръскане на огнеупорна смес върху стените с помощта на тръба. Това е съвременният стандарт за всичко, което е отвъд точковите ремонти. Бързо е, покрива равномерно големи площи и работи с топлината на пещта.
Какво да наблюдавате. Отворът за крана и линията на шлаката са зоните с най-голямо износване. Проверявайте ги при всяко затопляне. Поддържайте ремонтните слоеве под около 30 до 50 мм на нанасяне – ако са твърде дебели, те няма да се синтероват правилно, преди да заредите отново.
Етап 2: Зареждане
Правилата, които наистина имат значение
Начинът, по който зареждате скрапа, определя как ще протече цялата ви топлина. Лошото разположение на кофата означава образуване на мостове, бавно топене и загуба на време.
Принципите са ясни:
- Плътността е от значение. Искате дъгата да проникне в заряда, а не просто да танцува върху него.
- Разпределете, не се струпвайте. Натрупването на всички тежки отпадъци на едно място създава студено място, което отказва да се топи.
- Тежък отдолу, лек отгоре. Звучи очевидно, но постоянно се нарушава. Долен слой: тежки отпадъци. Среден: среден. Горен: леки отпадъци и рохкав материал.
- Сложете добавките си. Вар, кокс, рекарбюризатор - разпръснете ги в кофата, не всички на една купчина.
Как модерните магазини таксуват
Доминират два метода.
Повечето сервизи използват зареждане с отварящ се покрив. Повдигнете покрива, отворете го, пуснете кофата. Бързо, гъвкаво и можете да виждате какво правите. Повечето загрявания се нуждаят от две или три кофи.
Consteel (непрекъснато зареждане) е съвсем различно нещо. Скрап се подава непрекъснато отстрани на пещта по конвейер, докато се топи. В комбинация с ексцентрично дънно нарязване (EBT), това ви позволява да работите практически без прекъсване. Дъгата никога не се изключва. Загубите на топлина рязко намаляват. Електропреносната мрежа също го предпочита, защото натоварването е по-стабилно. Компромисът е капиталови разходи и сложност на процеса, но за цехове с висока производителност е трудно да се надмине.
Колко да таксувате
Капацитетът на пещта и мощността на трансформатора определят горната граница. Стремете се към 85 до 110 процента от номиналния капацитет в разтопената течност. Ако не напълните достатъчно, ще загубите капацитет на трансформатора. Ако препълните, ще получите късо съединение или ще се разлеете.
Когато определяте пропорциите на кофата, помислете за:
- Какви видове скрап имате и тяхната плътност
- Дали включвате горещ метал (и колко)
- Как изглежда вашият инвентар за върнати сплави
- Откъде започват вашите въглерод, фосфор и сяра
Етап 3: Топене
Защо този етап ви струва най-скъпо
Периодът на топене е периодът, в който от 50 до 60 процента от времето ви от едно до друго изчезва и се изразходва от 60 до 70 процента от електроенергията ви. Ако търсите повишаване на производителността, това е първото място, където да потърсите.
Етапът на топене има четири отделни фази и всяка от тях изисква различно боравене.
Дъговият удар
Включване на захранването. Електродите падат. Те докосват скрапа, токът тече, след това се повдигат и дъгата се запалва. В тези първи минути дъгата е напълно оголена – тя се разпространява право нагоре към покрива ви и странично към стените ви. Използвайте по-ниско напрежение тук. Някои оператори добавят кокс или скрап от електроди в зоната на запалване, за да стабилизират дъгата. Това е малък детайл, който се отплаща през живота на покрива.
Образуване на сондаж
Дъгата изгаря в скрапа, създавайки дд ...
Образуване на разтопени басейни
С топенето на скрапа, ваната ви расте. Сега добавете първата партида вар. Искате шлаката да покрие ваната възможно най-скоро – тя намалява поемането на газ, намалява загубите на топлина и започва отстраняването на фосфор. След като ваната е достатъчно дълбока, започнете да продухвате кислород. Това ускорява топенето и ви въвежда в окислителния период по-бързо.
цялостно топене
След като се създаде солидна вана, увеличете кислорода и включете кислородно-горивните горелки, ако имате такива. Продължавайте да регулирате основността и течливостта на шлаката, за да сте готови, когато започне периодът на окисление. Добре подготвената вана в края на топенето означава кратък и чист период на окисление.
Изстискване на времето от стопилката
Няколко неща, които всъщност движат иглата:
- Добро разположение на кофата за минимизиране на времето за сондиране
- Кислородно-горивна помощ за нагряване на скрапа, до който дъгата не може да достигне
- Пенообразувайте шлаката възможно най-рано, за да уловите топлината от дъгата във ваната
- Дръжте покрива затворен. Всеки път, когато го отваряте, отделяте топлина. Планирайте допълненията си така, че да не се натрупва излишно вредното му отваряне.
- Съобразете кривата на мощността си с вашата. Работата с максимална мощност, когато дъгата е напълно открита, просто ще ви навреди. Научете оптималния профил на мощност на вашата пещ за всеки етап.
Етап 4: Окисление
Какво всъщност правите тук
Периодът на окисление е моментът, в който се извършва тежката металургична работа. Имате пет различни задачи:
Дефосфоризация — получаване на фосфор под спецификацията (обикновено ≤0,025%).
2. Декарбонизация — продухване на кислород, добавяне на въглерод към целта.
3. Отстраняване на газа — оставете мехурчетата от CO да изчистят H₂ и N₂ от банята.
4. Отстраняване на включвания — мехурчетата от CO2 пренасят включвания на повърхността.
5. Повишаване на температурата — реакцията C–O е екзотермична; всеки 0,01% въглерод, който отстраните, повишава температурата на банята с около 2–3°C.
Дефосфоризация: Извличане на фосфор
Премахването на фосфор е игра на химия на шлаката. Необходими са ви четири неща:
- Висока основност. Стремете се към съотношение CaO/SiO₂ от 2,5 до 4,0.
- Оксидираща шлака. FeO в шлаката трябва да бъде от 15 до 25 процента. Без него фосфорът остава в метала.
- Понижете температурата по-рано. Разпределението на фосфора благоприятства шлаката при по-ниски температури. Започнете дефосфоризирането, докато ваната е все още сравнително хладна, след което отстранете богатата на фосфор шлака, преди да я нагреете за декарбонизация.
- Достатъчно шлака. Ако намалите обема на шлаката, ще ограничите количеството фосфор, което шлаката може да абсорбира.
Практически съвет: започнете да образувате шлака с висока алкалност и високо съдържание на железни оксиди в края на периода на топене. Започнете да премествате фосфора рано. След като го извадите, отстранете шлаката, преди да започнете интензивно обезвъглеводоване. Ако не го направите, фосфорът ще се върне обратно от шлаката в метала, когато химичният състав на шлаката се промени по време на обезвъглеводоването. Това е класическа грешка и е напълно избегната.
Декарбонизация: кипене на CO2
Продухването с кислород намалява въглерода. Образуваният CO2 газ създава енергично кипене – и това кипене прави нещо повече от просто отстраняване на въглерода. То разбърква ваната (хомогенизира температурата и химичния състав), изнася водород и азот, докато мехурчетата се разпукват на повърхността, и пренася включванията към шлаката, където се абсорбират.
Няколко насоки:
- Декарбонизирайте с поне 0,2%, ако искате ползата от пречистването на газа. Символични 0,05% декарбонизация не правят кой знае какво.
- Контролирайте скоростта на духане. Ако е твърде агресивно, ще изпръскате разтопена стомана от пещта. Ако е твърде плахо, кипенето ще бъде неефективно.
- Следете крайната си точка. Вземете проба, преди да си помислите, че сте готови. Ако пробата е под допустимата граница, ще нарежете резба на високовъглеродна стомана. Ако пробата е над допустимата граница, ще трябва да рекарбонизирате – което работи, но ви струва време и сплав.
Управление на температурата при окисляване
Искате да излезете от окислителния период на около 10 до 20°C под температурата на изпускане. Защо? Защото редукционният период включва добавяне на сплави и дезоксидатори, а това е ендотермично. Вашата баня ще се охлади малко. Излизането от окислението при приблизително 1550 до 1600°C (в зависимост от степента) обикновено ви поставя в правилната позиция.
Отстраняване на шлака
След като окислението приключи, извадете тази окислителна шлака. Цялата. Тя е пълна с фосфор и железен оксид и ако остане в пещта по време на редукцията, ще работи срещу вас - рефосфоризация, реокисление, всичко това. Бързо отстраняване, след което направете нова редуцираща шлака възможно най-бързо.
Етап 5: Намаляване
Четирите задачи на редукцията
Периодът на редукция е моментът, в който завършвате стоманата:
Дезоксидация — свалете разтворения кислород до най-ниското възможно ниво.
2. Десулфуризация — под добре поддържана редуцираща шлака.
3. Легиране — добавете легиращи елементи, за да постигнете желания химичен състав.
4. Регулиране на температурата — достигнете желаната температура на наливна вода.
Дезоксидация: Комбинирано утаяване + дифузия
Съвременната практика използва и двата механизма. Веднага след отстраняването на шлаката, добавете силен дезоксидатор (алуминий, силиций-манган) директно към откритата вана. Това е утаително дезоксидиране - бързо, освобождава кислорода бързо. След това пригответе редуцираща шлака (бяла шлака или карбидна шлака) и я поддържайте. Шлаката постепенно извлича повече кислород от ваната чрез дифузионно дезоксидиране. Комбинацията ви осигурява по-чиста стомана, отколкото при използване на всеки от двата метода поотделно.
Бялата шлака (на основата на CaO, с ниско съдържание на FeO, изглежда бяла) и карбидната шлака (съдържа CaC₂, изглежда сиво-черна) са способни на това. Бялата шлака е по-често срещана. Карбидната шлака има по-силна дезоксидираща способност, но е по-трудна за поддръжка.
Десулфуризация
Сярата се отделя под:
- Висока основност (≥3.0)
- Ниско съдържание на FeO (≤1% — ето защо е необходима добра редукционна шлака)
Висока температура (благоприятства кинетичната реакция)
- Добро разбъркване (поддържа стоманата и шлаката в контакт)
Под бялата шлака можете да извлечете от 50 до 70 процента от сярата. Добре проведената редукция може да ви сведе до под 0,02% S в крайната стомана.
Легиране: Добавяне на елементи в правилния ред
Не всички сплави са еднакви по отношение на риска от окисляване. Правилото е: добавете здравите елементи рано, а лесно окисляващите се късно.
Примери за риск от окисляване Кога да се добави
Ниско (възстановяване ~100%) Никел, феромолибден, мед Край на окислението или ранна редукция
Умерен фероманган, ферохром, феросилиций След предварително дезоксидиране при редукция
Високо съдържание на алуминий, феротитан, феробор 5–10 минути преди докосване
Много високо / специално боравене Редкоземни елементи В черпака по време на нарязване на резба
След като добавите сплави, разбъркайте ваната и вземете проба. Проверете химичния си състав, преди да почукате. Повторното вземане на проба е по-евтино, отколкото да пропуснете целта си.
Контролиране на температурата на чешмата
Температурата на водата от крана зависи от вида метал, метода на леене и какво следва (LF? Машина за непрекъснато леене? Слитък?). Измерете температурата. Ако е горещо, можете да изключите захранването и да изчакате или да добавите малко скрап, за да охладите ваната. Ако е студено, включете захранването – внимателно, защото студената вана, която нагрявате в края на редукцията, е вана, която поема повече замърсявания от включвания от дългото време на задържане.
Етап 6: Потупване
Кога да докоснете
Не докосвайте, докато не сте сигурни:
- Химията е на ниво (или по-добре, на нивото на вашата вътрешна цел)
- Температурата е на изискваната температура за изпускане
- Задържали сте редуцираща шлака поне 10 минути (време за поддържане на бяла шлака)
- Ваната е добре деоксидирана
Как да потупвате
Съвременните електродъгови печки използват ексцентрично дънно изпускане на резба (EBT). При накланяне на пещта стоманата изтича през долния ексцентричен отвор за изпускане на резба, а шлаката остава предимно в пещта. Това е фундаментално по-добър дизайн от стария чучур - по-малко пренасяне на шлака, по-малко механично напрежение върху пещта, по-бързо изпускане на резба.
По време на изпускането на газ, добавете последния си дезоксидатор (обикновено алуминиева тел) към струята на кофата. След като топлината е изпусната, наклонете се назад, проверете облицовката си и се пригответе за следващото изпускане на газ.
Два алтернативни процеса, които си струва да знаете
Методът без окисление (зареждане)
Пропуснете изцяло периода на окисление. Разтопете шихтата и след това преминете директно към редукция. Предимства: кратък цикъл (20 до 30 процента по-бърз от окислителните нагреватели), ниска консумация на енергия и практически 100 процента възстановяване на сплавта (нищо не се окислява). Недостатъци: не можете да премахнете фосфора, не можете да пречистите газ и включвания с CO2 варене и се нуждаете от чист скрап с известен състав. Този метод работи добре, когато топите скрап с известен клас в същия клас - например скрап от неръждаема стомана в неръждаема стомана.
Методът на връщане на кислород
Хибрид. Използвайте връщания от сплавта като основна шихта, разтопете ги, след което направете кратко кислородно продухване - само 0,1 до 0,3% обезвъглеродяване. Получавате кратко кипене на CO2 за отстраняване на газ и включвания, но не окислявате значително количество от скъпите легиращи елементи. Това е стандартният подход за неръждаеми и бързорежещи инструментални стомани, където е необходимо почистване от окисление без загуба на сплав.
Основни срещу киселинни пещи
Защо основното доминира
Базовите електродъгови пещи (магнезитова или доломитна облицовка, шлака на основата на CaO) могат да дефосфоризират и десулфурират. Тази единствена способност решава въпроса за повечето цехове. Базовите пещи могат да обработват скрап с високо съдържание на фосфор, могат да произвеждат чиста стомана и могат да покриват практически всякакъв клас стомана.
Да, базовите огнеупорни материали струват повече и животът на кампанията е по-кратък от тези на киселинните. Но гъвкавостта на процеса си заслужава. Базовите пещи представляват над 90 процента от всички работещи електродъгови печки.
Където все още съществува киселина
Киселинните пещи (силициева облицовка, SiO₂ шлака) не могат да дефосфоризират или десулфурират. Вашият скрап е по-добре да е чист. В замяна получавате бързо повишаване на температурата, дълъг живот на облицовката и кратки нагрявания. Няколко леярни все още използват киселинни електродъгови пещи за специфични приложения на леене, но за стоманодобивните заводи това е все по-рядък избор.
Температура и шлака: Скритите лостове
Контрол на температурата чрез топлина
Температурата управлява целия процес. Твърде студено е и реакциите спират, шлаката няма да тече и сплавите няма да се разтворят. Твърде горещо е и ще разядете облицовките, ще поемете газове и евентуално ще повредите формата на машината за непрекъснато леене, ако захранвате директно с материал.
Ето какво е предназначено за опитни топители:
Температурен диапазон на сцената
Край на топене 1500–1550°C
Окисление 1550–1650°C
Редукция 1550–1650°C
Нарязване на резба 1580–1680°C (в зависимост от класа)
Основи на контрола на шлаката
Шлаката понякога се нарича ддддхх третият елементддддхх на производството на стомана и това не е преувеличение. Вашият контролен списък за контрол на шлаката:
- Основност: 2,5–4,0 при окисление, 3,0–4,0 при редукция
- Обем на шлаката: 2–5% от теглото на разтопената стомана
- Течливост: Регулирайте с флуоршпат, но не прекалявайте
- Окислителен спрямо редукционен характер: Високо съдържание на FeO при окисление, ниско съдържание на FeO при редукция. Този преход – отстраняване на чиста шлака, последвано от прясна редуцираща шлака – е най-важното действие в целия период на редукция.
- Дълбочина на пенеста шлака: В UHP пещите е необходим слой шлака от 1,5 до 2 пъти дължината на дъгата. Това заравя дъгата и защитава стените.
Всеки оператор на електродъгово-печна печка разработва свой собствен ритъм и свои собствени правила. Основите обаче са едни и същи навсякъде: спазвайте периода на окисление, поддържайте шлаката си и никога не съкращавайте основните неща. Технологията продължава да се развива – кислородно-горивна обработка, автоматизация на пенлива шлака, непрекъснато зареждане – но основната последователност не се е променила от десетилетия, защото работи.
