Производство стали в электропечах

ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ

Производство стали в электропечах от­носится к области техники, именуемой общим понятием «электрометаллур­гия». По сути электрометаллургия ох­ватывает все промышленные способы получения металлов и сплавов с помо­щью электрического тока (в сталепла­вильных электропечах, в руднотерми-ческих печах, в агрегатах электрохими­ческих производств и др.). Чаще всего под словом «электрометаллургия» по­нимают отрасль техники, в которой стали и сплавы получают с использова­нием электрической энергии как ис­точника тепла, а с понятием «электро­печь» связывают соответствующий аг­регат для получения стали и сплавов.

Принятая классификация пла­вильных электрических печей (или просто электропечей) основана на главном признаке — способе превра­щения электрической энергии в теп­ловую. В соответствии с этим электро­печи для плавки металлов можно раз­делить на несколько групп.

17.1.1. Печи сопротивления. В соот­ветствии с известными законами фи­зики при прохождении тока по про­воднику в нем выделяется тепло (ко­личество которого зависит от силы тока и электросопротивления). В ка­честве элемента сопротивления может использоваться сам металл (прямой нагрев) или другой материал (косвен­ный нагрев). Печи такого типа рас­смотрены в гл. 22 (переплавные про­цессы: дуговой переплав, электрошла­ковый переплав).

17.1.2. Дуговые сталеплавильные печи (ДСП). В данных печах преобра­зование электрической энергии в теп­ловую происходит в электрической дуге и выделяемое при этом тепло пе­редается металлу либо с помощью из­лучения (косвенное действие, дуга го­рит между электродами), либо непос­редственно за счет теплопроводности (прямой нагрев, дуга горит между электродом и металлом).

17.1.3. Индукционные сталеплавиль­ные печи. Металл в таких печах нагрева­ется токами, возбуждаемыми в нем пере­менным магнитным полем индуктора.

17.1.4. Плазменные печи. В плаз­менных печах источником тепла слу­жит плазма, получаемая с помощью плазмотронов. Подовые плазменно-дуговые печи (ПДП) по конструкции схожи с обычной ДСП. В ПДП като­дом дугового разряда постоянного тока служат катоды плазмотронов, анодом — обрабатываемый металл. Дуга в ПДП обдувается потоком инер­тного газа (обычно аргона).

Плазменные высокочастотные печи (ПВП) применяют обычно для выращивания монокристаллов и пере­работки чистых веществ.

17.1.5. Электронно-лучевые печи (установки). Преобразование элект­рической энергии в тепловую в дан­ных установках происходит непос­редственно в расплавленном металле как результат соударения с ним элек­тронов, вылетающих из электронной пушки. Переплавляемый металл по­дается в печь в виде расходуемого электрода, слитка, порошка и т.д.; расплавленный металл стекает капля­ми либо в водоохлаждаемый кристал­лизатор — изложницу, либо в тигель. Плавка, происходящая при высокой температуре и глубоком вакууме, ис­пользуется для получения особо чис­тых тугоплавких металлов и сплавов, слитков из стали и сплавов для дета­лей особо ответственного назначения и т. п.

В гл. 22 рассмотрены методы пере­плава в электрошлаковых, дуговых, плазменных и электронно-лучевых пе­чах. Это особая подотрасль металлур­гии, часто называемая «спецэлектро­металлургией». В агрегатах данного типа производится сравнительно не­большое количество металла специ­ального назначения. Возможно, в бу­дущем эти агрегаты, в частности плаз­менные установки, найдут более ши­рокое применение; пока же основная масса электростали, производимой в мире, выплавляется в дуговых печах и под словом «электросталь» понимает­ся именно сталь, выплавленная в дуго­вой сталеплавильной печи (ДСП)¹. Некоторое количество стали и спла­вов выплавляется в индукционных печах.

'В зарубежной технической литературе EAF (от англ. Electric-Arc-Furnace).