Разработать технологию производства стали марки 22ГЮ (22GU) в ДСП с использованием двух способов интенсификации электроплавки

Сталь в электродуговой печи выплавляется одним шлаковым процессом. В зависимости от метода есть два варианта плавки:
Вариант - с загрузкой шихты на «сухую», очищенный от шлака и остатков металла от предыдущей плавки;
Вариант (базовый) - с грузкой шихты на "болото" общей массой 10-20 т оставшейся части шлака и металла от предыдущей заливки.
Разливку по варианту 1 (на «сухую») проводят после холодного ремонта подины печи в течение первых двух-трех последовательных плавок; Перед заправкой с поверхности подины удаляют остатки шлака и металла. На поврежденные места подины и откосов места перехода подины в стены печи забрасывают сухой магнезитовый порошок, а в случае больших повреждений - порошок с добавкой пека или смолы. Заправку производят заправочной машиной, выбрасывающей через. насадку при помощи сжатого воздуха заправочные материалы, или, разбрасывающей материалы по окружности с быстро вращающегося диска, который опускается в открытую печь сверху.
По второму варианту подину печи осматривают после 20-25 плавок, затем подготавливают печь к плавке. После каждой плавки печь осматривают, состояние облицовки стен, шлакового пояса, сменной центральной части свода, горна, дутьевых фурм (в случае изготовления отливок по варианту 1), стальной выпуск, состояние элементов водоохлаждаемой печи, электрододержателей, линий подачи охлаждающей воды, коротких кабельных сетей.
Расплавление скрапа необходимо вести по возможности скорее и с минимальным расходом энергии. Зачастую длительность его превосходит половину продолжительности всей плавки и при этом расходуется 60-80% всей электроэнергии. Характерной особенностью периода является неспокойный электрический режим печи.
При значительных повреждениях футеровки подины печи рекомендуется места засыпки покрыть слоем извести в количестве 500-600 кг и выплавить одну-две плавки в легком термическом (электрическом) режиме для обеспечения спекания засыпки секций (расчет от 32 000 до 37 000 кВтч при полной заправке, перерыв от 25 до 50 мин.
«Заросшая» подина может быть стравлена добавками песка, железной руды и окалины. Известь в этом случае оседает в печи перед второй корзиной.
Также осуществляется ремонт и обслуживание форсунок обдувом и эркерным выпуском. Порог рабочего окна необходимо очистить от остатков металла и шлака. Шпалу заполняют (сваривают) высушенным или обожженным магнезитовым порошком.
Доломит или порошок рециклированных вторичных огнеупоров фракцией не более 20 мм вводится на начало периода плавки. Визуальным осмотром проверяется состояние огнеупорной футеровки малого купола и при необходимости производится его замена.
Замену и шунтирование электродов производят после опорожнения ванны плавления, при положении печи в положении «О» и после сварки колодцев, после заливки или подвалов. Электроды устанавливаются только на специальную подставку. При шунтировании электродов во избежание прожига подины электроды устанавливают на расстоянии 150-200 мм от «сухой» печи (по визуальной оценке) при нижнем положении электрододержателей.
Проверяют состояние шлангов гидросистемы и системы водяного охлаждения, герметичность их соединений и креплений, а также отсутствие прогаров. Проверяется открытие клапанов подачи воды охлаждаемых элементов и расход воды сливных труб. Кабели также тестируются на короткое замыкание. Бункер для шлака устанавливается под рабочим окном на нулевой отметке под шлакоотводом.
Шихтовка плавок. Погрузка металлошихты, состоящей из металлолома и чугуна, осуществляется с помощью специальных ковшей в два этапа - засыпной (основной) и подвальный. Состав отливок по массе и виду лома должен соответствовать группам марок стали. При загрузке партии в один прием (только заливка) загрузка чугуна производится в последнюю очередь для лома.
При смешивании низкоуглеродистых и легированных марок стали допускается частичная или полная замена лома категории Б ломом категории А. При смешении чугуна с легированным ломом категории Б массовая доля легирующих элементов не должна превышать нижний предел нормы содержание этих элементов в данной марке стали.
Порядок заливки металлического наполнителя и образования шлака. При ведении сталеплавильного процесса по варианту 1 (на «сухом» горне) коксовые фракции 25-40 мм загружают через загрузочное отверстие свода в один ряд до 700 кг и извести в количестве 1-1,5~ соответственно.
При проведении процесса по варианту 2 (с «болотом») сразу после выделения тепла рекомендуется вводить известь от 1,0 до 2,0 т, затем фракцию кокса от 25 до 40 мм в количестве от 400 до 700 кг. Допускается вместо извести использовать известняковый щебень в количестве 0,5-1,5 т.
Допускается вводить кокс (в начальный период растворения засыпки, подвала при расходе 1000-1500 кВтч электроэнергии) в количестве 400-1000 кг. Допускается применение твердых окислителей (железная руда, окисленные окатыши, окалина) в составе закладки в количестве 0,5-2,0 т на 5-2,0 т твердого окислителя. Засыпать металлический наполнитель в топку разрешается только после закрытия дверцы и заполнения канала эркера.
В случае наличия в шихте влажной или маслянистой шихты (подтекание воды или резкое выделение пара и дыма при нависании корзины над печью) перед засыпкой печного шлака необходимо внести дополнительную известь для устранения печных выбросов. добавленное количество до 1,5 тонн.
После просыпания первой партии 5-7 тонн корзина медленно поднимается до тех пор, пока челюсти полностью не откроются после выпуска лома. Этот способ загрузки металлошихты следует тщательно соблюдать зимой во избежание «взрыва» при засыпании металлолома в корзине снегом или наличии льда в ломе.
Перед включением печи порог рабочего окна следует очистить и засыпать магнезитовой или доломитовой мукой. Профиль порога должен иметь форму желоба и не мешать плавному истечению шлака из топки и не ограничивать рабочее пространство манипулятора.
Плавильная шихта Металлическая шихта. Расплавление шихты производится в автоматическом режиме. В автоматическом режиме осуществляется энергетический режим (переключение ступеней напряжения), присадка шлакообразующих и металлизованных окатышей в соответствии с типовым профилем плавки.
Включение оборудования в автоматический режим осуществляется на пульту печи. Допускается расплавление металлошихты в ручном режиме в соответствии с рекомендуемым энерготехнологическим режимом. Запрещается полное проплавление шихты завалки для исключения выбросов металла и шлака из печи при подвалке.
После выхода на 22-25 ступень напряжения и расходования от 1000 до 1500 кВтч электроэнергии производится включение стеновых, дверной и эркерной газокислородных горелок. Суммарный расход природного газа на все горелки и кислорода поддерживается автоматически. Продолжительность работы горелок от 10 до 16 мин.
После проплавления колодцев и расхода 3500 кВтч электроэнергии в печь присаживают известь в количестве от 1,5 до 2,5 т со скоростью 150-200 кг/мин, после расхода 7000-10000 кВтч присаживают кокс фракции от 25 до 40 мм в количестве до 400 кг разовыми порциями до 30 кг. Допускается вместо извести присадка дробленого известняка от 2.5 до 4.0 т порциями от 100 до 150 кг (коэффициент замены 1:1,5).
Подвалка металлошихты. Масса не должна превышать 60 тонн. В случае использования легкого заряда допускается делать подвал из металлолома из двух корзин.
Расплавление подвала. Слияние подвала происходит автоматически. При достижении максимальной активной мощности загораются кислородные горелки на стене, дверях и эркерах. При нагреве лома и образовании «красного пятна» в районе рабочего окна при работе дверной горелки из-за раннего введения манипулятора МАРК-4 в рабочее пространство печи, металлический заряд уравновешивается кислородной фурмой.
Сразу после окончания работы дверной горелки и отключения шихты в рабочее окно вставляется манипулятор МАРК-4 и продувается расплавленная жидкость через манипулятор кислородом с расходом от 1800 до 2400 м3/ч. а в подину печи вдувается расплавленная жидкость производительностью от 1200 до 1500 м3/ч.
При выплавке сталей с предельным содержанием азота до 0,010 % расплавленную жидкость продувают через манипулятор МАРК-4 с расходом 1800 м3/ч. Если продувку расплава с содержанием углерода менее 0,30 % осуществляют либо только манипулятором МАРК-4, либо только комбинированным соплом с интенсивностью 1200-1500 м3/ч. При содержании углерода более 0,30% жидкий расплав продувают через манипулятор МАРК-4 с объемным расходом 1800 м3/ч и через комбинированное сопло с объемным расходом 1200-1500 м3/ч.
В случае отказа манипулятора металл продувается через расходуемую кислородную «фурму» и через комбинированную эркерную фурму.
В отсутствие кислорода можно использовать твердые окислители. После переработки 6000 кВтч их добавляют порциями по 100-150 кг на общую массу 1,0-1,8 т. После проплавления скважин и израсходования 3500 кВтч электроэнергии в печь добавляется до 1,8 т извести. Если используется известняк, то его расход должен составлять от 2,5 до 3,5 т. Вносится плавиковый шпат массой не более 100 кг. В целях экономии извести и повышения долговечности огнеупорной футеровки печей рекомендуется применять обожженный доломит.
Для повышения стабильности горения дуги, защиты футеровки и водоохлаждаемых элементов печи от прямых излучений подача углеродсодержащего материала осуществляется с помощью манипулятора и комбинированной фурмы с расходом 15-30 кг/мин в количестве 300-600 кг на плавку. Углеродистый материал подается таким образом, чтобы шлак сохранялся во вспененном состоянии до окончания плавки. Для беспрепятственного слива первичного шлака из печи через порог рабочего окна печь наклоняют для слива шлака при загрузке не менее 1/3 емкости шлаковыжималки.
Перед отбором металла и шлака из печи прекращают подачу кислорода, углеродсодержащего материала и шлакообразующих материалов. Пробу металла отбирают из пробоотборника типа ПМР (раскислитель) с помощью шомпола. Образец охлаждают на воздухе, образец охлаждают обдувом сжатым воздухом или нагнетаемым воздухом. Образец немедленно отправляется в лабораторию.
Целью данной работы является разработка технологии производства стали марки 22ГЮ (22GU) в ДСП с использованием двух способов интенсификации электроплавки (горячие ГБЖ и жидкий чугун).
 
1. Характеристика стали 22ГЮ
В этом разделе представлены технические, механические и другие характеристики, а также свойства стали марки 22ГЮ. Производство стали осуществляется в виде - стальной круг, стальной квадрат или стальная полоса, в строгом соответствии с ГОСТ и ТУ.
Классификация: Сталь конструкционная низколегированная для сварных конструкций
Применение: применяется при производстве прямошовных электросварных труб диаметром 10 - 530 мм, применяемых для трубопроводов и конструкций разного назначения.

Таблица 1. Химический состав материала 22ГЮ в процентах. ГОСТ 10705 - 80