Процесс выплавки стали в электрических печах

Обычный металлургический цикл промышленной автоматики – каков он? На первом этапе из обогащенной железной руды выплавляют чугун. Затем из чугуна, уменьшая в нем тем или иным способом содержание углерода, получают сталь.

Качество получаемой стали в первую очередь зависит от примесей. Свойства стали улучшают полезные примеси. Это - никель, кобальт, вольфрам, молибден. Существуют и вредные примеси - фосфор, сера, мышьяк, кислород. Их количество в выпускаемой стали стремятся максимально снизить, потому что они резко ухудшают свойства получаемого продукта. Однако если выплавлять сталь традиционным способом, избежать загрязнения металла просто-напросто невозможно.

А если изменить технологию? Например, выплавлять чугун без доступа кислорода? Но как без кислорода будет гореть металлургическое топливо, кокс? А что если нагревать металл электрическим током высокого напряжения и силы? Плавка электрическим током позволяет производить сталь с почти полным отсутствием вредных добавок.

Для выплавки высококачественной стали используются электродуговые или же электроплазменные печи. Источником тепла в электросталеплавильных печах является горение электрической дуги между двумя электродами. Эти электроды имеют графитовое покрытие. Вместо электродов в электроплазменных печах применяются плазменные горелки (плазмотроны). Наиболее распространены в настоящее время электросталеплавильные печи.

Сам процесс электроплавки начинается с того, что в печь загружают исходные материалы: чугун, металлический лом и шихту. После загрузки на шихту опускаются электроды, на которые подается высокое напряжение и зажигается дуга. Тепло, выделяемое этой электрической дугой, плавит металл и шихту. По мере того, как металл и шихта плавятся, электроды поднимаются, а горение дуги продолжается уже между поверхностью расплавленного металла и электродами.

Внутренняя поверхность электрической печи выкладывается специальным огнеупорным кирпичом. Огнеупорная поверхность отражает тепло, которое выделяется горящей электрической дугой и направляет это тепло на поверхность металла. В результате по мере постепенного расплавления металла потребление печью электрической энергии постепенно уменьшается.

Шихта, расплавляясь, образует шлак, который поглощает углерод и вредные для качества стали вещества. Шлак находится над поверхностью расплавленного металла. По ходу плавки его периодически удаляют. При электроплавке отсутствуют источники вредных примесей. Поэтому выплавляемая в электропечах сталь имеет очень высокое качество. Кроме того, электропечи отличаются высокой экономичностью. Само производство стали в электропечах – это чистое производство в отличие от традиционного металлургического цикла.