WYŁOŻENIE PIECA ŁUKOWEGO:

- zasadowe

- kwaśne (rzadko stosowane): pojemność do 150Mg, moc elektryczna do 42MW

WYTAPIANIE STALI W PIECU ŁUKOWYM MOŻE BYĆ:

- z pełnym świeżeniem i ściąganiem żużla, tj. utlenianie C i P oraz Cr, Mn, V i in.

Produkcja głównie stali niestopowych i stopowych z pierwiastkami nie utleniającymi się podczas świeżenia, np. Ni, Mo

- odzyskowe, tj. bez j.w. (przetapianie złomu).

Produkcja stali stopowej ze składnikami łatwo utleniającymi się, np. Cr, Ti, V

ŚWIEŻENIE STALI

Wypalanie-utlenianie C do żądanej il. %; tlen pochodzi z rudy Fe; powstaje CO wg reakcji

[C]+[O]={CO}Ⴍ

Świeżenie stali nazywa się też gotowaniem !

Świeżenie to też utlenianie Si, Mn, P, S

PROCES WYTAPIANIA STALI W PIECU ŁUKOWYM METODĄ ŚWIEŻENIA

1. ładowanie wsadu stałego

2. roztapianie wsadu

3. świeżenie w celu usunięcia - wypalania - obniżenia zawartości C, P, Si, Mn, V i in. przez dodanie (rudy Fe, zendry, tlenu); czas = 10 - 15 min

4. gdy P<0,02%, usunięcie żużla po świeżeniu i podanie nowego żużla (CaO+CaF2)

5. odtlenianie dyfuzyjne żużlem białym lub karbidycznym** i odsiarczenie przez żużel

6. usunięcie żużla po odtlenianiu

7. wprowadzenie dodatków stopowych, jeśli stal jest stopowa; jeśli nie, to nie ma tej operacji

8. spust stali (staliwa) do kadzi

9. dodatkowe odtlenianie w kadzi tzw. odtlenianie osadowe

** ODTLENIANIE DYFUZYJNE (ad.5)

- dokładne odtlenianie żużlem białym lub karbidycznym,

- przebiegałoby bardzo wolno ok. 1,5 - 2h w warunkach równowagi:

ale jeśli zmniejszymy stęż. w żużlu (FeO), to [FeO] z metalu będzie przechodzić do żużla,

- zmniejszenie (FeO) odbywa się przez łączenie FeO z mieszankami odtleniającymi, np. C lub Si z Fe-Si

A) pod białym żużlem,

żużel biały - CaO : CaF2 : C = 12 : 2 : 1 (dużo wapna CaO)

C - zmielony koks lub grafit

Reakcje odtleniania dyfuzyjnego:

(C) + (FeO) Ⴎ [Fe] + {CO} żużel bieleje przez redukcję

(C) + (MnO) Ⴎ [Mn] + {CO} (FeO) i (MnO)

B) pod żużlem karbidycznym (węglowym)

CaO : CaF2 : C = 3 : 1 : 1 więcej węgla

(CaO) + 3(C) Ⴎ (CaC2) + {CO}

(CaC2) + 3(FeO) Ⴎ 3[Fe] + (CaO) + 2{CO}

ODSIARCZANIE TYM SAMYM ŻUŻLEM:

[FeS] + 2(CaO) + (CaC2) Ⴎ 3(CaS) + 3[Fe] + 2{CO}

unoszący się do góry {CO} sprawia wrażenie, że metal się gotuje i miesza bardzo intensywnie! (CaC2) - karbid

ODTLENIANIE OSADOWE

za pomocą pierwiastków o dużym powinowactwie do tlenu:

Si, Mn i Al stosowanymi jako tzw.

ŻELAZOSTOPY ODTLENIAJĄCE

Fe-Si, Fe-Mn, Fe-Mn-Si lub czyste Al

[Mn]+[O]Ⴎ(MnO) Tt=1778oC Ⴏ

[Si]+2[O]Ⴎ(SiO2) Tt=1710oC Ⴏ

2[Al]+3[O]Ⴎ(Al2O3) Tt=2051oC Ⴏ

TEMP. STALI ၾ 1650OC ; zatem tlenki są prawie w stanie stałym (duża gęstość) i w części osiadają na dnie kadzi Ⴏ

WYTOP STALI W PIECU INDUKCYJNYM

ELEKTRYCZNE PIECE INDUKCYJNE:

• BEZRDZENIOWE (TYGLOWE)

• RDZENIOWE

NAPIĘCIE ZASILAJĄCE:

• NISKIEJ (sieciowej) CZĘSTOTLIWOŚCI

• ŚREDNIEJ CZĘSTOTLIWOŚCI: 150 - 3000 Hz

• WYSOKIEJ CZĘSTOTLIWOŚCI: do 25000 Hz

BARDZO PRECYZYJNA REGULACJA PRZEBIEGU PROCESU WYTOPU!!!

PRZEBIEG WYTOPU STALI (proces kwaśny)

• Załadunek wsadu (złom, surówka do 15%)

• Żelazostopy i metale stopowe (FeSi, FeCaSi, SiAlMn)

• Materiały żużlotwórcze (głównie ruda Fe, wapno, piasek kwarcowy, fluoryt)

• Materiały nawęglające

EPS = ELEKTOŻUŻLOWE PRZETAPIANIE STALI

(metoda otrzymywania stali o bardzo wysokiej czystości)

Schemat urządzenia

1. Przetapiana elektroda

2. Krystalizator chłodzony wodą

3. Ciekły żużel

4. Ciekły metal

5. Zakrzepła powłoka żużlowa

6. Szczelina powietrzna

7. Wlewek

8. Izolacja

9. Podstawa krystalizatora

10. Woda chłodząca

Rozdrabnianie wtrąceń niemetalicznych:

1- wtrącenia niemetaliczne w elektrodzie,
2- elektroda stalowa, 3- błonka stopionego metalu, 4- wtrącenia w stopionym metalu, 5- stopiony żużel

Kształty tlenkowych wtrąceń niemetalicznych występujące w zależności od stosunku miejscowych stężeń tlenu i odtleniacza Me

ETAPY PROCESU

• Zainicjowanie przepływu prądu przez żużel (procesu) i ustabilizowanie parametrów prądowych

• Roztapianie żużla (3): 30% CaO, 60% CaF2, 10 Al2O3

• Przetapianie elektrody (1)

Ciepło potrzebne do topienia elektrody pochodzi z przepływu prądu przez żużel, który topiąc się nagrzewa się do ok. 2000oC. Od ciepła wytworzonego w żużlu topi się elektroda. Topiąca się elektroda przepływa przez żużel i oczyszcza się (zmniejsza się zawartość S i wtrąceń niemetalicznych).

Elektrożużlowe przetapiania stosuje się do stali stopowych: łożyskowych, kwasoodpornych, żaroodpornych, konstrukcyjnych chromowo-niklowych, np. na łopatki turbin, narzędziowych (np. szybkotnących).

Schemat piec indukcyjnego tyglowego

1. Tygiel

2. Cewka

3. Pokrywa

4. Rynna wylewowa

5. siłownik

Budowa indukcyjnego pieca kanałowego

1. Ciekły metal

2. Wymurówka

3. Kanał

4. Wzbudnik

5. Linie sił pola magnetycznego

WYTAPIANIE STALI W ELEKTRYCZNYM PIECU ŁUKOWYM

3

2

1

6

4

5

ŁUK ELEKTRYCZ.

ELETRODY

GRAFITOWE

POŁOŻENIE ELEKTROD

(widok z góry)

---