» » Выплавка чугуна в электрических печах
29.04.2015

Электрические печи для выплавки чугуна преимущественно распространены в странах, располагающих дешевой гидроэлектроэнергией и не имеющих запасов коксующихся углей (Швеция, Норвегия, Италия, Швейцария, Канада, Япония, отдельные районы США).
В Норвегии, например, весь чугун выплавляют только в электроне чах; в Швеции выплавка чугуна в электропечах составляет примерно пятую часть от общего производства чугуна. Наиболее крупные печи (завод Mo и Рана в Норвегии) имеют производительность до 200 т/сутки и мощность 18—20 тыс ква.
Электрическая печь имеет низкую шахту, не закрытую сводом, через который вставлены три самоспекающихся электрода (рис. 17), перемещающиеся гидравлическим механизмом. Регулировка погружения электродов автоматическая.
Шихту загружают через воронку, рукава и отверстия в своде, газ образующийся в печи, отбирают из-под свода через боковые отверстия в верхней части корпуса печи. После очистки газ используется в качестве топлива.
Выплавка чугуна в электрических печах

Для выплавки чугуна в электрических печах используют самые разнообразные руды и низкосортные виды топлива, преимущественно коксик, а также антрацит и бурый уголь. Возможна переработка руд с повышенным содержанием серы, в том числе и пиритных огарков, которые не пригодны для обычных доменных печей.
В качестве флюса используют известняк или известь; применение известняка связано с расходом электроэнергии на его разложение.
Из-за небольшой высоты шахты необходимо тщательно подготавливать шихтовые материалы, чтобы обеспечить максимальную реакционную поверхность, а следовательно, и высокие скорости реакций. Шихтовые материалы измельчают (до 5—15 мм), сортируют по крупности, дозируют и перемешивают. Целесообразно применять брикеты из железорудных концентратов с угольной или коксовой мелочью, а также окатыши.
Процесс плавки в электропечах по сравнению с обычными доменными процессами имеет ряд характерных особенностей.
В отличие от доменной печи в низкошахтных электропечах теплообмен между горячими газами и шихтовыми материалами имеет вспомогательное значение. Основное количество тепла в электропечи выделяется электрической дугой под расплавом, непосредственно в расплаве и в слоях шихты, соприкасающихся с электродами; только вышележащие слои шихты нагреваются путем теплообмена с поднимающимися горячими газами.
Изменяя электрический режим, можно регулировать распределение тепла между различными горизонтами электропечи, что более существенно влияет на развитие и скорость тех или иных физико-химических процессов, чем в доменной печи.
В электропечи создаются условия для более благоприятного протекания ряда процессов. Восстановительные реакции, процессы образования чугуна и шлака, удаление вредных примесей протекают с большими скоростями, особенно в зонах электрических дуг, где развиваются наиболее высокие температуры.
Окислы железа восстанавливаются в электропечах в основном прямым путем — с участием твердого углерода; реакции непрямого восстановления развиты слабо из-за малой высоты зоны умеренных температур и малого количества газов; они протекают только в самых верхних горизонтах и на периферии колошника. В связи с этим газовая фаза содержит большее количество окиси углерода. Соотношение между CO и CO2 в электропечах достигает 5, в то время как в доменных печах оно равно 3. Для колошникового газа также характерно высокое содержание окиси углерода (72—80%) и малое содержание азота (1—2%).
Получение тепла за счет электроэнергии приводит к уменьшению расхода восстановителя примерно на 50% по сравнению с обычным его расходом при доменной плавке. В результате резкого снижения расхода восстановителя уменьшается расход флюсов и выход шлака и облегчаются условия получения малосернистых чугунов.
Получению малосернистых чугунов благоприятствуют также высокие температуры процесса и связанная с этим возможность работы на высокоосновных шлаках.
Кроме того, высокий температурный режим содействует более сильному улетучиванию фосфора, поэтому чугун, полученный электроплавкой, содержит несколько меньше фосфора, чем доменный чугун.
В электрических печах выплавляют чугуны разнообразных марок — от передельного до литейного, причем переход от выплавки чугуна одного сорта к выплавке чугуна другого сорта может быть осуществлен значительно легче, чем в доменных печах.
Основные недостатки электрических печей — их невысокая производительность (до 200 т/сутки) и значительный расход электроэнергии (2200—2500 квт*ч/т чугуна при расходе восстановителя 350—400 кг/т чугуна). Использование частично восстановленной и подогретой. Шихты (например, во вращающейся печи, примыкающей к электропечи) дает возможность снизить расход электроэнергии до 1500—2000 квт*ч/т, сократить расход восстановителя до 250 кг/т и повысить производительность электропечи на 30—50%.
Электроплавка чугуна экономически рентабельна при наличии дешевой электроэнергии и местного низкосортного топлива и руд. Электродоменный процесс становится экономичнее коксодоменного, когда себестоимость 1 квт*ч электроэнергии меньше стоимости 1 кг металлургического кокса.
В условиях России электрические печи для выплавки чугуна могут найти распространение в ряде районов Восточной Сибири благодаря наличию мощной энергетической базы. Для широкого распространения электродоменного процесса необходимо создание электропечей с производительностью до 1000—1500 т/сутки.