всі ці домішки знаходяться в руді і коксі, і позбутися від них важко. Під час плавки в доменній печі і в мартенівської печі основна частина домішок переводиться в шлак і разом з ним видаляється з металу. Але в тих же домнах і мартенах в метал потрапляють шкідливі елементи з горючих газів і погіршують його властивості. Отримати дійсно високоякісну сталь допомогла електрометалургія, галузь металургії, де метали та їх сплави отримують за допомогою електричного струму. Це відноситься не тільки до виплавці сталі, але і до електроліту металів і, зокрема, розплавлених їх солей - наприклад, витяганню алюмінію з розплавленого глинозему.
Основну масу легованої високоякісної стали виплавляють в дугових електричних печах.
У дугових сталеплавильних печах і плазмодугових печах (ПДП) теплогенерація виникає за рахунок енергетичних перетворень дугового розряду, що відбувається в повітрі, парах розплавляють матеріалів, інертної атмосфері чи іншій плазмоутворюючого середовищі.
Згідно загальної теорії печей М.А. Глінкова дугові сталеплавильні та плазмово-дугові печі являють собою печі-теплообмінники з радіаційним режимом роботи, оскільки енергетичні умови на межі зони технологічного процесу, тобто на дзеркалі ванни рідкого металу, створюють електричні дуги і вогнетривка футеровка робочого простору. Крім цього, в дугових сталеплавильних печах вертикально розташовані графітірованниє електроди створюють нерівномірне випромінювання дуг, залежне від діаметра електродів і параметрів електричного режиму.
За умовами теплообміну між дугами, поверхнями робочого простору і металом, особливостям електрофізичних процесів дугового розряду, енергетичного і електричному режимам всю плавку в дугових печах від початку розплавлення твердої металошихти до зливу рідкого металу ділять на етапи.
Перед початком плавки куполоподібний склепіння печі піднімають, відводять убік і завантажують зверху в піч шихтові матеріали. Потім звід ставлять на місце, через отвори в ньому опускають в піч електроди й містять електричний струм. Чавун, залізний лом та інші матеріали починають швидко плавитися.
У міру оплавлення шихти під електродами і навколо них утворюються "колодязі", в які опускаються дуги та електроди. Настає етап "закритого" горіння дуг, коли плавлення шихти відбувається в "колодязях", знизу шляхом теплопередачі випромінюванням на прилеглі шари шихти і теплопровідністю через шар рідкого металу, що накопичився на подині. Холодна шихта на периферії робочого простору нагрівається за рахунок тепла, акумульованого футерівкою: при цьому температура внутрішньої поверхні футеровки інтенсивно знижується з 1800-1900 до 900 - 1000 градусів Кельвіна. На цьому етапі футерування робочого простору екранована від випромінювання дуг, тому доцільно забезпечити максимальну теплову потужність з урахуванням електротехнічних можливостей пічного трансформатора.
Коли кількості наплавленого рідкого металу буде достатньо для заповнення порожнеч між шматками твердої шихти, електричні дуги відкриваються і починають горіти над дзеркалом металевої ванни. Настає етап "відкритого" горіння дуг, при якому відбувається інтенсивне пряме випромінювання дуг на футеровку стін і склепіння, температура підвищується зі швидкістю до 30-100 градусів Кельвіна в хвилину і виникає необхідність зниження електричної потужності дуг відповідно до тепловоспрінімающіе здатністю футерування.
Сучасні дугові сталеплавильні печі працюють на трифазному струмі промислової частоти. У дугових печах прямої дії електричні дуги виникають між кожним з трьох вертикальних графітірованних електродів і металом. Футероване кожух в дугових сталеплавильних печах має сфероконическим форму. Робочий простір перекрито зверху купольним склепінням. Кожух встановлений на опорній конструкції з гідравлічним (рідше з електромеханічним) механізмом нахилу печі. Для зливу металу піч нахиляють на 40-45 градусів, для скачування шлаку - на 10-15 градусів (в іншу сторону). Печі обладнано механізмами підйому і повороту зводу - для завантаження шихти через верх печі, пересування електродів - для зміни довжини дуги і регулювання потужності, що вводиться в піч. Великі печі обладнані пристроями для електромагнітного перемішування рідкого металу в ванні, системами видалення і очищення пічних газів. Вітчизняні плазмово-дугові печі мають місткість від 0,5 до 200 тонн, потужність - від 0,63 до 125 МВт. Сила струму на потужних і надпотужних плазмодугових печей досягає 50-100 кА. p> Залежно від технологічного процесу і складу шлаків футеровка плазмодугових печей може бути кисла (при виплавці сталі для фасонного лиття) або основна (при виплавці сталі для злитків).
Особливістю конструкції плазмодугових печей з вогнетривкої футеровкою як різновиду плавильних ванних печей дугового нагріву є наявність одного або декількох плазматронов постійного струму і подового електрода - анода. Для збереження атмосфери плазмообразующего газу робочий простір плазмоду...
