Studiul tehnologic privind elaborarea oțelului ( T35MoCrNi08 ) destinat realizării unei piese sau a unui ansa mblu de piese realizat de SC UZTEL SA… [627325]

UNIVERSITATEA “POLITEHNICA” DIN BUCUREȘTI
FACULTATEA DE ȘTIINȚA ȘI INGINERIA MATERIALELOR
SPECIALIZAREA
INGINERIE ECONOMICĂ

Proiect de licență

Studiul tehnologic privind elaborarea
oțelului ( T35MoCrNi08 ) destinat
realizării unei piese sau a unui
ansa mblu de piese realizat de
SC UZTEL SA PLOIEȘTI.

Coordonator științific:
Prof. Univ. Habil. Dr. Ing. Ec. Augustin SEMENSCU
Absolvent: [anonimizat]
2018

1

2
CUPRINS

CAPITOLUL 1. ELABORA REA OȚELURILOR ÎN CU PTOARE CU ARC ELECTR IC ȘI ÎN CUPTOARE
CU INDUCȚIE ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………… 4
1.1. CONSTRUCȚIA ȘI FUNCȚIONAREA CUPTORU LUI CU ARC ELECTRIC ………………………….. …………. 4
1.1.1. CONSTRUCȚIA METALICĂ ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. . 4
1.1.2. ZIDĂRIA REFRACTARĂ ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …… 8
1.1.3. INSTALAȚIA ELECTRICĂ ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. . 11
1.1.4. DIMENSIONAREA CUPTORU LUI CU ARC ELECTRIC ………………………….. ………………………….. …………………….. 14
1.1.5. PREGĂTIREA CUPTORULUI PENTRU PUNEREA ÎN F UNCȚIUNE ………………………….. ………………………….. …….. 19
1.2. TEHNOLOGIA ELAB ORĂRII OȚELURILOR ÎN CUPTOR CU ARC ELECT RIC ………………………….. … 20
1.2.1. AJUSTAREA CUPTORULUI ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………………. 20
1.2.2. ÎNCĂRCĂTURA ȘI ÎNCĂRC AREA CUPTORULUI ………………………….. ………………………….. ………………………….. .. 20
1.2.3. Topirea încărcăturii ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. . 22
1.2.3.1. Influența diferiților factor i asupra duratei de topire ………………………….. ………………………….. ……….. 24
1.2.4. METODE DE TOPIRE ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……. 27
1.2.4.1. Metoda de topire cu oxidare complete ………………………….. ………………………….. ………………………….. .. 27
1.2.4.2. Metode de topire cu oxidare parțială ………………………….. ………………………….. ………………………….. …. 28
1.2.4.3. Metoda de topire fără oxidare ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………… 28
1.2.5. CALCULUL ÎNCĂRCĂTURII ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………… 29
1.2.6. AFINAREA – FIERBEREA ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. . 31
1.2.6.1. Folosirea oxigenului la afinare ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………… 31
1.2.7. DESULFURAREA OȚELURIL OR ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………… 34
1.2.8. DEZOXIDAREA OȚELURILO R ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………… 35
1.2.9. ALIERE A OȚELURILOR ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …. 36
1.3. CONSTRUCȚIA ȘI FUNCȚIONAREA CUPTORU LUI CU INDUCȚIE ………………………….. ……………….. 38
1.3.1. CONSTRUCȚIA CREUZETUL UI ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………. 39
1.3.2. INSTALAȚIA ELECTRICĂ ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. . 41
1.4. TEHNOLOGIA ELAB ORĂRII OȚELURILOR ÎN CUPTOR CU INDUCȚIE ………………………….. ………… 42
CAPITOLUL 2. TEHNOLO GIA DE ELABORARE A O ȚELURILOR ÎN CADRUL S C UZTEL SA ………. 45
2.1. PREZENTAREA TEH NOLOGIEI DE ELABORAR E ÎN CUPTOR CU ARC E LECTRIC ÎN CADRUL SC
UZTEL SA ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………….. 45
2.1.1. SCOP / DOMENIU ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………… 45
2.1.2. PROCEDURA / CONDITII TEHNICE ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………… 45
2.1.3. CUPTOR UL ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………. 45
2.1.4. MATERII PRIME ȘI MATE RIALE ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………….. 46
2.1.5. AJUSTAREA ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………….. 51
2.1.6. ÎNCARCAREA CUPTORULUI ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………….. 52
2.1.7. TOPIREA ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………. 54
2.1.8. AFINAREA (OXIDAREA , FIERBEREA ) ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………. 54
2.1.9. DEZOXIDAREA – ALIEREA ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………………. 55
2.1.10. EVACUAREA ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………….. 58

3
2.2. PREZENTAREA TEH OLOGIEI DE ELAB ORARE ÎN CUPTOR CU I NDUCȚIE ÎN CADRUL SC UZTEL
SA ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …. 59
2.2.1. SCOP/DOMENIU ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………. 59
2.2.2. PROCEDURA ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………. 59
2.2.3. CUPTORUL ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………. 60
2.2.4. MATERII PRIME SI MATE RIALE ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………….. 60
2.2.5. ÎNCARCAREA CUPTORULUI ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………….. 61
2.2.6. TOPIREA ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………. 62
2.2.7. ALIEREA ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………. 62
2.2.8. EVACUAREA ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………. 63
2.3. CONCLUZII PRIVI ND ELABORAREA OȚELUR ILOR IN CELE DOUA AG REGATE IN CADRUL SC
UZTEL SA ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………….. 64
CAPITOLUL 3. CALCULU L TEHNICO – ECONOMIC PRIVIND ELABORAREA OȚELURILOR ÎN
CUPTOR CU ARC ELECTR IC ȘI ÎN CUPTOR CU INDUCȚI E ÎN CADRUL SC UZTEL SA ………………. 66
3.1. PREZENTAREA GEN ERALĂ A UZINEI ………………………….. ………………………….. ………………………….. . 66
3.1.1. DOMENIUL DE ACTIVITAT E ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………. 68
3.1.2. POZIȚIONAREA PE PIAȚĂ ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. 68
3.1.3. ANALIZA SWOT ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………. 69
3.2. CALCULUL PREȚU LUI DE COST PER TONĂ DE OȚEL ELABORAT ÎN CUPTORUL CU ARC
ELECTRICĂ ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………….. 70
3.3. CALCULUL PREȚUL UI DE COST PER TONĂ DE OȚEL ELABORATE ÎN CUPTORUL CU INDUCȚI E
………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……… 72
3.4. CONCLUZII PRINV IND CALCULUL PREȚULU I DE COST PER TONĂ D E OȚEL ELABORAT ÎN
CELE DOUĂ AGREGATE ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………………. 73
3.5. BILANȚUL ECONOM IC ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………… 75
4. BIBLIOGRAFIE ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………. 77

4
Capitolul 1. Elaborarea oțelurilor în cuptoare cu arc electric și în cuptoare cu
inducție

1.1. Construcția și funcționarea cuptorului cu arc electric

Dintre cuptoarele c u arc electric cu acțiune directă, cel mai utilizat este cuptorul de tip
Héroult, acesta fiind alimentat cu curent electric trifazat, având trei electrozi care pătrund prin
boltă. Transformarea curentului electric în căldură se realizează în cea mai mare p arte în arcul
electric, unde temperatura depășește 2500 ℃, iar propagarea căldurii de la electrozi către
încărcătură se realizează direct și prin inducție.
Cuptorul cu arc electric cu acțiune directă s -a impus ca agregat de bază în turnătorii și
oțelării p entru elaborarea oțelurilor, deoarece acestea prezintă anumite avantaje printre care:
− Obținerea unor oțeluri de calitate cu compoziția chimică și temperatură dorită;
− Crearea unei atmosfere slab oxidante, neutră și chiar reducătoare în spațiul de lucru;
− Suplețe și flexibilitate în exploatare;
− Posibilități de mecanizare și automatizare;
− Productivitate mare și randament electric satisfăcător.
Dezavantajul cuptoarelor cu arc electric, îl constituie temperatura neuniformă a băii
metalice, mai ales în cazul cupt oarelor cu capacitate mare, datorită circulației slabe a oțelului în
baie.
În turnătorii, cele mai folosite cuptoare cu arc electric sunt cele capacitatea P=1; 1,5; 3; 5;
8; 10 tone, iar în oțelării se găsesc cuptoare cu arc electric cu capacitate mai mare . Astăzi se
găsesc în funcțiune în oțelării cuptoare cu arc electric cu capacități de 50…300 tone, iar la noi în
țară cele mai mari cuptoare au fost la: Întreprinderea de mașini grele București (IMGB) de 50 t;
Combinatul sidelurgic Hunedoara (20, 50, 100 t), Întreprinderea Oțelul Roșu (50, 100 t);
Combinatul de oțeluri speciale Târgoviște (10, 50, 100 t); Întreprinderea de osii și boghiuri Balș,
Întreprinderea de utilaj greu Iași, Bistrița, Galați , dintre care Întreprinderea de mașini grele
București (IMG B) este încă activă.
Cuptorul cu arc electric cu acțiune directă se compune dintr -o construcție metalică, zidăria
refractară și instalația electrică. El prezintă deosebiri în ceea ce privește căptușeala refractară,
care poate fi bazică sau acidă, deci vom avea cuptor electric bazic și cuptor electric acid.

1.1.1. Construcția metalică
a. Cuva cuptorului
Aceasta se realizează din tablă de oțel (10…30 mm) de formă cilindrică, numită și mantaua
cuvei cuptorului cu diametrul D m, închisă la partea de jos cu un fund tot din tablă care poate fi
drept, tronconic sau de forma unei calote sferice (Fig 1.1)

5

Fig. 1.1. Cuva cuptorului cu arc electric:
1- ușa; 2 – jgheab; f=0,10 D m

Fundul drept și cel tronconic prezintă avantajul că zidăria se execută mai ușor, iar fundul
sub formă de calotă sferică are avantajul că se deformează mai greu, asigurând mai bine dilatarea
și contracția liberă.
Asamblarea mantalei cu fundul cuptorului se face prin sudare, iar în exterior se
consolidează cu nervuri din profile laminate. Ma ntaua trebuie să fie prevăzută cu găuri (10…12mm)
dispuse la distanțe de 150…200 mm pentru îndepărtarea gazelor și umidității rezultate la uscarea
căptușelii cuptorului. Mantaua este prevăzută cu o deschidere pentru ușa de lucru, iar în partea
diametra l opusă cu o deschidere pentru orificiul de evacuare al oțelului.

b. Ușa de lucru

La 700…800 mm deasupra platformei de lucru, în manta se prevede o deschizătură cu
lățimea de 0,30…0,35 D m (când încărcarea se face manual pe ușă) și 0,20…0,25 D m (când încărcarea
se face prin boltă), iar înălțimea se ia circa 80% din lățime.
La deschizătura ușii, de manta se fixează un cadru de oțel turnat, răcit cu apă, pe care se
deplasează ușa. Suprafața cadrului este înclinată cu circa 10  pentru a asigura o închid ere bună a
cuptorului de către ușa propriu -zisă, care constă dintr -un cadru turnat sau sudat cu pereți dubli
pentru circulația apei de răcire. Cadrul ușii este căptușit cu cărămizi de șamotă sau cu masă
refractară ștampată. Ușa este manevrată manual cu pâr ghie și contragreutate la cuptoare de
capacitate mică, sau acționată electromecanic, hidraulic sau pneumatic la cuptoare cu capacitate
mare.

c. Orificiul și jgheabul de evacuare

În mantaua metalică se prevede o deschizătură cu diametrul de 120…150 mm l a cuptoare
mici și de 150×150 mm la cuptoare mari, care se găsește deasupra nivelului băii metalice, diametral
opusă de ușa de lucru. În fața orificiului, prin înșurubare se fixează jgheabul de evacuare, acesta
fiind executat din tablă groasă sau prin turn are, din oțel. Jgheabul are o înclinare de 10…12  în sus
față de orizontală, și se căptușește cu cărămizi de șamotă sau cu un amestec de nisip cuarțos și
silicat de sodiu (la cuptoare electrice acide). Jgheabul de evacuare trebuie să aibă o lungime cât
mai mică pentru a limita contactul oțelului cu aerul, deci răcirea și oxidarea oțelului la evacuare.

6
d. Inelul bolții

Zidăria bolții este susținută de un inel metalic care se poate prezenta sub următoarele forme:

Fig. 1.2. Forme ale inelului bolții :
I=cărămidă de reazem.

− la cuptoarele de capacitate mică se folosesc soluțiile următoare:

a (din porofil U); b (sudat din bandă și corniere); c (cu țeavă de răcire cu apă); d (turnat din oțel cu
perete înclinat pentru a permite dilatarea liberă a zidărie i); e (cu tăblie înclinată și răcire cu apă);

− la cuptoarele de capacitate mare sunt utilizate soluțiile:

f (cu tăblia sudată la exterior); g (cu țeavă de răcire sudată la talpa inelului și cu etanșare cu nisip);
h (cu 3…4 segmenți de reazem circulari s usținuți prin bolțuri de arcuri puternice care preiau
dilatările și contracțiile).
Inelul bolții este indicat să se reazeme pe manta (nu pe zidărie), deci are diametrul egal cu
al mantalei.

e. Mecanismul de basculare

Acesta are o mare importanță pentru o bună funcționare a cuptorului și trebuie să
îndeplinească următoarele condiții:
− să asigure înclinarea lină a cuptorului fără șocuri cu 40…50  spre jgheab și cu
10…20 spre ușa de lucru;
− să permită modificarea vitezei de basculare în funcție de necesit ăți;

7
− să fie amplasat astfel încât să nu fie deteriorat în cazul perforării vetrei.
Mecanismul de basculare se amplasează în partea inferioară a cuptorului și constă din două
tălpi (sanie) pe care cuptorul se sprijină. Forța de basculare se aplică într -un punct între tălpile
saniei de basculare (la cuptoare mai mici) sau se aplică la ambele tălpi (la cuptoare mari) și se
realizează hidraulic (cu apă sau ulei) sau electromecanic.

Fig. 1.3. Tipuri de mecanisme de basculare a cuptoarelor electrice.

În fig ura 1.3 sunt prezentate schematic tipurile de mecanisme de basculare utilizate. În
figura 1.3, a, tălpile rulează pe role, în acest caz ciocul jgheabului de evacuare descrie în timpul
înclinării un arc de cerc și se apropie de axa verticală a cuptorului. Î n figura 1.3, b, tălpile se înclină
pe batiuri orizontale, iar vârful jgheabului se deplasează mult înainte. În figura 1.3, c, tălpile saniei
se înclină pe batiuri curbe, încât vârful jgheabului se deplasează mult înainte, dar mai puțin decât
în cazul prec edent.
Viteza de înclinare este de 1,5 grd/s la cuptoare mici și de 0,4…0,8 grd/s la cuptoare mari.

f. Dispozitive de susținere -prindere și manevrare a electrozilor

În cazul cuptoarelor la care încărcarea se realizează pe ușă, dispozitivul fiecărui ele ctrod
cuprinde următoarele părți (fig. 1.4):
− un stâlp vertical I din profile U, fixat la
dispozitivul de basculare și la partea superioară a cuvei;
− un braț portelectrod în consolă, executat ca o
grindă cu secțiune dreptunghiulară din corniere, cu un căru cior de
deplasare prevăzut cu opt role de direcție;
− capul de prindere al electrodului, fixat la
extremitatea liberă a brațului portelectrod;
− sistemul de punere în mișcare a brațului
portelectrod.

Fig. 1.4. Suport cu stâlp fix (deplasare cu
cărucior):
1- port electrod; 2, 3, 4 – role; 5 -tambur; 6 –
rolă de direcție; 7 – contragreutate; 8 -cap de
prindere; 9 – electrod; 10 – cablu; 11, 12 –
întrerupătoarele de cursă; 13 – șine de
ghidare.

8

În cazul cuptoarelor la care încărcarea se realizea ză pe partea superioară a acestora, cu coș,
este necesar să se îndepărteze bolta, după una din variantele următoare:
− se deplasează bolta și electrozii cu ajutorul unui portal; are dezavantajul că b olta
este supusă la trepidații;
− se deplasează corpul cuptor ului, care se află pe un vagonet fixat pe sistemul de
basculare; are avantajul că bolta nu este trepidată;
− se rotește bolta și suporții electrozilor cu 35…110 ; are avantajul că bolta nu este
supusă la trepidații și spațiul din jurul cuptorului este bine utilizat.
În primele două variante, suporții electrozilor sunt fixați la portal, iar acesta este fixat în
poziția de lucru la platforma de basculare a cuptorului.
În varianta cu rotirea bolții, ridicarea și rotirea bolții se poate face:
− hidraulic, la car e ridicarea și rotirea bolții se face concomitent;
− electromecanic, la care ridicarea și rotirea bolții se face independent.
Capul de prindere al electrodului se execută din aliaje de cupru, fiind izolat electric de brațul
portelectrod.
Strângerea electrodu lui în capul de prindere se realizează cu ajutorul unei pene sau cu un
dispozitiv pneumatic prin interiorul brațului portelectrod, acționat de la distanță (fig. 1.5).
Strângerea pneumatică este cea mai avantajoasă, deoarece asigură schimbarea rapidă a pozi ției de
prindere a electrozilor după prelungirea acestora și evită pericolele de accidente.
Capul de prindere trebuie să strângă bine electrodul și să nu opună rezistență la trecerea
curentului electric. Ultima condiție este satisfăcută mai bine de capul d e prindere executat din cupru
aliat, cu conductibilitate electrică ridicată, iar prima condiție de cel din oțel care se dilată mai puțin
la temperaturi ridicate.

Fig. 1.5. Capete de prindere a electrozilor
a- cu pană vertical; b – cu pană orizontală; c – cu segmenți; 1 – electrod;
2- braț portelectrod; 3 – capul de prindere; 4 – pană

1.1.2. Zidăria refractară
Materialele refractare utilizate sunt diferite pentru vatră, pereți și boltă și de asemenea
pentru cuptoarele bazice și acide.
a. Zidăria vetrei
Strat ul izolator al vetrei se realizează din mai multe straturi:
− un strat de azbest sau vată de zgură (15 mm)
− un strat de pulbere de șamotă (20…50 mm)

9
− câte un rând de cărămizi de șamotă poroasă și obișnuită pe lat (65 mm), zidite
compact cu mortar sau ciment rezistent la temperaturi ridicate.
După realizarea stratului izolator, se usucă bine și se continuă zidăria în mod diferit, în
funcție de tipul cuptorului (bazic sau acid).
La cuptorul bazic, se presară peste stratul izolator un strat de magnezită, granule sau gudron.
Apoi se zidesc 2…4 rânduri de cărămizi normale de magenzită (sau de dolomită stabilizată) pe lat
sau 1…2 rânduri pe lat și 1…2 rânduri pe muchie, în funcție de mărimea cuptorului. Cărămizile se
zidesc fără mortar, cu rosturi mici care se umplu cu făin ă de magnezită.
La vetrele tronconice, zidăria părții înclinată se
face în trepte, până la 50…100 mm deasupra pragului ușii
(fig. 1.6, a), în timp ce în cazul vetrelor de forma calotei
sferice, rândurile de cărămizi urmăresc conturul manta lei
(fig. 1.6, b).
După curățirea și uscarea zidăriei de magnezită, se
strope ște cu gudron, peste care se bate stratul de uzură
realizat din magnezită granulară, cu compoziția
granulometrică: 25% sub 1 mm și 75% între 2…5 mm.
Rezultate bune se pot obține și în cazul folosirii dolomitei
granulate calcinate (5…12 mm) sau a dolomitei stabilizate
(1…5 mm). Ca liant se poate folosi: gudronul deshidratat
în amestec cu 5…10% șamotă, cât și sticla solubilă sau
leșia sulfitică.
Baterea monolitului de uzură se face cu ciocane
pneumatice în straturi subțiri de 30…75 mm, grosimea
stratului variază în raport cu capacitatea cuptorului între
150…220 mm, iar grosimea vetrei să fie aproximativ egală
cu adâncimea băii.
La cuptorul acid, peste stratul izolator se zidesc două rânduri de cărămizi de silica pe
muchie, se usucă bine și apoi se unge cu silicat de sodiu. Se bate stratul de uzură din cuarțită
concasată și granulată (cu maximum 1,5% Al 2O3, 2,5% Fe 2O3 și 0,5% CaO), argilă refractară și
apă, în proporțiile 1 8:1:1. Pentru monolitul de uzură se poate folosi și rețeta următoare: 68%
cuarțită, 20% nisip de râu, 9,4% argilă măcinată, 1,5% silicat de sodiu și 1,1% minereu de mangan
ca mineralizator.
Monolitul de uzură se bate în straturi de 35…40 mm și are grosim ea de 100…200 mm.
Orificiul de evacuare se zidește cu cărămizi de silica iar jgheabul de evacuare cu cărămizi
de șamotă peste care se bate un strat de nisip.
b. Zidăria pereților
Stratul izolator al pereților se realizează din:
− un strat de azbest sau vat ă de zgură;
− un rând de cărămizi de șamotă pe lat (65 mm);
− un spațiu de dilatare de circa 50 mm umplut cu pulbere izolatoare.
Fig. 1.6. Zidăria cuvei la cuptoarele
electrice bazice
a- tronconic; b – calotă sferică; 1 – șamotă;
2- magenzită; 3 – umplutură; 4 – azbest.

10
Realizând un astfel de strat izolator al pereților, pierderile de căldură sunt mici, astfel
consumul specific de curent electric es te mai mic iar durabilitatea pereților crește.
Zidăria pereților, deasupra nivelului zidăriei vetrei, se realizează diferit în funcție de natura
căptușelii cuptorului (bazic sau acid).
La cuptorul bazic, pereții se zidesc cu cărămizi de magnezită cu făină de magnezită în
rosturi. Se poate folosi și un mortar pe bază de făină de magnezită, silicat de sodiu, apă caldă și
ulei uzat.
Deasupra orificiului de evacuare, deci ceea ce nu vine în contact cu oțelul lichid și zgura,
pereții se pot zidi și din cărămizi magnezitocromitice (66% MgO și Cr 2O3) legate chimic în casete
metalice, care au avantajul că au rezistență mai mare la acțiunile mecanice și chimice.
În ultimul timp se folosesc pentru pereți, blocuri prefabricate din dolomită, obținute prin
batere la cald în cofraj, ele având avantajul că scurtează timpul de zidire și de refacere a pereților.
Boltița ușii de lucru și a orificiului de evacuare se execută din cărămizi pană de silica,
cromito -magnezitice, iar în lipsa acestora, din cărămizi magnezitice.
La cu ptorul acid, pereții se zidesc din cărămizi de silica cu rosturi mici și cu mortar subțire,
pe bază de pulbere de cuarțită. Cărămizile de silica se comportă bine la pereți dacă mersul
cuptorului este continuu, dar la mers dicontinuu ele se sparg datorită t ensiunilor produse de
variațiile termice.
c. Zidăria bolții
Zidăria bolții se realizează din cărămizi pană de silica sau cromitomagnezitice. Cărămizile
de cromitomagnezită sunt indicate atunci când se lucrează cu zgură carbidică. Bolta se zidește
separat d e cuptor, pe un șablon având profilul bolții. Se așează inelul bolții pe șablon, iar în punctele
unde trebuie să se realizeze orificiile electrozilor se montează trei cilindrii din lemn sau oțel, având
diametrul puțin mai mare decât diametrul electrozilor.
Zidăria se începe cu cărămizile de reazem, așezate strâns pe inelul bolții, și se continuă spre
centru, realizându -se următoarele dispuneri ale cărămizilor (fig. 1.7):
− boltă în cercuri concentrice, cu cărămizi fasonate, mai înalte în centru (orificiile
pentru electrozi sunt practicate chiar în cărămizi) (fig. 1.7, a) indicată pentru cuptoare mari;
− boltă în cercuri concentrice cu cărămizi fasonate, până în zona centrală, zona
centrală realizându -se din cărămizi fasonate special, orificiile electrozilor sunt realizate cu cărămizi
pană radiale (fig. 1.7, b), indicată pentru cuptoare mici;
− boltă din cărămizi pană radiale, în cercuri concentrice fără îngroșarea părții centrale,
orificiile electrozilor realizate cu cărămizi pană radiale, legătura între acestea și restul bolții
făcându -se prin baterea unei mase de oxid de zirconiu (fig. 1.7, c) sau bătută cu masă bogată în
alumină (fig. 1.7, d);
− boltă din cărămizi pană normale , în rânduri drepte și cărămizi pană radiale la
orificiile pentru electrozi (fig. 1.7, e, f).
În zidăria bolților din silica, la fiecare două -trei rânduri, se intercalează un strat de carton
gudronat (  3mm) pentru a prelua dilatările. În cazul bolților din cromitomagnezită, în rosturile
dintre cărămizi se introduce în timpul zidirii tablă subț ire (0,5…1 mm) sau plasă de sârmă.

11
La cuptoare mici din turnătorii se folosesc și bolți zidite cu cărămizi bogate în Al 2O3 (mulit,
silimanit), mai des în zona centrală, care poate fi bătută și cu masă bogată Al 2O3.

Fig. 1.7. Zidăria bolții :
a- în cercu ri concentrice din cărămizi fasonate; b – în cercuri concentrice și zonă centrală cu cărămizi fasonate speciale; c, d –
cărămizi pană radiale și zone bătute cu masa de legătură; e, f – cărămizi pană radiale normale zidite în rânduri drepte.

1.1.3. Instalația electrică
Alimentarea cuptorului cu energie electrică se face de la rețeaua de înaltă tensiune, prin
intermediul unei instalații electrice (fig. 1.8) formată din:

− separatorul 1 pentru deconectarea și conectarea instalației,
când întrerupătorul de înaltă tensiune 2 este deschis;
− întrerupătorul de înaltă tensiune 2 pentru deconectarea și
conectarea transformatorului cuptorului la orice sarcină;
− transformatorul de putere 4, cu sistemul de comutare a
treptelor tensiunii secundare;
− bobina de reactanță 3 (bobi na de șoc) pentru limitarea
curenților de scurtcircuit la întreruperea arcurilor electrice;
− transformatoarele de curent de pe partea primară și
secundară, folosite pentru alimentarea aparaturii de comandă și control T.

Fig. 1.8. Instalația electrică a cuptor ului cu arc:
1- separator; 2 – întrerupător; 3 – bobina de șoc; 4 – transformator de putere; 5 – electrod; 6 – instalații pentru
reglarea electrozilor; 7 – transformator de tensiune; 8 – legătura pentru scoaterea din circuit a bobinei de
șoc; T – transformatoare d e intensitate.

12

a. Transformatorul
Tipul de transf ormator folosit prezintă anumite deosebiri față de transformatorul obișnuit
de putere. El are mai multe trepte de tensiune în secundar și necesită un sistem de răcire (cu ulei),
mult mai eficientă. În construcția sa poate intra o bobină de reactanță.
Puterea transformatorului este determinată de capacitatea cuptorului și de consumul
specific de energie pentru topire și încălzire.
Energia electrică necesară pentru încălzirea și topirea unei tone de oțel este de circa 340
kWh/t, iar pierderile de căldură pri n zidăria cuptorului, prin apa de răcire, prin ușă și alte orificii
reprezintă circa 10…12% din consumul total de energie electrică.
Puterea transformatorului la cuptoare cu arc electric, se calculează cu relația:
𝑃𝑡=𝑊
t∙∙cos 𝜑 , [KVA] (1.1)
Unde:
W – este consumul total de energie electrică în perioada de topire, în kWh;
t – timpul de topire, în h;
 – randamentul (0,8…0,9);
cos  – factorul de putere (  0,85).
Între diametrul mantalei D m și puterea transforma torului există relația:
𝑃𝑡=𝐾∙𝐷𝑚2∙[𝐾𝑉𝐴 ] (1.2)
Această relație ține seama de dependența dintre puterea transformatorului și suprafața băii
metalice pentru a asigura un schimb de căldură bun. Valoarea lui K= 350…450 p entru cuptoare
mici; K= 450…750 pentru cuptoare mari.
În figura 1.9 este reprezentată puterea transformatorului în funcție de capacitatea
cuptorului.
De la transformator, curentul electric străbate circuitul secundar și ajunge prin electrozi la
încărcătu ra metalică.
Elementele circuitului secundar sunt: barele secundarului transformatorului, conductoarele
flexibile de curent, barele electrodului și electrodul.
Barele secundarului transformatorului se fac din cupru. Secțiunea acestora trebuie să
asigure o densitate de curent de 1,4 A/mm2, în cablurile flexibile care sunt legate de barele de
cupru, densitatea curentului trebuie să fie 1,5…1,8 A/mm2, iar în barele electrodului de 6…7 A/mm2.
b. Bobina de reactanță (de șoc)
În cazul cuptoarelor de capacitat e mică și mijlocie, reactanța proprie (transformator și
conductoare secundare) nu este suficientă pentru a apăra instalația de șocurile de curent și pentru
stabilizarea arcului electric.

13

Conform legii lui Ohm, intensitatea curentului electric (I) din
fiecare fază este raportul dintre tensiunea curentului la bornele
transformatorului și impedanța circuitului secundar:

𝐼=𝑈𝑏
𝑍=𝑈𝑏
√(𝑅+𝑟)2+(𝜔𝐿)2 (1.3)
unde:
Ub – tensiunea curentului la bornele transforma torului
R – rezistența arcului electric (rezistența utilă), foarte mare în raport cu r și L;
r – rezistența ohmică a conductorului de la transformator la vârful electrodului;
L – reactanța conductorului pe aceeași lungime.
În perioada de topire, transfor matorul este supus la șocuri puternice și dese, datorită
scurtcircuitărilor. Deci, la scurtcircuitare (R= 0) și rezultă:
Is=Ub
√r2+(ωL)2 (1.4)
Datorită faptului că numitorul este mic, intensitatea curentului de scurtcircuitare I s crește
foarte mult, încât poate distruge conductoarele și elementele de conectare producându -se
perturbații în rețeaua de alimentare.
Pentru a micșora valoarea lui I s, se folosește o bobină de reactanță înaintea
transformatorului (câte una pentru fiecare fază a rețelei). In troducând bobina de reactanță cu
inductanța L b, respectiv cu reactanța Lb mare, avem:
𝐼𝑠𝑏=𝑈𝑏
√𝑟2+[𝜔(𝐿+𝐿𝑏)]2<𝐼𝑠 (1.5)
Bobina de reactanță (de șoc) scade valoarea factorulu i de putere, deci când arcul este stabil
trebuie să fie scoasă din circuit prin scurtcircuitare, cu ajutorul unui întrerupător în ulei.
c. Electrozii

Au rolul de a conduce curentul de la capetele de prindere până la încărcarea metalică și de
a asigura fo rmarea arcului electric.
La cuptoarele cu arc electric se folosesc cel mai des electrozii de grafit și mai rar electrozii
de cărbune.
Diametrul electrodului se calculează în funcție de intensitatea curentului pe fază (I) și de
puterea transformatorului (P t), cu relația:
𝑑=√4∙𝐼
𝜋∙∆, iar 𝐼=100 ∙𝑃𝑡
√3∙𝑈𝑏 (1.6)

Fig. 1.9. Relația între puterea
transformatorului și capacitatea
cuptorului

14
unde:
Δ este densitatea curentului, în A/cm2 (fig. 1.10).
Pe măsură ce se consumă, electrozii se prelungesc cu electrozi noi prin intermediul unor
piese de legăt ură tot din grafit, numite nipluri. Niplurile sunt filetate și au forma cilindrică sau
dublu tronconică (fig. 1.11). Cel mai rezistent este niplul dublu tronconic.

Fig. 1.10. Dependența dintre diametrul electrodului Fig. 1.11. Nipluri de legătură
și densitatea curentului pentru electrozi.

1.1.4. Dimensionarea cuptorului cu arc electric
Dimensionarea se face după aceleași criterii de bază, atât la cuptoarele bazice cât și la cele
acide, elementul de bază al dimensionării fiind capacitatea cuptorului, P.

a. Dimensionarea ve trei
Profilul interior al cuptorului cu arc electric cu dimensiunile principale este prezentat în
figura 1.12. Volumul ocupat de baia metalică este o calotă sferică cu raza r 0, a cărei bază
corespunde suprafeței băii metalice cu diametrul D 0, iar înălțimea calotei h 0 reprezintă înălțimea
băii metalice.
Dacă se admite că greutatea specifică a oțelului în stare lichidă este egală cu 6,9 t/m3 și că
greutatea oțelului este egală cu capacitatea cuptorului P, atunci volumul calotei sferice ocupat de
baia de oțel este.
𝑉0=𝑃
6,9=0,145 ∙𝑃=1
6𝜋ℎ0(3
4𝐷02+ℎ02)∙[𝑚3] (1.7)

Fig. 1.12. Schița profilului interior al cuptorului cu arc
electric

15

Din datele practice, rezultă că între diametrul băii de oțel D 0 și înălțimea ei h 0 există
următorul raport:
𝐷0
ℎ0=4,5…5 (1.8)
În cazul când profilul interior al vetrei se asimilează cu un troncon (linia punctată) cu
diametrul mic D, atunci:
𝑉0=𝜋∙ℎ0
12(𝐷02+𝐷0∙𝐷+𝐷2)=0,145 ∙𝑃 [𝑚3] (1.9)
Dacă unghiul de înclinare al vetrei este β (de obicei în calcul β~45°), rezultă:
𝐷=𝐷0−2ℎ0𝑡𝑔𝛽, (1.10)
iar în acest caz raportul 𝐷0
ℎ0≥5. (1.11)
Din relațiile (1.7) și (1.8) sau (1.9) și (1.10), (1.11) se determină D 0, h0, D.
Volumul ocupat de zgură este un troncon cu diametrul mic D 0 și diametrul mare D b
(diametrul băii) și înăl țimea h z (înălțimea stratului de zgură) și se adoptă ca fiind:
𝑉𝑧=(0,15…0,20) 𝑉0=(0,022 …0,029 ) 𝑃=𝜋∙ℎ𝑧
12(𝐷𝑏2+𝐷𝑏∙𝐷02+𝐷02),[𝑚3], (1.12)
iar:
𝐷𝑏=𝐷0+2ℎ𝑧∙𝑡𝑔𝛽. (1.13)
Din relațiile (1.12) și (1.13) se determină: V z, hz și D b.
Pentru a calcula diametrul D 1 în planul pragului ușii, se admite că acest spațiu de rezervă
are înălțimea h r și volumul:
𝑉𝑟=(0,08…0,12) 𝑉0=𝜋∙ℎ𝑟
12(𝐷12+𝐷1∙𝐷𝑏+𝐷𝑏2),[𝑚3] (1.14)
iar:
𝐷1=𝐷𝑏+2ℎ𝑟∙𝑡𝑔𝛽 [𝑚] (1.15)
Din relațiile (1.14) și (1.15) se determină: D 1, hr și V r.
Pentru determinarea diametrului D 2 la baza pereților, se admite o înălțime h’ = 50…100
mm deasupra pragului (înălțime necesară pentru a feri baza pereților de zgură când spumează).
𝐷2=𝐷1+2ℎ′∙tgβ [𝑚] (1.16)
Verificarea dimensiunilor principale ale vetrei se poate face folosind suprafața specifică e
(m2/t), adică raportul:
𝜀=𝑆
𝑃=𝜋∙𝐷𝑏′2
4𝑃, de unde 𝐷𝑏′=√4∙𝜋∙𝑃
𝜋 (1.17)

16
În figura 1.13 se dau valorile uzuale ale suprafeței specifice e, la cuptoarele bazice (a) și
cele acide (b).

La cuptorul acid , e are valori mai mici, deoarece la reacția principală (reducerea Si din
SiO 2) ia parte si vatra, deci suprafaț a băii S poate fi mai mică.
Dacă D b>D b′, adică suprafața băii este mare și adâncimea h = h 0+hz mică, deci afinarea și
dezoxidarea prin difuziune are loc cu viteză mare.
Dacă D b<D b′, adică suprafața băii este mică și adâncimea h mare, topirea durează puțin,
însă reacțiile au loc cu viteze mici și pentru a le intensifica sunt necesare măsuri tehnologice
(folosirea de oxigen, amestecare electromagnetică).
Dacă însă D b este cu mult mai mic decât D b′, măsurile tehnologice pentru intensificarea
proceselor nu își mai ating scopul și oțelul este de calitate inferioară.

b. Dimensionarea spațiului de deasupra vetrei
Aceasta se face cu scopul de a determina diametrul
cercului pe care se găsesc electrozii, D e (fig. 1.14).
Electrozii se amplasează cu centrele pe un cer c, la
120 și deplasați cu 30  față de direcția ușă – orificiu de
evacuare, aceasta pentru a nu stânjeni deservirea cuptorului și
urmărirea mersului elaborării.
Diametrul D e al cercului electrozilor se determină în
funcție de diametrul d al electrodului ș i distanța b dintre doi
electrozi așezați în vârfurile unui triunghi echilateral.
Această distanță se ia: b = 2d + a (a este distanța între
capetele de prindere și se ia egală cu 200. . .400 mm).
Deci:
𝐷𝑒= 2𝑏
√3=2(2𝑑+𝑎)
√3 [𝑚𝑚 ] (1.18)
Diametrul interior mediu al pereților se calculează din relația:
𝐷𝑖𝑚=𝐷2+𝐷8
2=𝑘∙𝐷𝑒,[𝑚𝑚 ] (1.19)

Fig. 1.13. Variația suprafeței specifice cu
capacitatea cuptorului:
a – basic; b – acid
Fig. 1.14. Plasarea electrozilor la cuptorul cu arc
electric:
1 – electrozi; 2 – perimetrul capetelor de
prindere

17
unde:
k este o constantă și are valoarea 2,0. . .2,5 pentru cuptoare mici și 2,5. . .3 pentru cuptoare
mari.
Diametrul la partea de sus a cuptorului D3 și diametrul mantalei cilindrice se calculează cu
relația:
𝐷3=2𝐷𝑖𝑚−𝐷2;
𝐷𝑚=𝐷3+2𝑒3, (1.20)
unde:
e3 este grosimea peretelui la partea superioară și are valoarea de 350. . .450 mm pentru
cuptoarele sub 10 t.
Înălțimea spațiului de lucru H, adică înălțimea de la pragul ușii până la reazemul bolții, se
determină astfel:
𝐻=(0,32…0,40)∙𝐷𝑚, (1.21)
sau
𝐻=(0,52…0,55)∙𝐷1−ℎ𝑟.
Verificarea se face cu relația:
𝐻
ℎ+ℎ𝑟≥2,1 (1.22)
Cu valorile D 3, D2 și H se determină unghiul de înclinare ( ) al pereților:
𝑡𝑔𝛿 =𝐷3−𝐷2
2𝐻,𝑡𝑔𝛿 =0,1…0,2 și (1.23)
𝛿=4°50′…11°20 ′ (mai des 10)

c. Dimensionarea bolții
Trebuie să se determine valorile săgeții t și a razei r a curburii zidăriei bolții în funcție de
diametrul mantalei:
𝑡=(0,10…0,20) 𝐷𝑚 [𝑚] (1.24)
𝑟=𝐷𝑚
2𝑠𝑖𝑛𝛼, (1.25)
unde:  = 30…35
Grosimea bolții este de 230 mm pentru cuptoare cu capacitatea sub 10 t. În tabelul 1.1 se
prezintă caracteristicile unor cuptoare cu arc electric iar în tabelul 4.2 productivitatea cuptoarelor
cu arc electric.

18
Tabel 1.1.
Caracteristicile unor cuptoare cu arc electric
Parametrii DSN -3 DSP-6 DSP-12 DSP-25 SDP-50
Capacitatea nominală, în t 3 6 12 25 50
Puterea transformatorului,
în kVA 2000 4000 8000 12500 25000
Consumul specific
18asic18tic de energie
electrică pentru topire, în
kWh/t 500 500 470 460 440
Diametrul electrodului de
grafit, în m m 200 300 350 400 500
Diametrul interior al
mantalei, în mm 2764 3190 …3500 3760 …4260 4450 …4950 5800 …6050
Diametrul băii la nivelul
pragului, în mm – 2230 2740 3540 4500
Adâncimea băii la nivelul
pragului, în mm 400 425 555 775 890
Înălțimea spațiului d e
topire de la prag la boltă,
în mm 1050 1110 1365 1500 1950
Dimensiunile ușii de lucru,
în mm 650×500 750×500 980×680 1000×800 1200×570
Unghiurile:
-de rotire a bolții în
direcția jgheabului, în grd – 61 70 750 70
– de înclinare a cuptorului
în direcția jgheabului, în
grd – 40 45 45 45
– de înclinare a cuptorului
în direcția ușii de lucru, în
grd – 15 15 15 15
Masa construcției
metalice, în t 35,5 45 80 140 235
Puterea
electromotoarelor, în kW:
-mecanismului de ridicare
a ușii de lucru – 1,0 – – –
– pompei de ulei – 10×4 10×4 10×4 10×4
– mecanismului de rotire a
bolții – – – 3,2 3,5

19
Tabelul 1.2.
Productivitatea cuptoarelor cu arc electric pentru elaborarea oțelurilor
Parametrii DSN
0,5 DSN
1,5 DSN 3 DSP 6 DSP
12 DSP
25 DSP 50
Durata ciclului complet de topire, în
h:
-la procedeul bazic 1,8 2,1 2,5 3,2 4,0 5,2 6,3
– la procedeul acid 1,5 1,7 1,9 2,3 – – –
Producția anuală, în t în cazul
lucrului în schimburi:
1 schimb 550 1400 – – – – –
2 schimburi 1100 2800 4700 7300 – – –
3 schimburi – – 700 10800 17300 27800 60600
procedeul acid
1 schi mb 660 180 – – – – –
2 schimburi 1300 3400 6200 10200 – – –
3 schimburi – – 9200 15900 – – –

1.1.5. Pregătirea cuptorului pentru punerea în funcțiune
Dupa executarea zidăriei pereților, se presară la partea superioară un strat de etanțare, din
praf de magnezită la cuptoarele bazice și praf de silica la cuptoarele acide, după care se montează
bolta și electrozii.Urmează uscarea zidăriei, iar acestea se realizează astfel: timp de 2…6 h se face
un foc de lemne pe vatra cuptorului, apoi se continuă uscar ea cu cocs și aer suflat, timp de 4…8 h.
La terminarea uscării se curăță vatra cuptorului de cenușa rezultată și se încarcă cuptorul
cu cocs până în planul pragului ușii. Se coboară electrozii până deasupra cocsului și se începe
încălzirea cu ajutorul cu rentului electric, transformatorul fiind legat în stea cu tensiunea de 120 V
iar intensitatea pe fază fiind de 500…1000 A. Se întrerupe curentul la intervale de 20 minute, timp
de 15…20 minute, rezultând o creștere a temperaturii cu 35…55℃/h, până când aceasta atinge
temperatura de 300℃.
După aceasta, intensitatea curentului se mărește treptat, astfel ca temperatura zidăriei să
crească cu 130℃/h, până la temperatura de 1350℃. Peste temperatura de 1350℃, până la
temperatura de fritare a monolitului de uzură se încălzește cu viteză mai mare, transformatorul fiind
legat în triunghi. După aceasta se îndepărtează cocsul și cenușa rezultată.
Operațiile de pregătire la cald durează maxim 48 h la cuptoare bazice și 24 h la cuptoarele
acide. Pentru scurtarea timpului de pregătire la cald, uscarea și încălzirea se pot realiza cu arzătoare
de gaz, iar pentru a grăbi fritarea, se împrăștie pe vatră zgură măcinată după caracterul căptușelii.
Durata de pregătire la cald, în acest caz este de 15…35 h.

20

1.2. Tehnolog ia elaborării oțelurilor în cuptor cu arc electric

1.2.1. Ajustarea cuptorului
Operația de ajustare se execută imediat după evacuarea oțelului din cuptor, pentru ca
sudarea materialelor să fie bună. Pentru aceasta cuptorul se scoate din circuitul electric și se înclină
spre orificiul de evacuare până la refuz, pentru a îndepărta resturile de oțel lichid și zgură. Apoi se
aduce în poziția orizontală și se începe ajustarea în primul rând în planul zgurii (partea cea mai
uzată) și pe părțile înclinate ale vet rei, după ce în prealabil s -a rupt pragul ușii.
Materialele de ajustare (magnezită granulară sau dolomită calcinată, granulară) se aruncă
pe locurile de reparat cu lopata (cuptoare mici) sau cu mașina de ajustare (cuptoare mari), după
curățarea acestora d e resturile de oțel și zgură. La părțile înclinate, magnezita granulară se amestecă
cu gudron sau mortar de magnezită sau silicat de sodiu, iar în planul zgurii se folosește magnezită
cu 10% var stins.
Dacă ajustarea se face îngrijit și la timp, crește dur abilitatea în exploatare a cuptorului, iar
oțelul este de mai bună calitate.
1.2.2. Încărcătura și încărcarea cuptorului
Încărcătura la cuptorul electric cu arc este solidă și se compune din fier vechi, deșeuri
proprii de oțel (piese rebutate, rețele de tu rnare și maselote). Pentru reglarea conținutului de carbon
din încărcătură, se introduce un carburant care poate fi: fonta de primă fuziune (dacă nu conține
fosfor) până la 10…15%, cocs petrol, resturi de electrozi.
Încărcătura mai poate conține 2…5% v ar și 1…3% minereu, bauxită sau fluorină pentru
fluidificarea zgurii, în funcție de metoda de topire adoptată. Se recomandă ca fierul vechi să fie
sortat pe categorii de mărime, astfel: bucăți mici (2…7 kg/buc), bucăți medii (8…40 kg/buc) și
bucăți m ari (peste 40 kg/buc). Pentru a obține o compactitate ridicată încărcătura se recomandă să
se ia în proporțiile indicate în tabelul 1.3.
Tabelul 1.3
Proporția și calitatea fierului vechi folosit în încărcarea cuptoarelor cu arc electric
Capacitatea
cupto rului, în t Componența încărcăturii (%greutate)
bucăți mici bucăți medii bucăți mari
1,5 . . . 5 20 . . . 30 30 . . . 40 30 . . . 35
5 . . . 10 25 . . . 35 30 . . . 40 25 . . . 30
10 . . . 15 30 . . .40 25 . . . 40 20 . . . 25

21
Încărcarea cuptorulu i se face în funcție de starea vetrei, după ajustare. În locurile unde au
fost gropi se acoperă cu tablă și bucăți mici de fier vechi, pentru a ajuta fritarea în perioada de
topire. Dacă vatra are tendință să se adâncească , încărcarea se începe cu o parte din var și carburant.
În condițiile normale, pe vatră se așează mai întâi un strat tampon din fier vechi mărunt dar
greu, care are drept scop să protejeze vatra la încărcarea bucăților mari și grele, precum și împotriva
acțiunii arcului electric în perio ada de topire. Peste stratul tampon se încarcă jumătate din carburant
și varul necesar formării zgurei de topire și bauxită pentru fluidizarea zgurii.
Apoi se încarcă fierul vechi greu între electrozi, iar între
bucățile de fier vechi greu se pune restul d e carburant și fier vechi
mărunt pentru a asigura o compactitate mare a încărcăturii. Urmează
fierul vechi mijlociu, iar deasupra fierul vechi ușor.
Încărcând după indicațiile de mai sus, se obține o încărcătură
compactă, care conduce bine curentul electri c și absoarbe intens
căldura, protejând vatra de acțiune a arcului electric.
Încărcarea se face manual (la cuptoare mici) sau mecanizat.
Modurile de încărcare a cuptorului electric cu arc sunt arătate în
figura 4.15.
Manual se face cu ajutorul unei lopeți care se sprijină pe bara
așezată în fața ușii cuptorului.
Metoda de încărcare cea mai folosită la încărcare mecanizată
este cea cu coș, pe deasupra, după ce în prealabil s -a deplasat bolta
(la cuptoare mici) sau cuva (la cuptoare mari).
Încărcarea mecaniza tă cu coș asigură următoarele avantaje,
față de încărcarea manuală:
− Încărcătura este aranjată în coș, deci compactitatea este foarte
mare;
− Timpul de încărcare este mic, de 3…5 min;
− Productivitatea este mai mare cu 15…25%;
− Consumul specific de energie e ste mai mic cu 40…50 kWh/t;
− Costul oțelului este cu 5…7% mai redus.

Fig. 1.15. Moduri de încărcare a
cuptoarelor cu arc electric:
a – manual; b – cu troacă; c – cu
jgheab; d – cu coș (benă)

22
1.2.3. Topirea încărcăturii
Perioada de topire reprezintă mai mult de jumătate din durata totală de elaborare, în această
perioadă consumându -se 60…80% din cantitatea de energie necesară unei șarje. În figura 1.16 se
prezintă schema procesului de topire. Topirea se produce treptat, începând cu zona de sub electrozi.
Se coboară electrozii până aproape de încărcătură, cu ajutorul comenzilor manuale, se
închide ușa și se conectează c uptorul la rețea, având și bobină de șoc în circuit. Dacă încărcătura
asigură arc electric stabil de la început, se pornește topirea cu instalația de reglare automata în
circuit, cu tensiune mijlocie și se mărește treptat tensiunea. Electrozii pătrund repe de prin
încărcătură și arcurile electrice lucrează acoperite, deci se asigură cele mai bune condiții pentru
absorbția de căldură și căptușeala este apărată de radiații.

Fig. 1.16. Schema topirii încărcăturii în cuptorul cu arc:
a – începutul topirii; b – începerea formării canalelor vertical; c – terminarea formării canalelor; d – sfârșitul topirii.

Dacă încărcătura nu asigură arc electric stabil, se începe topirea cu tensiune mica și se
reglează poziția electrod ului cu ajutorul comenzilor manuale. Pen tru stabilizarea arcului se
introduce sub electrozi strujituri sau cocs mărunt . După 10…20 min, când arcul electric s -a
stabilizat, se poate pune în funcțiune instalația de reglare automata a electrozilor și tensiunea
transformatorului se poate mări. După încă 15…20 min de reglare automată, electrozii ajung la
baia strânsă pe vatră, arcurile nu se mai întrerup și se poate trece pe treapta cu tensiune maximă,
bobina de șoc se scoate din
circuit.

Fig. 1.17. Variația t ensiunii în timpul topirii (a) și a tensiunii medii la topire și
afinare (b), în funcție de capacitatea cuptorului.

23

Variația tensiunii în timpul topirii și afinării în fun cție de capacitatea cuptorului este arătată în
figura 1.17.
Intensitatea se mărește corespunzător unei valori apropiate de puterea transformatorului.
Spre sfârșitul topirii se micșorează tensiunea la 75…90% din tensiunea maximă și se
introduce var de zgu ră. În ultima parte a topirii, este necesar uneori să se întrerupă curentul și să
împingă încărcătura netopită în baie, după care se reia topirea și se amestecă des. Tensiunea se
micșorează la 60% din valoarea maximă, însă nu sub 115 V, deoarece arcul este scurt -circuitat și
lucrează neregulat. În figura 4.18 se prezintă variația
regimului electric în timpul elaborării în cuptor de 30
t.
În timpul topirii are loc oxidarea elementelor
din încărcătură, cu oxigenul din atmosfera cuptorului
sau din oxidanții fo losiți. Reacțiile de oxidare direct
sunt:

<Si> + {O 2} ↔ <SiO 2> (1.26)
2 <Mn> + {O 2} ↔ 2 <MnO> (1.27)
2 <Fe> + {O 2} ↔ 2 <FeO> (1.28)

Admițând carbonului în încărcătura metalică solidă ca Fe 3C, iar fosforul ca Fe 3P, rea cțiile
de oxidare sunt:

2 <Fe 3C> + {O 2} ↔ 6 <Fe> + 2{CO} (1.29)
2 <Fe 3P> + 5
2 {O2} ↔ 6 <Fe> + <P 2O5> (1.30)
Reacțiile de oxidare direct depind de suprafața de contact dintre faza gazoasă (atmosfera
cuptorului) și încărcătura metalică solidă și de durata contactului până la terminarea topirii, la
cuptorul electric producând u-se în mai mica măsură decât la cuptorul Martin.
Pe măsură ce topirea avansează se formează pe vatră baia metalică și deasupra zgură. În
acest caz vom avea în cuptor patru faze, două lichide (baia metalică și zgura), una solidă
(încărcătura netopită) și a lta gazoasă (atmosfera cuptorului).
În zgură se strânge cea mai mare parte din oxidul de fier, sub formă de oxid feros ( o parte
din FeO trece în zgură sub formă de Fe 2O2 și Fe 3O4 cu atât mai mult cu cât temperatura este mai
Fig. 1.18. Variația puterii în diferite perioade ale
elaborării

24
joasă) și oxizii rezultați din reacțiile de oxidare direct, SiO 2, MnO, P 6O5. De asemenea în zgură
trec și oxizii rezultați din adaosuri: SiO 2, Al 2O3 și CaO și pământul de pe fierul vechi.
Pe măsură ce suprafața de contact dintre faza gazoasă și faza metalică solidă se micșorează,
reacți ile de oxidare directă sunt înlocuite cu reacții de oxidare prin intermediul oxidului feros.
Reacțiile de oxidare au loc prin intermediul oxigenului dizolvat în baie, adică cel aflat sub formă
de FeO.
În perioada de topire , temperatura este relative joasă , ceea ce favorizează reacțiile
exoterme. Combinarea reacțiilor în stare solidă și lichidă face ca la sfârșitul procesului de topire,
gradul de oxidare al elementelor să fie apreciabil. Astfel, siliciul este oxidat complet, iar fosforul
și manganul avansa t, carbonul este și el oxidat în proporție de 15…25%.
1.2.3.1. Influența diferiților factori asupra duratei de topire
Topirea este cea mai lungă perioadă a elaborării și variază în limite largi în funcție de următorii
factori:
− Condițiile de ajustare a cupt orului;
− Compoziția chimică a încărcăturii;
− Gradul de pregătire al încărcăturii și raportul de supraîncărcare al cuptorului;
− Compactitatea încărcăturii și ordinea de încărcare;
− Utilizarea încărcăturii preîncălzite;
− Folosirea oxigenului.

a. Condițiile de ajust are a cuptorului influențează direct durata topirii și calitatea oțelului.
Ajustarea reprezintă o perioadă în care cuptorul nu este sub curent și poate atinge 5…8%
din durata elaborării. De aceea, cu cât operația de ajustare se face mai repede, cu atât se scurtează
durata acestei perioade, cuptorul se răcește mai puțin, iar ajustarea este de mai bună calitate. Cu
creșterea perioadei de ajustare se înrăutățesc parametrii perioadei de topire, mai ales când
capacitatea încărcăturii este mica. Calitatea ajustăr ii influențează direct calitatea oțelului, mai ales
prin:
− Durabilitatea vetrei și a pereților, de care depinde în mare măsură calitatea zgurii de
topire, deci viteza de decarburare a oțelului în perioada de oxidare;
− Cantitatea de incluziuni nemetalice exog ene, provenite din căptușeala vetrei sau
pereților;
− Regimul termic realizat în perioada de topire și afinare.

b. Compoziția chimică a încărcăturii influențează direct temperatura de început și sfârșit de
topire. Aproape toate elementele micșorează temperatur a de topire, iar dintre ele cel mai mult
micșorează temperatura lichidus, carbonul. Micșorarea temperaturii lichidus prin adaosul de 1%
element este data în tabelul 1.4.
Oțelurile înalt aliate care conțin uneori până la 50% elemente de aliere cu temperatur a
lichidus cu ≈ 100℃ mai scăzută decât cel nealiat.

25
Durata topirii se mărește pe măsură ce crește gradul de impurificare a încărcăturii
(cantitatea de rugină, oxizi, nisip).
c. Gradul de pregătire al în cărcăturii influențează durata topirii. Fierul vechi ș i deșeurile
propria se sortează după compoziția chimică și dimensiuni conform tabelului 1.5.
Durata topirii este influențată într -o mare măsură și de raportul de supraîncărcare al
cuptorului, adică raportul dintre greutatea încărcăturii P și capacitatea n ominală a cuptorului P.
Influența elementelor asupra temperaturii lichidus Tabelul 1.4
Elementul Micșorarea temperaturii lichidus, în ℃
(pentru 1% element) Limitele conținutului
elementului , în %
C 80 sub 1
Si 14 sub 5
Mn 4 sub 23
Ni 2.6 sub 20
Cr 1.4 sub 15
Mo 1.2 sub 10
Al 3.4 sub 10
S și P 35 sub 2

Clasificarea fierului vechi folosit în încărcătură Tabelul 1 .5
Tipul fierului vechi Caracteristici
Fier vechi mărunt 100 x 100 x 100 mm, cu g = 2 . . . 7 kg
Fier mijlociu 100 x 100 x 100 mm la 250 x
250 x 250 mm cu g = 8 . . . 40 kg
Fier vechi greu 250 x 250 x 250 la 600 x 350 x 350 cu
greutatea peste 40 kg

Cu cât valoarea raportului P′│P crește cu atât durata de topire t t se micșorează, ca urmare a
scăderii pierderilor de căldură. În același timp însă, mărind raportul P′│P , crește înălțimea băii h,
deci se mic șorează suprafața specifică e = S│P. Există un raport P′│P care asigură o durată minimă
de topire și prin aceasta consumul mediu cel mai scăzut de energie W (fig. 1.19).

26
d. Com pactitatea încărcăturii
Se exprimă prin densitate, care poate varia în limite largi (2. . .4,5 t/m3). Compactitatea
încărcăturii poate fi reglată prin alegerea proporției de fier vechi greu, mijlociu sau ușor și
pregătirea acestuia. Influența compactități i încărcăturii asupra duratei de topire (t t), consumului de
energie (W) și a puterii consumate (P a) este prezentată în figura 1.20.
Parametrii optimi ai perioadei de topire se obțin în cazul unei încărcături cu densitatea
ρ = 3. . .4,5 t/m3, la o proporție în încărcătură de 50. . .30% fier vechi mai puțin compact. Durata
de topire crește sensibil când ρ < 2 t/m3, deoarece sunt necesare 2. . .3 încărcături succesive în
perioada de topire, deci oprirea cuptorului pentru încărcare.

Durata de topire este influențată într -o mare măsură și de ordinea de încărcare, care asigură
condiții de formare a arcurilor și determină rezistivitatea termică a încărcăturii și deci gradul de
asimilare al căldurii.
Fig. 1.19. Influența raportului P′│P asupra duratei de
topire (t t) și a co nsumului specific de energie (W). Fig. 1.20. Influența compactității încărcăturii
exprimată prin densitatea ρ, asupra valorii medii a
puterii consumate P a, a consumului specific de
energie W și a duratei de topire t t.
Fig. 1.21. Diferite moduri de așezar e a componentelor încărcăturii în cuptoarele cu arc electric:
a – corespunzătoare; b – necorespunzătoare; c – formarea punții la topire, în cazul când pe vatră se încarcă fierul vechi ușor, iar
deasupra lui încărcătură compactă sau greu fuzibilă; 1 – masel ote mari; 2 – bavuri și capete mici de piese forjate; 3 – bucăți de
cocs; 4 – capete de profile laminate; 5 – punte formată din încărcătură netopită; 6 – baie de oțel.

27
Ordinea de încărcare trebuie să asigure o cât mai mică rezistivitate termică a încărcăturii,
motiv pentru care materialele greu fuzibile și cele cu conductibilitatea termică scăzută (calcar,
bauxite, minereu), nu se încarcă deasupra și nu trebuie să formeze un strat continuu (fig. 1.21).

Ordin ea de încărcare a fierului vechi se alege astfel încât încărcătura să fie cat mai compactă
la vatră, deasupra fiind mai puțin compactă, pentru a asigura pătrunderea electrozilor în încărcătură,
și deci formarea arcurilor în interiorul acesteia.

e. Utiliza rea încărcăturii preîncălzite
Constituie o metodă eficientă pentru scurtarea duratei de topire și pentru micșorarea
consumului de energie electrică. Preîncălzirea încărcăturii cu ajutorul unor arzătoare de gaz metan
se poate face în coșul de încărcare sau în cuptor. Temperatura de preîncălzire este între 500. . .800
℃ și nu trebuie să fie mai mare de 800℃, deoarece cresc pierderile prin oxidare.

f. Folosirea oxigenului
Este o altă metodă eficientă pentru scurtarea duratei de topire. Oxigenul se suflă atun ci când
încărcătura este încălzită la o temperatură de peste 800. . .900℃, iar pe vatră s -a format o cantitate
mica de topitură.
Oxigenul este introdus cu ajutorul unor țevi de oțel consumabile, cu diametrul de 8. . .15
mm, la presiuni de 3. . .15 atm. Du rata de suflare este de 5. . .15 minute. Utilizarea oxigenului
pentru topire, determină o creștere a productivității cuptorului cu 10. . .20%, iar oțelul este de mai
bună calitate, datorită creșterii rapide a temperaturii, ceea ce conduce la un conținut ma i redus de
gaze și de incluziuni nemetalice.

1.2.4. Metode de topire
În funcție de calitatea fierului vechi care este la dispoziție pentru elaborare, metoda de
topire poate fi cu oxidare completă, oxidare parțială sau fără oxidare. Alegerea metodei de to pire
se face deci în funcție de calitatea încărcăturii.

1.2.4.1. Metoda de topire cu oxidare complete
Această metodă se folosește atunci când fierul vechi este de calitate inferioară (ruginit, ușor,
cu conținut mare de fosfor, dar nu peste 0,08%).
Oxig enul din fierul vechi și din atmosfera cuptorului este suficient pentru a oxida complet,
până la sfârșitul topirii, Si, V, Ti și până la 75% din Mn. Conținutul de sulf rămâne aproape
constant, iar carbonul este oxidat foarte puțin (5. . .10%).

28
Pentru o ox idare avansată a carbonului, se introduce în încărcătură minereu (sau țunder),
astfel ca la sfârșitul topirii [C] t ≤ 0,10%. În aceste condiții conținutul de fosfor scade până la 0,01%.
Cantitatea de var adăugată ajunge până la 6%, pentru a ajuta defosfora rea și pentru a
micșora radierea puternică a căldurii la boltă de către zgură. La sfârșitul topirii se obține o zgură
bazică oxidantă bogată în (P 2O5) și (MnO), care se îndepărtează din cuptor fără a întrerupe curentul.

1.2.4.2. Metode de topire cu oxida re parțială
Această metodă este cea mai răspândită pentru elaborarea oțelurilor de calitate, deoarece se
adaptează în limitele largi al posibilităților de aprovizionare cu materii prime. Fierul vechi trebuie
să fie neoxidat și cu fosfor sub 0,05 %.
Încăr cătura metalică trebuie sa asigure un conținut de carbon, astfel ca la sfârșitul topirii
carbonului [C] t, să fie cu 0,3. . .0,5% mai mare decât conținutul de carbon [C] 0 de la sfârșitul
afinării.
Oxigenul adus de încărcătură și cel primit din atmosfera cu ptorului, asigură oxidarea a
70. . .100% Si, 50% Mn, 60% P, 20% C, 2% Fe și o parte din W, Cr și complet V și Ti.
Dacă se introduce minereu pentru intensificarea defosforării, atunci se oxidează complet
Si, V, Ti, și 75% din Mn, Cr, W, iar fosforul s cade sub 0,02%.
Cantitatea de minereu introdusă este de 1. . .2%, iar cea de var de 2. . .4%.Pentru o bună
fluidificare a zugrei se introduce bauxită sau fluorură de calciu, astfel ca la terminarea topirii zgura
să nu fie vâscoasă, dar nici prea fluidă, d eoarece radiază puternic căldura spre boltă.

1.2.4.3. Metoda de topire fără oxidare
Această metodă se folosește la elaborarea oțelurilor bogat aliate, din deșeuri neoxidate, care
conțin elemente de aliere care trebuie recuperate (deșeuri de oțeluri refr actare, oțeluri inoxidabile,
oțeluri rapide etc.). Nu se încarcă minereu, iar var se încarcă puțin (0,5. . .1%) pe vatră. Topirea
trebuie să se facă repede și fierbinte, deci este necesar un transformator puternic. În timpul topirii
se evită pătrunderea ae rului în cuptor și se aruncă din când în când cocs mărunt pe încărcături,
pentru a limita oxidarea.
Se oxidează complet siliciul, iar celelalte elemente se oxidează puțin, rămânând în cea mai
mare parte în oțel. Zgura de topire nu se îndepărtează din cupt or, deoarece conține elemente de
aliere (Cr, W) care trebuiesc recuperate.

29
1.2.5. Calculul încărcăturii
Pentru calculul încărcăturii este necesar să se cunoască următoarele elemente:
− compoziția chimică a oțelului care urmează a fi elaborat;
− compoziț ia chimică a încărcăturii metalice;
− compoziția chimică a adaosurilor din încărcătură;
− metoda de topire.
Mai jos se prezintă modul de calcul al încărcăturii metalice pentru metoda de topire cu
oxidare parțială. La această metodă, elementele din încărcătură se oxidează în perioada de topire
astfel: carbonul 20%; siliciul 70. . .100%; manganul 50%; fosforul 60%, sulful nu se oxidează iar
fierul este oxidat in proporție de 2%.
La calculul încărcăturii metalice, o importanță deosebită o are conținutul de carbon din
încărcătură (<C>). Pentru stabilirea conținutului de carbon al încărcăturii se aplică relația:
<𝐶>=[𝐶]𝑡
1−𝑎𝐶 (1.31)
unde:
<C> este carbonul din încărcătura metalică;
[C] t – carbonul la sfârșitul topirii;
aC – arderea (oxidarea) carbonului în perioada de topire.
Deoarece, a C = 20%, rezultă:
<𝐶>=[𝐶]𝑡
0,80 (1.32)
Carbonul la sfârșitul topirii se calculează cu relația:
[𝐶]𝑡=[𝐶]0+[𝐶]𝑎 (1.33)
unde:
[C] 0 este carbonul băii metalice la oprirea afinării;
[C] a – carbonul ars (oxidat) în perioada de afinare.
În cazul oțelurilor aliate, [C] 0 se ia egal cu limita inferioară a mărcii respective ce se
elaborează.
În cazul oțelurilor aliate, [C] 0 se ia egal cu limita inferioară din care se sc ade cantitatea de
carbon adusă de feroaliajele necesare pentru aliere ( de exemplu 0,05. . .0,10% C).
Carbonul ars (oxidat) în perioada de afinare se adoptă, astfel:
− pentru procedeul bazic: [C] a = 0,2. . .0,6%;
− pentru procedeul acid: [C] a = 0,15. . .0,25% .

30
Diagrama de variație a carbonului în timpul celor trei perioade de topire, afinare, dezoxidare
și aliere este prezentată în figura 1.22.
În continuare se prezintă un exemplu de
calcul al încărcăturii pentru elaborarea unui oțel
carbon OT 55 – 3 cu următ oarea compoziție
chimică: C = 0,3. . .0,45%; Mn = 0,4. . .0,9%;
Si = 0,2. . .0,42%; P = maxim 0,04%; S = maxim
0,045%. Elaborarea se face într -un cuptor electric
basic cu capacitatea P = 3 tone, după metoda de
topire cu oxidare parțială .
Componentele încărcăturii sunt
următoarele:
− șutaje de oțel cu compoziția: C = 0,4%; Si =
0,3%; Mn = 0,5%; P = 0,05%; S = 0,05%;
− spărturi de electrozi cu C = 90%.
[𝐶]𝑡=[𝐶]0+[𝐶]𝑎
unde:
[𝐶]0=0,3%, iar [𝐶]𝑎=0,3% (s-a adoptat),
[𝐶]𝑡=0,3+0,3=0,60% .
Carbonul din încărcătură:
<𝐶≥[𝐶]𝑡
0,80=0,60
0,80=0,75% .
În încărcătură se utilizează șutaje de oțel cu C = 0,4%, restul de 0,75 – 0,4 = 0,35% carbon
este adus de spărturile de electrozi.
Pentru a calcula cantitatea de spărtur i de electrozi se presupune că gradul de asimilare al
carbonului din spărturi este de 60%.
𝐺𝑠𝑝ă𝑟𝑡𝑢𝑟𝑖 𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑜𝑧𝑖 =0,35
0,90∙0,60=0,35
0,54=0,64 kg/100 kg încărcătură
În perioada topirii se oxidează: 50% Mn, 80% Si, 60% P.
La sfârșitul topirii baia va conține:
[𝐶]𝑡=0,60% ;
[𝑀𝑛]𝑡=<𝑀𝑛 > (1−𝑎𝑀𝑛)=0,5(1−0,50)=0,25 %
[𝑆𝑖]𝑡=<𝑆𝑖> (1−𝑎𝑆𝑖)=0,3(1−0,80)=0,06 %
[𝑃]𝑡=<𝑃> (1−𝑎𝑃)=0,05(1−0,60)=0,02 %
[𝑃]𝑡=<𝑃>=0,005% (nu se oxidează).
Fig. 1.22. Diagrama de variație a carbonului:
Tt – durata topirii; t f – durata afinării ; t d+a – durata
dezoxidării și alierii; OT – oțeluri carbon; T – oțeluri aliate;
ΔC = 0,05. . .0,1%.

31
Cantitățile de mater iale din încărcătură vor fi următoarele:
− șutaje de oțel . . . . . . . . . . . . . . = 3000 kg
− spărturi electrozi . 0,64 x 30 = 19,2 kg
− var (3%) . . . . . . . .0,03 x 3000 = 90 kg
− minereu (2%) . . . . 0,02 x 3000 = 60 kg
Total = 3169,2 kg

1.2.6. Afinarea – fierberea

Scopul principal al fierberii este acela de a îndepărta gazele (hidrogenul și azotul) și
incluziunile nemetalice din baia de oțel. În același timp are loc o ameste care puternică a băii, care
duce la uniformizarea temperaturii și a compoziției chimice în tot volumul băii de oțel.
De asemenea, în această perioadă are loc continuarea defosforării și îndepărtarea parțială a
sulfului (mai ales spre sfârșitul perioadei d e afinare, când temperatura băii și bazicitatea zgurii sunt
ridicate).
Afinarea se produce cu ajutorul minereului de fier sau arsurii de fier, în unele cazuri
putându -se folosi chiar oxigen tehnic. Elementul principal care se oxidează este carbonul, confo rm
reacției:
[𝐶]+[𝐹𝑒𝑂 ]=[𝐹𝑒]+{𝐶𝑂} (1.34)

În bulele de CO formate, conform reacției de mai sus, difuzează atomii de hidrogen și azot,
care se degajă din b aia de oțel. În timpul deplasării bulelor de CO prin baia de oțel. În timpul
deplasării bulelor de CO prin baia de oțel, ele antrenează și incluziunile nemetalice. Degajarea
bulelor de oxid de carbon produce o agitare puternică a băii de oțel, proces cunos cut în practică
sub denumirea de fierbere. Deci, procesul de fierbere al oțelului este un proces de barbotare a băii
cu oxid de carbon.
Parametrul principal al procesului de afinare -fierbere este viteza de oxidare a carbonului
(VC) care se exprimă în proc ente de carbon îndepărtat într -o oră sau minut, adică % C/h; % C/min.
Viteza de oxidare a carbonului (V C) este cu atât mai mare, cu cât:
− cantitatea de carbon din baia metalică este mai mare;
− cantitatea de oxid feros [𝐹𝑒𝑂 ] din baie este mai mare;
− tempera tura băii metalice este mai mare.
Viteza de oxidare a carbonului (V C) poate fi intensificată și prin creșterea bazicității zgurei
ca urmare a măririi proporției de FeO liber din zgură.

1.2.6.1. Folosirea oxigenului la afinare
În mod obișnuit, pentru afina rea oțelului se folosește minereul de fier, care prezintă însă
unele inconveniente și anume:
− viteza de decarburare este relative mica (V C = 0,3. . .0,6% C/h), din această cauză
durata afinării este mare;
− adaosul de minereu nu poate fi mărit deoarece există pericolul de răcire a băii;

32
− este imposibil să se oxideze carbonul până la 0,02. . .0,03% când este necesar să se
elaboreze oțeluri extra moi sau oțeluri inoxidabile.
Pentru eliminarea acestor inconveniente, se suflă oxigen în baia metalică. În acest caz s e
oxidează fierul la oxid feros, cu degajare mare de căldură (4,408 ∙106 J/kg Fe). Oxidul feros
oxidează Si, Mn, Cr, C, dar în același timp se desfășoară și oxidarea direct a acestor elemente cu
oxigenul gazos suflat. Reacțiile sunt exoterme, rezultând o ca ntitate mare de căldură care determină
creșterea rapidă a temperaturii băii. În aceste condiții viteza de decarburare poate ajunge până la
2% C/h, iar carbonul poate fi coborât ușor până la 0,02. . .0,03%.

În cazul afinării cu oxigen, fierberea dureaz ă mai puțin (circa 10 minute) decât la afinarea
cu minereu (circa 10 minute).
Suflarea oxigenului în baie îmbunătățește defosforarea. De exemplu, s -a reușit ca numai în
4 minute de suflare a oxigenului, cu o zgură având bazicitatea de 3,5, conținutul de fo sfor să fie
micșorat de la 0,026% la 0,006%.
Suflarea oxigenului în cuptoare cu arc electric se poate face prin:
− țevi din oțel consumabile sau lănci căptușite la vârf cu materiale refractare (fig.
1.23)
− lănci răcite cu apă, ca cele folosite la cuptoare Sie mens -Martin, care se intoduc în
cuptor prin boltă.
Folosirea oxigenului la cuptoarele cu arc electric (atât în perioada de topire, cât și în
perioada de afinare), determină o creștere cu circa 25% a productivității și o scădere cu 20. . .30%
a consumului s pecific de energie electrică.
La suflarea oxigenului în oțel la cuptorul electric se formează 2500. . .5000 Nm3 gaze/t oțel,
iar în urma amestecării cu aer fals, cantitatea de gaze crește la 7500. . .11000 Nm3/t.
Gazele degajate conțin o cantitate mare de praf (4,5. . .10 g/Nm3), care reprezintă în
principal oxizi de fier.

Fig. 1.23. Țeavă pentru suflarea oxigenului în cuptorul cu arc electric:
1 – țeavă de oțel moale; 2 – căptușeală refractară; 3 – suport.

33
Epurarea atmosferei din zona cuptoarelor electrice se face prin:
− ventilația halei (fig. 1.24);
− absorbția gazelor din cuptor cu ajutorul unor hote (fig. 1.25)

Îndepăr tarea fosforului din baia de oțel are loc prin oxidare, după următorul mecanism:
8(𝐹𝑒𝑂 )↔8[𝐹𝑒𝑂 ]; (1.35)
2[𝐹𝑒2𝑃]+5[𝐹𝑒𝑂 ]↔[𝑃2𝑂5]+9[𝐹𝑒]; (1.36)
[𝑃2𝑂5]+3[𝐹𝑒𝑂 ]↔[(𝐹𝑒𝑂 )3𝑃2𝑂5]; (1.37)
[(𝐹𝑒𝑂 3)𝑃2𝑂5]↔((𝐹𝑒𝑂 )3𝑃2𝑂5) (1.38)
8(𝐹𝑒𝑂 )+2[𝐹𝑒2𝑃]↔((𝐹𝑒𝑂 )3𝑃2𝑂5)+3[𝐹𝑒]. (1.39)
În zgurile bazice, fosfatul de fier este atacat de oxidul de calciu (un oxid mai puternic bazic
decât oxidul feros), conform reacției:
((𝐹𝑒𝑂 )3𝑃2𝑂5)+3(𝐶𝑎𝑂 )↔((𝐶𝑎𝑂 )3𝑃2𝑂5)+3(𝐹𝑒𝑂). (1.40)
Așadar, fosforul se găsește în zgură sub formă de fosfat de calciu.
Adunând relația (1.39) și (1.40) se obține:
5(𝐹𝑒𝑂 )+2[𝐹𝑒2𝑃]+3(𝐶𝑎𝑂 )↔((𝐶𝑎𝑂 )3𝑃2𝑂5)+9[𝐹𝑒]. (1.41)
Constanta de echilibru a reacției (1.41) este.
Fig. 1.24. Venti lația generală a halei cuptoarelor cu
arc electric. Fig. 1.25. Cuptor cu arc electric cu sistem de
hote absorbante:
1 – hotă colectoare; 2 – hotă pentru electrozi;
3, 4 – racord; 5 – hotă de absorbție în jurul bolții;
6 – hotă pentru jgheab.

34
𝐾𝑃=((𝐶𝑎𝑂 )3𝑃2𝑂5)
(𝐹𝑒𝑂 )5∙[𝐹𝑒2𝑃]2(𝐶𝑎𝑂 ). (1.42)
Raportul de repartiție a fosforului între zgură și baia de oțel, denumit și grad de defosforare
se notează cu 𝜂𝑃 și rezultă din relația (1.42).
𝜂𝑃=(𝑃)
[𝑃]=𝐾𝑃∙(𝐹𝑒𝑂 )5∙(𝐶𝑎𝑂 )3. (1.43)
Din relația (1.43), rezultă că pentru a se obține un proces de defosforare avansat ( 𝜂𝑃 mare),
sunt necesare următoarele condiții:
− o constantă de echilibru K P cu valori mari, iar aceasta se obține când temperatura
este scăzută (1350. . .1450 °C);
− cunținut de oxid feros liber ridicat, adică o zgură puternic oxidantă;
− conținut ridicat de oxid de calciu, adică o zgură puternic bazică.
Gradul de defosforare 𝜂𝑃 depinde în mare măsură și de cantitatea de zgură – dacă se notează
cu G zg cantitatea de zgură la 100 kg încărcătură și consideră că încărcătura conține <𝑃> %, după
topire între baie și zgură se asigură egalitatea:
<𝑃>=[𝑃]+(𝑃)
100𝐺𝑧𝑔. (1.44)
Din relația (1.44) se obține:
[𝑃]=<𝑃>
1+𝜂𝑃∙𝐺𝑧𝑔
100 (1.45)
1.2.7. Desulfurarea oțelurilor
Desulfur area este mai avansată atunci când temperatura este ridicată, când zgura are
bazicitate ridicată (CaO mult în zgură) și când puterea de oxidare a zgurei este mică (FeO puțin în
zgură).
Elaborarea oțelului în cuptorul electric bazic oferă cele mai bune co ndiții de desulfurare în
perioada de dezoxidare, deoarece zgura conține puțin FeO (sub 1,5% în zgura albă și sub 1% în
zgura carbidică).
Viteza de desulfurare variază în limite largi (0,003. . .0,012% S/h), ea este mare în primul
moment al formării zgurei dezoxidante și scade pe măsură ce conținutul din sulf din baie se
micșorează, iar proporția de CaS din zgură crește. Deci, mărirea perioadei de dezoxidare sub zgură
albă sau carbidică nu influențează sensibil asupra gradului de desulfurare a oțelului.
Gradul de desulfurare depinde la fel ca la defosforare și de cantitatea de zgură (G zg).
Sulful adus în încărcătura <𝑆> se va repartiza între baia [𝑆] și zgură (S), astfel încât se
poate scrie relația:
<𝑆>=[𝑆]+(𝑆)
100∙𝐺𝑧𝑔 (1.46)
de unde rezultă:

35
[𝑆]=<𝑆>
1+𝜂𝑆∙𝐺𝑧𝑔
100 (1.47)
Desulfurarea este mai avansată, pentru același grad de desulfurare și aceeași cantitate de
sulf, când se lucrează cu o cantitate mai mare de zgură.

1.2.8. Dezoxidarea oțelurilor
Scopul principal al dezoxidării constă în micșorarea conț inutului de oxigen rămas dizolvat
în baia de oțel după perioada de afinare și eliminarea compușilor de dezoxidare formați. Aceasta
se realizează în trei etape distincte:
− predezoxidarea;
− dezoxidarea prin difuzie;
− dezoxidarea prin precipitare.

a. Predezoxidare a
În partea finală a perioadei de afinare se oprește procesul de decarburare prin adăugarea în baia
metalică a unei cantități de feromangan sau de fontă oglindă, care să asigure un conținut de Mn în
baie sub limita inferioară prescrisă.
Predezoxidarea se m ai poate face cu silicomangan, dar se obține un conținut de oxigen mai
mic față de prima variantă, ca urmare a faptului că se formează silicați de mangan, în care
activitatea silicei este mai mică decât unu, iar vâscozitatea mai scăzută decât cea a silicei pure.
În ultimul timp se folosește la predezoxidare și aluminiu (ci rca 0,15 kg/t) după mangan și
siliciu.
b. Dezoxidarea prin difuzie
După predezoxidare se continuă dezoxidarea prin difuzie, cuptorul cu arc electric creând
cele mai bune condiții pentru aceas ta.
Zgura dezoxidantă se obține prin transformarea zgurei de predezoxidare, care este în funcție
de tipul de oțel elaborat, după cum urmează:
− zgură nouă, formată după îndepărtarea parțială a zgurei de afinare;
− zgură oxidantă care conține elemente ce trebui e recuperate (ex. Cr);
− zgură de topire bogată în elemente de aliere, la metoda de topire fără oxidare.
Formarea zgurei dezoxidante se face prin adăugarea pe zgură de materiale reducătoare (C,
Si, Al).
Materialele folosite pentru formarea zgurei dezoxidant e, trebuie să îndeplinească
următoarele condiții:

36
− varul trebuie să conțină sub 3% CO 2 și 1% SiO 2. Trebuie să fie proaspăt ars,
concasat, cernut cu dimensiuni între 20. . .40 mm;
− fluorura de calciu va fi concasată sub 20 mm și uscată;
− reducătorii măcinați, cu dimensiuni sub 1 mm bine uscați, cu conținut de volatile
sub 15%.
c. Dezoxidarea prin precipitare
Durata procesului de dezoxidare prin difuzie este mare și nu poate realiza o dezoxidare
avansată. Pentru completarea dezoxidării, se face și dezoxidare prin p recipitare. Aceasta se
realizează atât în cuptor cât și în oala de turnare.
În vederea obținerii unui conținut cât mai scăzut de oxigen în baie, se folosesc diferiți
dezoxidanți, cei mai mulți fiind: Mn, Si, Al, care se adaugă în această ordine.
Manganul se adaugă în baia metalică în perioada dezoxidării prin difuziune, pentru
corectarea compoziției.
Siliciul se adaugă după mangan cu 35. . .45 minute înaintea evacuării, în cazul oțelurilor
nealiate și înaintea începerii alierii la cele aliate. Adaosul de si liciu se calculează astfel ca el să
corespundă la media prescrisă pentru oțel, luând în considerare o pierdere de 10. . .15%.
Aluminiul se adaugă după siliciu, în două etape: 0,15. . .0,23 kg/t la 2. . .5 minute și
0,325. . .0,35 kg/t, la circa 10 m inute, înaintea evacuării, scufundat în baia metalică, legat de o bară
de oțel. Dezoxidarea prin precipitare cu aluminiu se poate face și în oala de turnare.

1.2.9. Alierea oțelurilor
La alierea oțelurilor în cuptor, momentul introducerii elementelor de a liere se alege în
funcție de afinitatea lor față de oxigen.
Din acest punct de vedere, elementele de aliere se împart în trei grupe:
− Grupa I -a – elemente care nu se oxidează
− Grupa II -a – elemente care se oxidează ca și Fe, Mn, Cr, Si, W, V;
− Grupa III -a – elemente care se oxidează mai puternic decât Fe, Ti, B, Al, Ca, Zr,
Mg.

a) Grupa I -a: Ni, Cu, Mo, Co.
Aceste elemente au o afinitate mai mică pentru oxigen decât Fe și deci pot fi introduse în
încărcătură sau după topirea ei. Se recomandă ca aceste elemente s ă fie introduse înainte de
perioada de fierbere liniștită, în vederea eliminării hidrogenului dizolvat în ele. Practic cantitatea
necesară de elemente se calculează fără pierderi.
Nichelul se introduce sub formă de nichel metalic, sau sub formă de oxid de nichel (NiO),
din care apoi nichelul este redus de către fier sau carbon.

37
Molibdenul se introduce sub formă de feromolibden, molibdat de calciu, oxid de molibden
(MoO 3), iar chiar la nevoie chiar molibdenită, din care Mo se obține prin reducere. Molibdatul de
Ca se introduce în porții, în zona electrolizilor, în amestec cu var, CaF 2 și ferosiliciu, în raport de
7,5:2:2:1.
Cobaltul se introduce sub formă metalică sau ferocobalt. El se introduce numai după ce s –
a introdus Mo și se calculează fără pierderi.
b) Grupa II -a: Mn, Cr, Si, W, V.
Aceste elemente se oxidează parțial, într -o măsură mai mare sau mai mică, în funcție de
condițiile de elaborare. Dintre acestea, afinitatea cea mai mare pentru oxigen o are Si, urmat de V,
Mn, Cr,W.
Manganul se adaugă ca mangan metalic, feromangan, silicomangan sau fontă oglindă, după
ce s-a format zgura albă sau în cazul dezoxidării cu zgură carbidică, după “spargerea” acesteia.
Pierderile prin oxidare se neglijează, fiind mici.
Cromul de adaugă sub formă de ferocrom (calcinate 3h la 850 ℃), în a doua parte a perioadei
de dezoxidare prin difuzie, când temperatura este înaltă și conținutul de oxid feros mic ( ≤ 1,5%).
Pierderile de crom sunt de 4…6% când conținutul de crom din oțel Cr ≤ 2% și cres la con ținuturi
de crom mai mari.
Siliciul se adaugă ca ferosiliciu calcinate la 1150 ℃ cu 15…20 min înaintea evacuări. După
adăugare se amestecă des (deoarece ferosiliciul este ușor și rămâne în zgură, unde se oxidează).
Pierderile prin oxidare sunt de 10…15%.
Wolframul se adaugă sub formă de ferowolfram, după feromangan. Pierderile prin oxidare
sunt de 8…15%. Când se elaborează oțelurile elaborate cu W prin folosirea în încărcătură a
deșeurilor de oțel aliate cu W, deoarece acesta este un element scump, zgura nu se îndepărtează la
topire.
Vanadiul se adaugă sub formă de ferovanadiu împachetat în cutii de tablă. Se introduce
ultimul în cuptor, cu circa 8 min înaintea evacuării. Pierderile sunt de cel puțin 5% la conținuturi
de până la 1% V și peste 10% la conțin uturi mai mari, putând ajunge la 15…20% când ferovanadiul
se adaugă neîmpachetat.

c) Grupa III -a: Ti, B, Al, Ca, Zr, Mg.
Aceste elemente au afinitatea foarte mare față de oxigen și pentru a nu se oxida complet
este necesar să se adauge după dezoxidarea avans ată. Din acest motiv, feroaliajele care conțin
aceste elemente, se introduce în baia de oțel imediat înaintea evacuării lui din cuptor sau chiar în
oală, în timpul umplerii acesteia.
Titanul se adaugă sub formă de ferotitan. Pierderile prin oxidare, la adă ugarea în cuptor,
sunt de circa 50%, iar la adăugarea în oală, de 30…40%.
Aluminiul se adaugă sub formă de aluminiu metalic, fie cu 5 min înainte de evacuare, sau
se topește separate și se introduce astfel în oala de turnare. Pierderile prin oxidare sunt d e 20…25%.

38
Celelalte elemente, B, Ca, Zr, Mg, care sunt foarte oxidabile, se introduce în jetul de oțel la
evacuare. În cazul alierii oțelului cu aceste elemente, care au oxidabilitate ridicată, mai întâi se
efectuează dezoxidarea avansată a oțelului cu ele mente mai ieftine (Mn, Si, Al), pentru ca oxigenul
dizolvat să fie micșorat până la valori corespunzătoare echilibrului cu aceste elemente speciale.

1.3. Construcția și funcționarea cuptorului cu inducție
Pentru elaborarea oțelurilor se folosesc două tip uri principale de cuptoare cu inducție: cu
miez (cu canal deschis sau închis) și fără miez (cu creuzet). Cel mai răspândit, pentru elaborarea
oțelurilor în turnătorii, este cuptorul cu inducție fără miez (cu creuzet).
Cuptorul electric cu inducție prezintă următoarele avantaje față de cuptorul electric cu arc
și anume:
− Poate fi pus și scos din funcție cu ușurință;
− Realizeză o mișcare a băii metalice, care asigură o omogenizare a compoziției
chimice și o uniformizare a temperaturii;
− Încălzește baia metalică uniform;
− Productivitatea cuptorului este ridicată;
− Reglarea puterii se face simplu, iar condițiile de exploatare sunt ușoare.
Principalele dezavantaje ale cuptorului cu inducție sunt următoarele:
− Temperatura zgurii este scăzută, ceea ce îngreunează operați a de îndepărtare a
acesteia și face imposibile reacțiile dintre metal și zgură;
− Căptușeala bazică necesară în cazul producerii unor oțeluri (de exemplu
manganoase) este puțin rezistentă, cerând funcționare continuă;
− Costul ridicat al cuptorului cu instala țiile aferente.
Din această cauză, cuptorul cu inducție este indicat numai pentru elaborarea oțelurilor aliate
și altor aliaje speciale cu puritate deosebită.
La alegerea agregatului de topire a oțelului va fi preferat cuptorul electric cu inducție, numai
atunci când în turnătorie există sau pot fi create condițiile care să pună în valoare avantajele,
respectiv să înlăture dezavantajele sale față de cuptorul cu arc. Aceste condiții depind de programul
de producție al turnătoriei, precum și de caracteristici le încărcăturii metalice, îndeosebi de acelea
care ar permite înlăturarea operațiilor de defosforare și desulfurare.
Cuptorul cu inducție fără miez constă dintr -un creuzet din materiale refractare, înconjurat
de o țeavă de cupru răcită cu apă, care formea ză inductorul . Din punct de vedere electric, el
funcționează ca un transformator; primarul transformatorului este serpentina din cupru
(inductorul), iar secundarul este însuși oțelul din creuzet (indusul). Inductorul care înconjoară
metalul este alimentat cu curent alternativ și creează în jurul său un câmp electromagnetic variabil,
care induce în materialul metalic din creuzet curenți turbionari (Foucault), care încălzesc metalul
și-l topesc.

39

În figura 1.26 este prezentat un cuptor cu inducție fără miez și părțile sale componente.
Creuzetul și inductorul sunt mo ntate într -o carcasă formată dintr -un schelet de profile
metalice, pentru a se împiedica formarea unor circuite electrice și magnetic închise, în care să se
inducă curenți, pereții carcasei fiind executați din plăci de azbociment și din tablă de oțel
nemagnetic.

1.3.1. Construcția creuzetului
Căptușeala refractară a crezutului trebuie să satisfacă următoarele condiții:
− Durabilitate ridicată la tensiunile termice care apar ca urmare a gradientului de temperatură
foarte mare în peretele creuzetului;
− Rezistență mecanică ridicată, grosimea pereților creuzetului fin destul de mică în
comparație cu greutatea șarjei;
− Să aibă stabilitate chimică față de acțiunea agresivă a zgurelor;
− Pereții trebuie să aib ă grosime cât mai mică; deoarece pe măsura creșterii grosimii acestora
se micșorează randamentul electric și indicatorii economici ai cuptorului;
− Să nu fie bună conducătoare de electricitate;
− Variațiile de volum să fie minime în timpul încălzirii și răciri i cuptorului.
Fig. 1.26. Cuptor cu inducție fără miez:
1 – creuzet; 2 – baie metalică; 3 – căptușeala creuzetului; 4 – izolație; 5 – inductor (serpentină din țeavă de cupru, prin care circulă
apă de răcire); 6 – zidărie refractară; 7 – izolație termică; 8 – ștuț pentru intra rea apei; 9 – ștuț pentru ieșirea apei;
10 – conductoare de cupru; 11 – planșeu mobil; 12 – pârghie spre troliul de basculare.

40
Căptușeala refractară poate fi acidă (cea mai utilizată) sau bazică.
Căptușeala acidă se realizeză din cuarțită, iar ca liant se folosește argila sau acidul boric
tehnic în proporție de 2…3%.
Compoziția chimică a cuarțitelor care asigură obținerea unor creuzete cu durabilitate
ridicată este următoarea: 98% SiO 2 , max. 0,3% Fe 2O3 ; max. 1% Al 2O3; max. 1% TiO 2 ; max. 0,3%
MgO; max. 0,3% CaO; max. 0,3% K 2O + Na 2O ; max. 3% umiditate.
Cuarțitele românești care se folosesc pentru căptușirea cupto arelor cu inducție fără miez
sunt cele provenite din exploatările de la Piatra Râioasă, Vițelaru și Cerna din județul Tulcea.
Calitatea masei de ștampare se execută astfel: se bate fundul în straturi de câte 50mm (în
total 200…400 mm) și pe fundul astfe l executat se așază un șablon cilindric din tablă de oțel cu
grosimea de 4…8 mm. Pe suprafața șablonului se prevăd orificii cu diametrul de 2…3 mm la distanța
de 50…100 mm, pentru a permite evaporarea vaporilor din apă proveniți din umezeala remanent ă
a căptușelii, precum și din apă de constituție a cristalelor de acid boric.
În jurul șablonului se bate peretele creuzetului, care are grosimea de 130…150 mm în partea
de jos și de 90…110 mm în partea de sus.
După terminarea ștampării creuzetului, s e începe operația de uscare, care durează cca 3…10
h. După uscare, se pot folosi două metode de încălzire:
1. Încălzirea cu gaz și supraîncălzire inductivă cu fontă lichidă;
2. Încălzire prin inducție.
Sinterizarea masei ștampate se realizeză prin supraîncă lzirea fontei lichide cu 50…100 ℃
peste temperatura maximă de lucru.
Căptușeala acidă este ieftină, are refractaritate ridicată și rezistă bine la variații de
temperatură (șoc termic). Nu rezistă la acțiunea oxizilor bazici.
Durabilitatea căptușelii acide este de 100…300 șarje, în funcție de modul în care a fost
întreținută.
Căptușeala bazică se execută din magnezită, iar ca liant se folosește argila sau clorura de
magneziu. Nu rezistă la variații bruște de temperatură, datorită coeficientului de dilatar e mare, în
schimb are o rezistență chimică foarte ridicată.
Durabilitatea căptușelii este scăzută (se folosește mai rar) atunci când se elaborează oțeluri
manganoase și anticorosive, deoarece siliciul din căptușeală trece în oțel conform reacției:

<SiO 2>capt + 2[Mn] = [Si] + 2(MnO) (1.48)

41
1.3.2. Instalația electrică
Instalația electrică a cuptorului cu inducție fără miez are trei părți principale:
transformatorul, inductorul și condensatoarele.
Transformatorul este de tip rotativ. El are pe același ax un motor asincron de antrenare,
alimentat de la rețea, un generator sincron și o excitatrice. Rolul lui este de a tra nsforma curentul
rețelei în curent cu o anumită frecvență.
Inductorul (bobina primară) are o singură spirală, executată din țeavă de cupru, prin care
circulă apa de răcire.
Condensatoarele au rolul de a menține factorul de putere la un nivel ridicat. Pentr u a se
obține diferite valori ale capacității, o parte din condensatoare nu sunt legate permanent în circuit,
ci cu ajutorul unui reostat. În prezent, în același scop se utilizează tiristoare, iar alimentarea se
efectuează cu curent de înaltă tensiune (60 KV). Randamentul electric al instalației crește în acest
fel până la 95%.
Cuptoarele electrice cu inducție fără miez, în funcție de frecvența utilizată, se împart în:
− Cuptoare cu frecvență joasă, fie la frecvența rețelei de 50 sau 60 Hz, fie la
trifrecvenț ă (150 respectiv 180 Hz);
− Cuptoare cu frecvență medie ( 500. . .10000 Hz);
− Cuptoare cu frecventă înaltă.
Cuptoarele de 50 Hz fiind monofazate, iar puterea lor fiind de obicei peste 200 kW, normele
de utilizare a energiei electrice nu permit legarea lor dir ect la rețea, din cauza dezechilibrului pe
care îl provoacă între fazele rețelei.
Pentru a echilibra rețeaua, se utilizează un sistem alcătuit dintr -o capacitate și o reactanță
variabilă, branșată în circuit.
Puterea se reglează prin transformator cu trept e de putere în cazul alimentării la tensiune
înaltă sau cu autotransformator în cazul alimentării la tensiune joasă.
Deoarece curentul absorbit de cuptor este puternic defazat, factorul de putere rămâne
inferior valorii de 0,25, pentru ridicarea valorii sa le instalându -se baterii de condensatoare cu
capacitate variabilă în trepte fig. 1.27.

Fig. 1.27. Schema de principiu a instalației electrice
la un cuptor cu cu frecvența rețelei:
1 – transformator; 2 – întrerupător; 3 – condensator;
4 – bobina de șoc; 5 – condensator de compensare;
6 – cuptor.

42

1.4. Tehnologia elaborării oțelurilor în cuptor cu inducție

Încărcătura solidă trebuie așezată compact.
Se încarcă pe fundul creuzetului puțin fier vechi mărunt și 0,5% FeSi45, apoi bucățile grele,
printre care se pun bucăți mici de fier vechi și feroaliaje de aliere. Restul bucăților mici se încarcă
după ce încărcătura s -a mai tasat în urma topirii parțiale.
Conținutul de carbon al încărcăturii trebuie să corespu ndă limitei inferioare prescrisă pentru
oțelul elaborat.
Greutatea volumetrică a încărcăturii are o însemnătate mai mare în cazul cuptorului cu
inducție decât în cazul cuptorului cu arc, pentru a se asigura pătrunderea liniilor de câmp
magnetice. Greutatea volumetrică a încărcăturii variază în limite foarte largi, în funcție de
proveniența, pregătirea și compunerea ei.
Încărcătura trebuie să îndeplinească condiția ca conținutul de fosfor și de sulf să fie sub
limitele prescrise pentru marca de oțel ce urmea ză a fi produsă. Aceasta înseamnă, că o încărcătură
care are greutatea volumetrică scăzută, dar îndeplinește condiția de mai sus, poate fi utilizată într –
un cuptor cu inducție cu căptușeală acidă, numai după ce a fost pregătită într -un mod corespunzător.
Topirea încărcăturii are loc cu atât mai repede cu cât cantitatea de căldură produsă în
unitatea de timp este mai mare și cu cât această căldură se produce într -un volum mai mare.
Forța electromotoare indusă în încărcătura solidă este:
𝐸=44,4∙𝜑∙𝑓∙𝑛∙10−8 [𝑉], (1.49)

în care:
𝜑 – este fluxul magnetic;
f – frecvența
n – numărul de spire ale bobinei.
La cuptoarele fără miez, câmpul magnetic este dispersat (lipsește mie zul), deci 𝜑 este mai
mic. Pentru a se mări E, se recurge la mărirea frecvenței curentului.
Densitatea curentului indus în încărcătura metalică este maximă la suprafața ei și scade spre
interior.
Grosimea stratului de metal, în care densitatea curentului indus este maximă, se numește
adâncime de pătrundere. În acest strat are loc degajarea cea mai mare de căldură (peste 85%), pe
seama căreia se topește toată încărcătura. Cu cât frecvența curentului este mai mare, cu atât
adâncimea 𝛿 de pătrundere a curent ului indus este mai mică, conform relației:

43
𝛿=5030 √𝜌
𝑓∙𝜇 ,[𝑐𝑚] (1.50)

unde:
𝜌 – rezistivitatea electrică a încărcăturii, în Ω/c m2;
f – frecvența curentului din inductor, în perioada/s;
µ – permeabilitatea magnetică a încărcăturii.
Rezultă că, cu cât cuptorul are o capacitate mai mare, cu atât frecvența curentului furnizat
de transformator trebuie să fie mai mică, pentru ca pătr underea curenților induși să fie cât mai
adâncă.
În cuptorul cu inducție fără miez, există două conductoare concentrice:
− exterior (inductor);
− interior (baia de oțel).
Întrucât curentul circulă în sens contrar, cele două conductoare se resping. Inductorul este
însă un conductor rigid și de aceea oțelul tinde să se comprime sub acțiunea forțelor electromotoare
orientate dinspre pereți spre centrul creuzetului (apare o bombare a suprafeței oțelului lichid). În
figura 1.28 este prezentat acest efect și reparti zarea forțelor electromagnetice.

Fig. 1.28. Reprezentarea câmpului magnetic (a) și a
forțelor electromagnetice (b) la cuptoarele electrice cu
inducție fără miez.

44
După ce întreaga încărcătură s -a topit, se îndepărtează zgura formată, se dezoxidează cu
ferosiliciu, se adaugă feroaliaje pentru aliere, se dezoxidează cu feromangan și se întrerupe curentul
sau se reduce la o treime. Agitarea băii metalice accelerează dizolvarea feroaliajelor.
Zgurile acide se formează prin topirea bucăților de sticlă care se pun pe încărcătură. Sticlele
tehnice sunt din sistemul Na 2O – CaO – SiO 2, în care se găsește peste 70% SiO 2 și au temp eratura
de topire între 1000. . .1300 °C. Pentru formarea zgurei se folosește un amestec care consta din
nisip feldspat și var, compoziția unei astfel de zguri fiind următoarea: 40% CaO; 25% SiO 2; 31%
Al2O3.
În perioada de elaborare, pierderile de carbon s unt de 5. . .10%, cele de fier de 1. . .2%, iar
cele de Mn și Si, la dezoxidare, de 10. . .20%, pentru fiecare în parte. Celelalte elemente se oxidează
în mai mică măsură (între 5. . .20%).
Procesele de oxidare a carbonului și manganului, precum și cel de regenerare a siliciului,
se desfășoară cu atât mai intens cu cât temperatura și durata de menținere a oțelului este mai mare.
În cuptoarele cu inducție fără miez, se pot elabora oțeluri de calitate și speciale, de orice
compoziție chimică, valorificându -se deșeurile aliate.
Pentru elaborarea oțelurilor inoxidabile cu C <0,03% (de exemplu 18Cr8Ni) se folosește ca
materie primă fier tehnic (Armco) și ferocrom afinat, deoarece nu este posibilă oxidarea carbonului,
procesul de elaborare fiind în principiu un pro ces de retopire.

45
Capitolul 2. Tehnologia de elaborare a oțelurilor în cadrul SC UZTEL SA

2.1. Prezentarea tehnologiei de elaborare în cuptor cu arc electric în cadrul SC
UZTEL SA

2.1.1. Scop / Domeniu

Prezen ta procedur ă stabilește fazele p rocesului de elaborare și se referă la elaborarea
oțelurilor slab aliate și aliate în cuptoarele electrice cu zidăria bazic ă.
Prezen tele instrucțiuni se utilizează împreună cu instrucțiunile de exploatare a cuptoarelor
electrice.
Aceste instrucțiuni se aplică la elaborarea oțelurilor slab aliate / aliate destinate obținerii
pieselor turnate în cadrul secției Turnătorie.
2.1.2. Procedura / Conditii tehnice

Compoziția chimică obligatorie se va regăsi în specificația de material pentru fiecare tip de
aliaj elaborat.
Compoziția chimică se verifică pe probe speciale, turnate la jumătatea șarjei, din oală de
turnare. Probele vor fi marcate din turnare cu n umăr de șarja sau vor avea încastrate plăcu țe (benzi)
pe care se inscripționează numărul șarje. Cara cteristicile mecanice impuse sunt precizate în
standardele, specificațiile de material și normele interne în vigoare, specifice fiecărui tip de
material.

2.1.3. Cuptorul

Elaborarea se realizează în cuptoare electrice cu arc de 3 tone capacitate nominală, cu
posibilități de supraîncărcare de maxim 4 tone și de 1,5 tone capacitate nominală, cu posibilități de
supraîncărcare de maxim 2,2 tone, cu zidărie refractară bazică, cu boltă rabatabilă din beton
refractar.
Se utilizează electrozi de grafit Ø 225 mm , pentru cuptoarele de 3To capacitate și de Ø 150
pentru 1,5 To.

46
Încărcarea se execută mecanizat cu ajutorul cu ajutorul benelor, boltă fiind rabatabilă la
toate tipurile de cuptoare.
Construcția metalică, instalațiile electrice și mecanice, transf ormatoarele, se verifică zilnic
la pornirea cuptorului.
Anual se face verificarea protecțiilor electrice de către o firmă specializată, pe baza
graficului stabilit de Serviciul Mecano -Energetic.
Înainte de începerea elaborării se va controla starea zi dăriei, a bolții, a instalațiilor electrice,
mecanice și hidraulice, precum și starea gropii de turnare, a gropii și bazinului de zgură.
Se interzice elaborarea oțelurilor aliate la prima șarja după rezidirea vetrei sau a pereților,
caz în care se va el abora oțel nealiat sau oțel slab aliat.
De asemenea, în cazul când zidăria refractara a necesitat reparații importante se va elabora
oțel nealiat cu carbonul ridicat.
Reglementarea comenzilor în această situație se va face de șeful secție și de conducăto rii
sectoarelor de elaborare și asamblare –turnare.
Se menționează că în cazul montării unei bolți noi se poate elabora oricare din mărcile de
oțel, dar durată topirii la prima șarja trebuie să fie de minim 2,5 ore pentru o încălzire și glazurare
corect ă la cuptorul de 3 tone și 2 ore la cuptorul de 1,5 tone. La șarja respectivă este interzisă
supraîncărcarea.
Rezidirea completă, rezidirea pereților și schimbarea bolților se va face de către echip a de
zidari – șamotori.
Pentru turnare se utilizează oal ă de 3 To cu reductor pentru TO1, 5To și 6To, fără reductor
pentru TO2 cu zidărie refractară silicoaluminoas ă, funcție de cantitatea de oțel lichid elaborat,
oale ce se verifică zilnic de către olar și mecanicul de întreținere secție TO.

2.1.4. Mater ii prime și materiale
Materiile prime și materialele vor corespunde din punct de vedere calitativ standardelor și
normelor de recepție în vigoare.
Caracteristicile principale ale materialelor utilizate vor fi înregistrate zilnic într -un dosar
special, p entru fiecare lot în bază certificatelor de calitate și a analizelor efectuate la laboratoarele
întreprinderii.
Dosarul cu certificate va fi completat la fiecare lot aprovizionat și va stă permanent la
dispoziția maiștrilor și șefilor de echipă oțelari p entru orientare în calculul încărcării și al
necesarului de feroaliaje.

47
Materialele se depozitează separat, pe calități. Fiecare boxă va avea inscripționata calitatea
respectivă de material.
Încărcătură metalică se compune din :
Fierul vechi nu t rebuie să includă cauciuc, grăsimi, metale neferoase, nisip, vopsele,
umiditate (recipienți sau piese rebut, în cavitățile cărora se găsește apa, se vor goli), materialele
explozive, etc., constituind pericol de explozie.
Pentru loturile mari și omogene se va verifică compoziția chimică (%Ni, %Mo, %Cr,
%Mn, %P, %Cu) pentru depozitarea separată a deșeurilor ce conțin materiale recuperabile.
Se va urmări depozitarea pe următoarele grupe :
− Oțel carbon și oțel mangan ;
− Oțeluri aliate cu crom ;
− Oțeluri cu Cr, Ni, Mo cu 0,3 – 1,8% Ni ;
− Oțeluri cu Cr, Ni, Mo cu 1,81 – 4% Ni.
Depozitarea deșeurilor feroase se va face conform normativului în vigoare.
La depozitare și utilizare se va respectă dispoziția în vigoare privind îmbunătățirea acțiunii
de recuperare a materialelor feroase aliate și a valorificării complete a elementelor de aliere.
Șpan de oțel carbon și oțel aliat, sfărâmat (având lungimea maximă a așchiei de 80 mm),
sau brichetat, sortat pe aceleași grupe menționate pentru fierul vechi.
Material r ecirculate (maselote, rețele), sortate pe mărci de material.
Pentru asigurarea condițiilor de sortate, după dezbaterea pieselor turnate din oțeluri aliate
cu elemente recuperabile, este obligatorie marcarea maselotelor cu var, pe grupe, astfel:
1. Marca de material (de ex.T35MoCrNi08 ; T32MoCrNi08R, etc.)
2. La oțeluri carbon și la oțelurile slab aliate cu mangan maselotele nu se simbolizează.

La curăț ătorie, după detașarea maselotelor și rețelelor, acestea se colectează separat, funcție
de inscripționarea cu var, în containere speciale pe care se atașează plăcuțe pe care este înscrisă
marca de oțel.
− Piesele rebut se vor sorta prin același mod de inscripționare.
− Sectorul Curățitorie are obligația de a supraveghea sortarea materialelor recirculate pentru
asigurarea recuperării maxime a elementelor de aliere.
− Maselotele și rețelele vor fi bine dezbătute, pentru indep ărtatea resturilor de amestec de
formare, care afectează durabilitatea zidăriei refractare a cuptorului și calitatea zgurii.

48
Pentru carburare se utilizează electrografit, praf de grafit rezultat din refiletarea electrozilor
sau fontă.
Toate aceste materiale se utilizează bine uscate și încălzite.
Ca fondanți pentru formarea zgurii, se utilizează :
• Var proaspăt, cu granulație 20 -70 mm, bine calcinat și uscat.

Utilizarea varului în stare prăfoasa la formarea zgurii este interzisă, deoarece acestea
deteriorează boltă din cărămizi de silică. Varul mai vechi de 2 zile în stare prăfoasa, se va utiliza
numai la formarea mortarului pentru ajustar e. Nu se va utiliza var umed deoarece acesta duce la
hidrogenarea băii de oțel și chiar la accidente datotita împroșcărilor de oțel. Se va controla
permanent că varul să fie uscat (eventual se va încălzi cu flacără cu gaze).
• Florura de calciu – uscată – cu granulație max. 25 mm, având min. 85%CaF2 și
max.15%SiO2.

Pentru decarburare (oxidare) se folosește oxigen și minereu de fier.
Dezoxidanți, nichel și feroaliaje pentru aliere:
Feromangan SR ISO 5446 -1995

Tabel 2.1. Feromangan cu carbon m ediu și ridicat, bulgări 25 – 200 mm calcinat la 600
– 850˚C.
Simbolizare Compozitie chimica %
Mn C Si max. Pmax. Smax.
FeMn80C20
75-85 1,5-2,0 2,0 0,35
0,030 FeMn80C20LP 0,20
FeMn80C15
1,0-1,5 0,2 0,35
FeMn80C15LP 0,20
FeMn80C10
0,5-1,0 0,2 0,35 -0,20
FeMn80C10LP
FeMn90C10
85-95 0,5-1,0 0,2 0,35
0,030
FeMn90C10LP 0,20
FeMn75C80MP 70-82 Max 8,0 0,2 0,25 30

49
Tebel 2.2. Feromangan cu carbon scăzut (afinat) bulgari 25 – 200 mm, calcinat la 600 –
850˚C.
Simbolizare Compozitie chi mica %
Mn C Si max. Pmax. S max.
FeMn80C05
75-85 0,10-0,50 2,0 0,30
0,030 FeMn80C05LP 0,15
FeMn80C01
≤ 0,10 0,2 0,30-0,15
FeMn80C01LP

Tabel 2.3. Mangan metalic – STAS 7387 – 1981
Simbolizare Compozitie chimica %
Mn min Pmax. C max S max.
Mn 99,95 99,95 0,005 0,02 0,01

Tabel. 2.4. Ferosiliciu SR ISO 5445 – 1995 bulgări 35 – 200 mm., calcinat la 600 – 850 ˚C.
Simbolizare Compozitie chimica %
Si Al max P max. Smax. C max. Mn
max. Cr max.
FeSi75Al 1 72-80 1,0 0,05 0,04 0,15 0,50 0,30
FeSi75Al 2 72-80 1,5 – 2,0 0,05 0,04 0,20 0,50 0,30
FeSi75Al 3 72-80 2,0 – 3,0 0,05 0,04 0,20 0,50 0,50

Tabel 2.5. Silicocalciu – STAS 7036 -1980 bulgări 20 – 50 mm; calcinat la 400˚C
Marca Compozitie chimica %
Ca min Si min Fe max. C max. Smax. P max. Al max.
SiCa20 20 50 15 0,5 0,04 0,05 2,0
SiCa20 25 55 12 0,5 0,04 0,05 2,0
SiCa20 30 55 6 0,5 0,04 0,05 2,0

50
Tabel 2.6. Feromolibden SR ISO 5452 – 1995 bulgari 2 – 50mm (2…100) ; calcinat la
400˚C.
Marca Compozitie chimica %
Mo Si max C max. P max. Smax. Cu max.
FeMo60 55-65 1,0 0,10 0,05 0,10 0,50
FeMo70 65-75 1,5 0,10 0,05 0,10 0,50

Tabel 2.7. Ferotitan SR ISO 5454 – 1995 bulgări 3,15 – 50mm. ; calcinat la 600˚C.
Marca Compozitie chimica %
Ti C max Si max. Mn
max. P max. S max. Al max.
FeTi30Al6 20-35 0,15 4,0 – 0,10 0,06 6,0
FeTi30Al10 20-35 0,20 8,0 – 0,10 0,07 10,0
FeTi40Al6 35-50 0,10 4,5 1,5 0,10 0,06 6,0

Nichel – electrolitic – plăci sau nichel granulat, bine calcinat.
Tabel 2.8. Ferocrom SR ISO 5448 – 1993 :
Ferocrom c alcinat bulgări 10 – 100mm. Calcinat la 600 – 850 ˚C.
Marca Compozitie chimica %
Cr C Si. P max. Smax.
FeCr70C70 65-70 4-6 1,5 – 10,0 0,05 0,10
FeCr70C50Si2LSLp 65-70 4-6 1,5 – 3,0 0,03 0,05

51
Tabel 2.9. Ferocrom afinat (cu carbon foarte scăzut) bul gări 3,15 – 50 mm.
Marca Compozitie chimica %
Cr C max Si
max. P max. Smax. N max.
FeCr70C1
65-75 0,100 1,50
0,050 0,030 0,15 FeCr70C2 0,10-0,25 0,25
FeCr70C5 0,25-0,50 0,50

Tabel 2.10. Ferovanadiu conform SR ISO 5451 -1996, granulație cl.2, 2 – 100mm.
Marca Compozitie chimica %
V Si
max Al
max. C
max. P
max. S max. As
max. Cu
max. Mn
max. Ni
max.
FeV60 50-65 2,0 2,5 0,30 0,06 0,05 0,06 0,10 – –

2.1.5. Ajustarea
Se controlează starea cuptorului de elaborare (cuptor electric cu arc cu cuptuseal ă bazică) :
− vatra după desarjarea precedentă să aibă profilul normal, fără gropi, denivelări și resturi de
zgură și oțel rămas de la șarja precedentă;
− pereții să nu fie prea uzați și să nu aibă tendința de surpare;
− jgheabul de evacuare să aibă zidăria reparată, sfertuita și bine uscată;
− boltă cuptorului să aibă zidăria completă, să nu fie “cursa“ sau să aibă tendința de cădere.

Se ajustează cuptorul astfel :
Pregătirea zidăriei cuptorului pentru ajustare se face după ce șa rja precedentă a fost
evacuată, prin curățirea pereților și a vetrei de zgură și restul de oțel rămas după evacuare.
Ajustarea începe cu pereții în zonă acțiunii zgurei și se termins cu vatra cuptorului.
Ajustarea cuptorului se face cu amestec de mag nezită granulată și silicat de sodiu diluat cu
apa pentru zidăria bazică. Ajustarea se face în timpul cel mai scurt posibil (10 -15 min.) ceea ce
impune că materialele să fie pregătite din timp.

52
Pentru că zidăria cuptorului să nu se răcească în tim pul ajustării se recomandă că electrozii
să fie ridicați în cuptor doar în măsura în care nu împiedică ajustarea.
Jgheabul de evacuare a oțelului se va curată după fiecare șarja evacuată, se va repară și
sfertui, apoi se va usc a.
În cazul în c are s -au efectuat reparații importante se vor elabora oțeluri carbon sau oțeluri
aliate cu mangan.
Se reamintesc următoarele măsuri necesare asigurării desfășurării corecte a procesului
tehnologic de elaborare.
a) Evacuarea completă a oțelului și zgurii d in cuptor
b) Curățarea orificiului de evacuare a oțelului, de oțel și zgură, cu ajutorul unei răngi sau prin
topire, insuflându -se oxigen pe o țeava , lungă de 2000 mm, această operație efectuându -se
de oțelar.
c) Repararea cu magnezită granulat ă uscată și încălzită a zonelor mai adânci de 40 mm față
de nivelul normal de zidărie.
d) Trasarea mortarului de magnezită granulata, var și apa cu ajutorul lopeții.
e) Menținerea adâncimii normale a vetrei prin încărcare de var în cazul tendinței de adâncire,
respectiv m inereu sau nisip în cazul ridicării acesteia.
f) După reparare se va închide și se vor coborî electrozii înroșiți pentru o bună sudare a
materialului.

2.1.6. Încărcarea cuptorului
Încărcarea cuptorului se execută mecanizat, cu ajutorul benelor, cuptoarele a vând bolțile
rabatabile.
Pentru asigurarea posibilităților de supraîncălzire a cuptoarelor de la 3 To și 1,5 To, în
scopul reducerii numărului de încărcături intermediare este necesară o pregătire avansată a
materialului.
Cu excepția maselotelor sau a un or blocuri, piese rebut și a fierului vechi greu, restul de
fier vechi se va tăia la dimensiunea maximă de 200 mm. În același scop se va utiliza numai șpan
brichetat sau șpan sfărâmat având lungimea așchiei de max. 80 mm.
Prima benă care se înc arcă în cup toarele de 3To să conțină o încărcătură minima de 2,5 To
Încărcătură se stabilește în funcție de comandă care menționează necesarul de oțel lichid,
marca de oțel și tipul scurgerii oalei de turnare, (eventuale alte condiții speciale), făcută de maistrul
de la formare -asamblare -turnare pe fișa de turnare cu minim 3 ore înainte de evacuarea șarjei
precedente.
Pierderile prin ardere se consideră de 7% în cazul utilizării în încărcătură a 40% spân
(variind între 5 -8% în funcție de cantitatea de spân).

53
Încărc ătură trebuie realizată cu materiale sortate din punct de vedere al compoziției
chimice, de muncitori instruiți special în acest scop, constituiți într -o echipă
Practic după pregătirea fierului vechi și șpanul se întroduc e în buncăre, în funcție de grup a
de oțeluri din care fac parte, că dealtfel și maselotele. De aici se preiau în benă materialele
corespunzătoare mărcii de oțel ce se elaborează.
Pentru mărcile de oțel care includ nichel sau molibden se va urmări asigurarea acestor
elemente din încărcătu ră.
Deoarece elaborarea se face prin procedeul de topire cu oxidare parțială, dozarea
încărcăturii se realizează astfel încât conținutul de carbon la sfârșitul topirii să permită o oxidare
de minim 0,30%C. Carburarea încărcăturii se face cu electrografit sau fontă.
Încărcătură trebuie să fie compactă pentru a asigură o bună conducere a curentului electric
și pentru a se evită prăbușirile de material în timpul topirii, care pot provocă ruperi de electrozi.
În acest scop benă se pregătește și se încărca astfel :
La partea inferioară se așează bucăți de tablă deșeu –curat ă, care asigură sus ținetea restului
de material.
Urmează un strat de fier vechi mărunt, dar greu și cur at (pe cât posibil neruginit, fără resturi
de amestec de formare) care asigură un strat tampon de protecție a vetrei contra loviturilor la
căderea bucăților mari și contra acțiunii directe a arcului electric.
Peste acest strat se introduce electrografit pentru carburare (în zonă din centrul benei pentru
a ajunge în cuptor între elect rozi) și o parte din v arul necesar formării zgurii de topire.
Tot la partea de jos, central, se așează fierul vechi greu maselote sau bucăți mari, între
acestea introducându -se fier vechi mărunt și spân.
Deasupra și pe margini se introduce vier vechi m ijlociu, șarjat.
Ultima porție, la partea de sus a benei, va fi formată din șpan (max. 200 kg) pentru
amorsarea arcului electric, sau din câteva bucăți de electrografit, sub electrozi.
De asemenea, benă se va menține în cârligul podului rulant, introdu să în cuptor la o distanță
cât mai mică de vatră.

După scoaterea benei din cuptor materialul se aranjează la partea de sus cu ajutorul unor
cârlige, pentru a permite revenirea bolții cuptorului.
Nivelul maxim al incarcaturii în cuptor va fi minim 10 0 mm sub marginea superioară a
cuvei.

54
În cazul când este necesară introducerea de mai multe încărcături, benele ulterioare se vor
descărc a numai după începerea topirii și tasarea primei porții, dar înainte de formarea unei băi
continue de material lichid , pentru evitarea împroșcărilor la căderea materialului din benă.
Încărcătură va fi bine uscată, în benă sau se vor introduce bucăți de fier mai grele de 50 kg.
Se readuce boltă în poziția de lucru și se coboară electrozii până ating încărcătură. Se
verifică dacă sunt suficient de lungi, în caz contrar luându -se măsuri de prelungire.
De asemenea, se verifică strângerea tuturor electrozilor.
Se suflă aer comprimat deasupra bolții pentru îndepărtarea prafului și evitarea
supraîncălzirii cărămizilor.
Se astupă orificiul de evacuare cu mortar de magnezită.
Se verifică poziția cuptorului, starea bolții acestuia (se fac eventualele intervenții la boltă).
Se controlează starea instalațiilor electrice și mecanice, se stabilește de către maistrul oțelar
treaptă de pornire la transformator, care se comunică electricianului de la tabloul de comandă.

2.1.7. Topirea
Se realizează cât mai rapid, respectându -se instrucțiunile de exploatare a cuptoarelor.
Imediat ce apare baia metalică se va introduce var pent ru asigurarea unei zguri bazice.
În cazul în care conținutul de carbon la topire este mai mic decât cel indicat și anume :
Ct =0,30% + Co (Co= carbonul la oprirea oxidarii)
– Se va face imediat carburarea băii cu fontă solidă sau electrografit.

2.1.8. Afin area (Oxidarea, Fierberea)
După topire se verifică temperatură oțelului. Funcție de această se modifică treaptă de lucru
a transformatorului. În mod normal, după o topire rapidă și la o temperatură corespunzătoare a
oțelului, se reduce o treaptă față de to pire.
Dacă se lucrează cu putere mare uzură zidăriei refractare a cuptorului este mare, iar
disocierea aerului în zonă arcului este puternică, astfel încât oțelul va absorbi o cantitate mare de
azot.
Oxidarea se poate face prin insuflare de oxigen, respe ctându -se instrucțiunile de lucru.
Concomitent cu introducerea minereului se asigură și cantitatea necesară de var pentru
formarea zgurii.

55
Pentru a se asigură o degazare corespunzătoare și o puritate avansată a oțelului trebuie să
se realizeze o oxidare de 0,30% C. cu o viteză de 0,60˚C/oră, deci timp de aproximativ 30 minute,
se realizează o fierbere intensă.
Pentru oțelurile aliate cu molibden corectarea conținutului în acest element, respectiv
completarea alierii cu feromolibden se face în perioadă de fierbere intensă (se evită introducerea la
încărcare deoarece se formează oxid de molibden -MoO3 volatil la 700 ˚C, pierderile fiind mari).
Prin introducerea FeMo în timpul oxidării pierderile prin ardere sunt de numai 2 -5%.
Se recomandă efectuarea a două probe rapide : una la 20 minute după începerea fierberii
(care permite eventuală corectare a compoziției și evitarea supraoxidarii băii) și o probă după
terminarea fierberii.
Se va evita supraoxidarea oțelului prin scăderea conținutului de carbon sub 0,1 5% (cu
excepția mărcilor cu conținut scăzut de carbon, că spre exemplu G30Mn5.
Când baia de oțel este liniștită și încă neîncălzită, iar conținutul de carbon este cu 0,05 –
0,12% sub limită inferioară de carbon a mărcii de oțel ce se elaborează, se îndepăr tează total zgură
de oxidare.
Pentru această se decuplează curentul, se înclină ușor cuptorul spre bazinul de zgură, se
ridica electrozii, se ridic ă ușa și se începe tragerea zgurii oxidate cu ajutorul unei bare la capătul
căreia se introduce o traversă d e lemn uscat.
Evacuarea zgurii trebuie să se facă total (minim 73%) pentru a se îndepărta fosforul legat
în zgură, evitându -se resfosforarea ulterioară a oțelului.

2.1.9. Dezoxidarea – Alierea
După tragerea zgurii baia metalică trebuie să aibă un conținu t de carbon cu 0,05 -0,12% sub
limita inferioară a mărcii care se elaborează, ceea ce va permite încadrarea în limitele prescrise prin
aportul de carbon al feromanganului (FeMn 75% conține 5 – 8% C), eventual al carbonului din
ferocrom și al electrografitul ui care se introduce pentru formarea zgurii albe.
În cazuri speciale, când în mod greșit s -a oxidat sub limita indicată, se face carburarea cu
fontă curată, bine uscată și încălzită (atunci când conținutul de sulf și fosfor al băii este scăzut), sau
cu el ectrografit uscat și încălzit (eventual praf de grafit rezultat de la refiletarea electrozilor),
considerând o asimilare de 60%.
Carburarea cu electrografit se face prin aruncarea acestuia cu lopata, din poziție laterală
față de ușa cuptorului deoarece re acția se face cu violentă, ieșind flăcări pe ușă și fiind posibile
chiar împroșcări de metal.
În această perioadă se lucrează cu tensiune relativ și intensitatea curentului mare pentru că
arcul electric să fie scurt conform instrucțiunilor de exploatare a cuptoarelor electrice.

56
După tragerea zgurii se efectuează predezoxidarea cu feromangan 75% Mn (cca 7,5 -8 kg.
FeMn/t oțel nealiat cu mangan).
Pentru oțeluri din care se toarnă piese cu condiții speciale privind rezistentă la presiuni
ridicate sau medii d e H2S în cazul când conținutul de carbon a scăzut sub 0,15% după oxidare, se
va începe predezoxidarea cu 0,7 g. Al/ tonă de oțel.
Calculul cantității de feroaliaje se face pentru fiecare șarja ; maistrul și șeful de echipă vor
face calculul cantității de feroaliaje în condițiile concrete, având în vedere calitatea feroaliajului și
mersul șarjei respective.
Pentru elaorarea oțelurilor cu max 0,22% sau max. 0,25%Cse recomandă începerea
preoxidarii cu 1 – 2 kg. ferosilicomangan pe tonă de oțel, după care se introduce imediat
feromanganul într -o cantitate diminuată corespunzător.
După introducerea feromanului se formează o zgură de protecție din var și florura de calciu
(5-10kg. Var/t. oțel și 1 -2 kg. Florura de calciu/t oțel), urmând imediat o bună amestecar e a oțelului
pentru omogenizarea conținutului de mangan, după care se trece la formarea zgurii albe pentru
dezoxidarea prin difuzie.
Pentru formarea zgurii albe, în prealabil, în față cuptorului se pregătește un amestec compus
din var proaspăt în bucăți m ici (5 -3 mm, dar nu praf care atacă boltă), bine calcinat, electrografit
praf și florura de calciu în proporția 5: 3 :1, în total 2 -3%din cantitatea de oțel. Se recomanda de
asemenea, utilizarea a 1 -2kg. șpan de aluminiu – bine uscat.
Amestecul se introdu ce în cuptor cu lopată, treptat I cca. 5 minute, după care se oprește
curentul și se omogenizează cu ajutorul unei bare uscate, fără a amestecă zgură cu oțelul.
Se încălzește oțelul 2 – 3 minute, s eamesteca și se da probă pentru determinarea
compoziției chimice, făcându -se corecturile necesare.
Se adaugă în continuare pe zgură – amestec de var, ferosiliciu și florura de calciu (în
proporție 8 :2 :1).
Pentru oțelurile cu conținut scăzut de carbon se recomandă aruncarea pe zgură a 0,5 kg spân
de aluminiu / t oțel.
După circa 10 -15 minute de încălzire, timp în care se urmărește să nu înceapă topirea bolții
(lucrând cu electrografit sau var pe zgură) se ia probă de zgură. Această trebuie să fie albă și să se
sfărâme în contact cu atmosferă.
Dacă z gura este neagră, brună sau verzuie și nu este sfărâmicioasă, înseamnă că
descompunerea oxizilor din zgură nu este completă și se introduce în continuare în var, ferosiliciu
și florura de calciu (eventual electrografit dacă nu se elaborează oțeluri cu conț inut scăzut de carbon
și spân de aluminiu).

57
Informativ, zgura albă va avea următoarea compoziție chimică :
55-60% CaO; 15 -20%SiO2; 1,5-3%Al2O3; max. 10%MgO;
max. 1,5%FeO ; max. 1% MnO; max. 1% CaS; 0,5-1% CaC2; 7 -10%CaF2.
Durata perioadei de dezoxidare su b zgura albă (de la începutul introducerii amestecului)
este minim 30 minute (recomandabil 45 minute).
Se ia probă din cochilă de fontă pentru a se constata stadiul de dezoxidare al oțelului și
temperatura băii metalice.
Oțelul se consideră dezoxidat c ând proba la cochilă se solidifică liniștit (fără scânteieri) și
prezintă în final o suprafață concavă. În acest timp se scoate și proba pentru determinarea
compoziției chimice, care se toarnă în cochilă de cupru.
Se introduce feromanganul necesar pentru corectare (eventual feromangan afinat în cazul
când baia conține % C la limita superioară), caz în care se amesteca și se ia din nou probă pentru
determinarea compoziției chimice.
În cazul elaborării oțelurilor aliate cu crom se întroduc inițial 1 -2 kg Feși / t oțel, după care
începe introducerea ferocromului, bine calcinat, în bucăți de 10 -100 mm. Alierea se poate face cu
ferosilicocrom, în porții, apoi se agită oțelul pentru omogenizare chimică.
Cu circa 10 minute înainte de evacuare se introduce fer osiliciul cu 75% Și pentru
dezoxidare prin precipitare.
Se precizează că ferosiliciul total utilizat se împarte în:
− Ferosiliciu (bine măcinat la dimensiuni de max 10 mm.), care se introduce 1 -2 kg.
/t oțel.
− Ferosiliciu pentru dezoxidare, care se introd uce incuptor pentru dezoxidarea prin
precipitare 3 -8 kg./t oțel.
− Ferosiliciu pentru dezoxidare în oală de turnare 0,5 – 1 kg Feși/t. oțel.
Pentru șarjele la care se toarnă piese de importantă deosebită (corpuri prevenitoare de
erupție, corpuri acumulato are hidropneumatice, piese garantate în exploatarea la temperaturi
scăzute -40˚C; -60 ˚C (sau în mediu de H2S) dezoxidarea cu ferosiliciu se va înlocui parțial prin
dezoxidare cu ferosiliciu). Se agită oțelul, fără a -l ameteca cu zgura.
După 5 -7 minute d e la introducerea ferosiliciului se ia probă pentru determinarea
compoziției chimice la cuantometru.
În perioada în care se așteaptă rezultatul determinării compoziției chimice, se verifică
temperatură otelelui pentru evacuare. Temperatura necesară stabi lește funție de grosimea pereților
și numărul pieselor ce urmează să se toarne. Practic șeful de echipă asamblare – turnare va preciză
în fișa de turnare tipul pieselor și va indică diametrul piesei de scurgere pentru oală de turnare,
odată cu comanda de ma terial și cantitatea prevăzută.

58
Proba de temperatură se ia cu termocuplul sau la cochilă din fontă cu dimeniuni tipizate
conform modelului 031, apreciindu -se timpul în secunde (puncte) de la umplere și până apare
crustă solidă. Probele se iau în prezența șefului de echipă, a maistrului oțelar.
Se corectează fluiditatea zgurii (cu florura de calciu în bulgări de max.25.mm) pentru a se
asigură ieșirea acesteia din cuptor și se trece la evacuarea șarjei.

2.1.10. Evacuarea
După verificarea și eventuală corec tare a temperaturii se trece la evacuarea oțelului în
cuptor, după ce în prealabil s -a verificat dacă:
a) Oala de turnare este introdusă corect în groapa de turnare, astfel încât jetul de oțel să nu
lovească în cilindrii dopului. Oala trebuie să fie curată fă ră resturi de oțel și zgură), să nu
prezinte zone uzate, nereparate prin stampare cu șamota, să fie uscată și bine încălzită la o
temperatură de 400 -600 oc . Mecanismul de susținere al oalei de turnare și oală se verifică
vizual înainte de fiecare turnare. Mecanismul de susținere al oalei de turnare se verifică
periodic la 6 luni De asemenea, la montarea dopului se va controla de maistrul oțelar
funcționarea mecanismului de închidere și starea mantaii metalice, inclusiv a fundului.
b) Jgeabu l cuptorului este c orespunzător (curățat de zgură și oțel, nivelat, uscat).

c) Orificiul de scurgere este curățat de tot mortarul care rezultă prin desfundare. După aceste
verificări se face străpungerea orificiului de evacuare cu ajutorul unei bare.

Bascularea cuptorului se comandă de șeful de echipă oțelar sub conducerea maistrului oțelar
care dirijează și podul rulant.
Este interzisă carburarea cu electrografit pe jghebul cuptorului. Oțelul trebuie să se
încadreze în compoziția chimică prescrisă înainte de evacuare.
În timpul evacuării oțelului se face dezoxidarea finală, în oală de turnare, introducându -se
0,7 kg. Aluminiu / t. oțel și cca. 1kg. Ferosiliciu /t. oțel. Aluminiul se introduce pe fundul oalei (la
min. 300 mm.de dop), iar ferosiliciul se introduce când oțelul a ajuns la ¼ din înălțimea oalei.
Pentru oțelurile din care se toarnă piese garantate la presiuni peste 140 atm. Dezoxidarea
se completează cu 0,7 kg. ferotitan (30%titan/t oțel), iar pentru oțelurile rezistente la temperaturi
scăzute și în medii de hidro gen sulferat, ferosiliciul se înlocuiește cu ferosilicocalciu.
După turnare se va sparge zgură din jurul dopului.
După umplerea oalei cu oțel se verifică mantaua acesteia pentru a nu prezentă înroșiri.
Turnarea va începe la 6 -10 minute după terminarea evacuării, pentru decantarea impurităților.

59
Temperatura de evacuare a oțelului din cuptor și temperatură de turnare în forme, măsurată
cu termocuplul de imersie va fi conform tabelului 2.1.
Tabel 2.1
Grosimea minimă a
pereților , mm. Temperaturi de turnare, oC Temperaturi de evacuare din
cuptorul bazic, oC
7-10 1585 -1575 1630 -1620
11-20 1580 -1570 1625 -1615
21-30 1575 -1565 1620 -1610
31-75 1570 -1560 1615 -1605
76-150 1565 -1555 1610 -1600
151-500 1560 -1550 1605 -1595

Pentru turnarea cu filtru temperaturile vor fi mai mari cu 25 -30 oC
Conținuturile de aluminiu pe oțel lichid vor fi de 0,020 ÷ 0,045% cu abateri de + 0,035/ –
0,010%
Conținuturile de aluminiu pe produs fiind, astfel, 0,010 ÷0,080%.

2.2. Prezentarea tehologiei de elaborare în cuptor cu inducție în cadrul SC
UZTEL SA

2.2.1. Scop/Domeniu
Prezenta procedura de lucru cuprinde cerințele tehnologice necesa re elaborării oțelurilor
T35MoCrNi08, rezistente la uzură, destinate turnării cămăsilor pentru pompe de noroi. În anumite
situații oțelul T35MoCrNi08 se elaborează în cuptoare electrice cu inducție.

2.2.2. Procedura
Compoziția chimică obligatorie se va regăsi în specificația de material pentru fiecare tip de
aliaj elaborat.
Compoziția chimică se verifică pe probe speciale, turnate la jumătatea șarjei, din oală de
turnare. Probele vor fi marcate din turnare cu nr de șarja sau vor avea încastrate plăcut e (benzi) pe
care se inscriptionează numărul șarje. Caracteristicile mecanice impuse sunt precizate în

60
standardele, specificațiile de material și normele interne în vigoare, specifice fiecărui tip de
material.
2.2.3. Cuptorul
Elaborarea se realizează în c uptor cu inducție cu căptuseală bazică cu o capacitate nominală
de 1 To, cu posibilităti de supraincărcare de maxim 1,2 To.
Se controlează starea cuptorului de elaborare (cuptor electric cu inducție cu cuptuseala
bazică) :
− vatra după desarjarea precede ntă să aibă profilul normal, fără gropi, denivelări și resturi
de zgură și oțel rămas de la șarja precedentă;
− pereții să nu fie prea uzați și să nu aibă tendința de surpare;
− jgheabul de evacuare să aibă zidăria reparată, sfertuita și bine uscată;

Ajustarea cuptorului se face cu amestec de magnezită granulată și silicat de sodiu diluat cu
apa pentru zidăria bazică.
Ajustarea se face în timpul cel mai scurt posibil (10 -15 minute) ceea ce impune ca
materialele să fie pregătite din timp.
Jgheabul de evacuare al cuptorului se va curată după fiecare sarjă evacuată , se va repara și
sfertui , apoi se va usca.

2.2.4. Materii prime si materiale
Materiile prime și materialele vor corespunde din punct de vedere calitativ standardelor și
normelor de recepție în vigoare.
Caracteristicile principale ale materialelor utilizate vor fi înregistrate zilnic într -un dosar
special, pentru fiecare lot în bază certificatelor de calitate și a analizelor efectuate la laboratoarele
întreprinderii.
Dosar ul cu certificate va fi completat la fiecare lot aprovizionat și va stă permanent la
dispoziția maiștrilor și șefilor de echipă oțelari pentru orientare în calculul incărcării și al
necesarului de feroaliaje.
Materialele se depozitează separat, pe ca lităti. Fiecare boxă va avea inscripționată calitatea
respectivă de material.
Incărcătură metalică se compune din :
Fierul vechi nu trebuie să includă cauciuc, grăsimi, metale neferoase, nisip, vopsele,
umiditate (recipienți sau piese rebut, î n cavitătile cărora se găseste apă, se vor goli), materialele
explozive, etc., constituind pericol de explozie.

61
Pentru loturile mari și omogene se va verifică compoziția chimică (%Ni, %Mo, %Cr, %Mn,
%P, %Cu) pentru depozitarea separată a deșeurilor ce co nțin materiale recuperabile.
Se va urmări depozitarea pe următoarele grupe :
− Oțel carbon și oțel mangan ;
− Oțeluri aliate cu crom ;
− Oțeluri cu Cr, Ni, Mo cu 0,3 – 1,8% Ni ;
− Oțeluri cu Cr, Ni, Mo cu 1,81 – 4% Ni.

Depozitarea deșeurilor feroase se va face conform normativului în vigoare.
La depozitare și utilizare se va respectă dispoziția în vigoare privind imbunătătirea acțiunii
de recuperare a materialelor feroase aliate și a valorificării complete a elementelor de aliere.
Șpan de oțel carbon și oțel aliat, sfăramat (având lungimea maximă a așchiei de 80 mm),
sau brichetat, sortat pe aceleași grupe menționate pentru fierul vechi.
Material e recirculate (maselote, rețele), sortate pe mărci de material.

Pentru asigurarea con dițiilor de sortate, după dezbaterea pieselor turnate din oțeluri aliate cu
elemente recuperabile, este obligatorie marcarea maselotelor cu var, pe grupe, astfel:
• Marca de material (de ex.T35MoCrNi08 ; T32MoCrNi08R, etc.)
• La oțeluri carbon și la oțeluril e slab aliate cu mangan maselotele nu se simbolizează.
La curățitorie, după detașarea maselotelor și rețelelor, acestea se colectează separat,
funcție de inscripționarea cu var, în containere speciale pe care se atașează plăcuțe pe care este
înscrisă ma rca de oțel.
− Piesele rebut se vor sorta prin același mod de inscripționare.
− Sectorul Curățitorie are obligația de a supraveghea sortarea materialelor recirculate
pentru asigurarea recuperării maxime a elementelor de aliere.
− Maselotele și rețelele vor fi bine dezbătute, pentru indepartatea resturilor de amestec de
formare, care afectează durabilitatea zidăriei refractare a cuptorului și calitatea zgurii.

2.2.5. Încărcarea cuptorului
Oțelul T35MoCrNi08 se elaborează în anumite situații în cuptoare electr ice cu inducție.
Se folosește încărcătură metalică (după rețetă data în normă de consum nr. 110 emis de
Serv. Metalurg ) , sortată și pregătită conform procedurii de șarjare NT -22-TO.

62
Încărcătura va fi curată, cu conținut scăzut de P și S, fără elemen te de aliere nedorite care
nu pot fi îndepărtate în procesul de elaborare. Se folosește material recirculat numai de la șarje
din aceeași marcă de oțel sau mărci similare și spân rezultat după prelucrarea pieselor turnate
din aceeași marcă de material s au mărci similare.
Se cântăresc următoarele materiale pentru încărcătura de bază pentru 1 To oțel
elaborat ținându -se cont de pierderi prin ardere de 3% :
− 412 kg oțel recirculat (aceeași marcă de oțel cu cel elaborat)
− 618 kg fier vechi cu următoarea compoz iție chimică : C – 0,15%, Si – 0,2 %, Mn
– 0,6%.
Încărcarea cuptorului se execută mecanizat, cu ajutorul benelor .
2.2.6. Topirea
Se realizează cât mai rapid, respectându -se instrucțiunile de exploatare a cuptoarelor. După
topire se verifică temperatură oț elului. Funcție de aceast a se modifică treapt a de lucru a
transformatorului. În mod normal, după o topire rapidă și la o temperatură corespunzătoare a
oțelului, se reduce o treaptă față de topire.
Se încălzește oțelul până la o temeperatur ă de 15000C (T e ), se decuplează cuptorul și se
curăță zgura.
Se prelevează probă pentru determinarea compoziției chimice după o prealabilă
omogenizare a băii metalice.
Se cuplează cuptorul și se supraîncălzește oțelul până la temperatur a de
1500 – 15500C. Compoziția chimică pentru fonta lichidă trebuie să corespundă celei prescrise.
În cazul în care compoziția chimică nu corespunde se face corecția. Alierea se face în
ordinea: FeMo; FeMn și FeSi. Toate feroaliajele se vor adăuga în stare uscată și preîncălzită.
Se omogenizează bine baia după aliere și se prelevează probă pentru determinarea
compoziției chimice. Dacă compozi ția chimică corespunde celei prescrise se măsoară
62emperature și se evacuează în oala de turnare , în caz contrar se fac corecțiile necesare.

2.2.7. Alierea
După tragerea zgurii baia metalică trebuie să aibă un conținut de carbon cu 0,05 -0,12% sub
limita inferioară a mărcii care se elaborează, ceea ce va permite încadrarea în limitele prescrise prin
aportul de carbon a l feromanganului (FeMn 75% conține 5 – 8% C), eventual al carbonului din
ferocrom și al electrografitului care se introduce pentru formarea zgurii albe.
În cazuri speciale, când în mod greșit s -a oxidat sub limita indicată, se face carburarea cu
fontă cur ată, bine uscată și încălzită (atunci când conținutul de sulf și fosfor al băii este scăzut), sau
cu electrografit uscat și încălzit (eventual praf de grafit rezultat de la refiletarea electrozilor),
considerând o asimilare de 60%.

63
După tragerea zgurii se efectuează predezoxidarea cu feromangan 75% Mn (cca 7,5 -8 kg.
FeMn/t oțel nealiat cu mangan).
Pentru oțeluri din care se toarnă piese cu condiții speciale privind rezistentă la presiuni
ridicate sau medii de H2S în cazul când conținutul de carbon a scăzu t sub 0,15% după oxidare, se
va începe predezoxidarea cu 0,7 g. Al/ tonă de oțel.
Calculul cantității de feroaliaje se face pentru fiecare șarja ; maistrul și șeful de echipă vor
face calculul cantității de feroaliaje în condițiile concrete, având în vede re calitatea feroaliajului și
mersul șarjei respective.
Pentru elaborarea oțelurilor cu max 0,22% sau max. 0,25%C se recomandă începerea
preoxidarii cu 1 – 2 kg ferosilicomangan pe tonă de oțel, după care se introduce imediat
feromanganul într -o cantita te diminuată corespunzător.

2.2.8. Evacuarea
Înainte de evacuarea oțelului în oala de turnare se urmărește ca, atât aceasta cât și jgheabul
de evacuare să fie perfect curățate de zgură de la șarjele precedente.
Oala de turnare va fi bine uscată și prei ncălzită la peste 8000C.
Evacuarea fontei din cuptor se face după primirea rezultatului analizei chimice finale de la
laborator. Se evacuează oțelul la o temperatură de 1550 – 16000C.
Temperatura de turnare trebuie să fie cât mai joasă, dar în principi u nu se pot folosi
temperaturi de turnare mai mici de 15000C din cauza filmului compact de oxid prezent la suprafața
aliajului lichid care duce la formarea peliculelor pe suprafața pieselor turnate.

64
2.3. Concluzii privind elaborarea oțelurilor î n cele două agregate în cadrul SC
UZTEL SA
Tabel 2.2
Elementul de comparație Cuptoare eletrice
cu arc cu inducție
1 2 3
a) Omogenitatea băii metalice în
raportcu compozițiachimicăși
temperatura Cu excepția perioadeide
afinare baia metalică este
stațion ară. Elementele cu
greutate specifică mare (W,
Mo, Ni, Co) segregă în stare
lichidă. Temperatura băii
metalice este foarte ridicată
în zonele apropiate arcului
electric. Baia metalică este în
permanentă mișcare, pentru
motivele cunoscute, din care
cauză om ogenitatea sa este
aproape perfectă cu privire la
compoziția chimică și
temperatura băii.
b) Randamentul alierii cu
elementele care au valoarea
proprie sau a oxizilor lor, scăzută. Temperatura arcului electric
este superioară aceleia de
vaporizare a Cr, M n, oxidului
de molibden, ceea ce
conduce la alierea acestora
cu randament scăzut. Idem, ca la punctul a; din
această cauză temperatura
băii n -o depășește pe aceea
de vaporizare a elementelor
amintite, randamentul
operației fiind ridicat.
c) Excepția unor operații sub o
atmosferă care să corespundă
nevoilor tehnologie. Se limitează la aceea care
rezultă din arderea sau
vaporizarea elementelor sau
adaosurilor corespunzătoare
diferitelor perioade
tehnologice. Prin adaptări speciale
cuptorulpoate asigura execț ia
unor operații sub vid sau
atmosferă neutră.
d) Topirea încărcăturii Se realizează avantajos prin
radiația arcului electric spre
încărcătura rece; valoarea
energiei de topire, 500
kWh/t la 1500°C. Încălzirea prin curenți de
inducție a încărcăturii se
realizează prin transformarea
lentă a energiei
electromagnetice în calorică,
cu randment relativ, scăzut;
valoarea energiei de topire:
650 kWh/t la 1500°C.

65
e) Alegerea încărcăturii. Se face potrivit căptușelii
cuptorului (acidă sau
bazică). Trebuie acordat ă o
atențiedeosebită
concentrațiilor de fosfor și
sulf, care chiar și în cazul
procedeului bazicse
recomandă să fie inferioare
celor prescrise pentru marca
de oțel produsă, precum și
stării de oxidare și curățenie a
deșeurilor.
f) Starea căptușelii refrac tare a
cuptorului. În ambele cazuri există
avantajul ce rezultă din
posibilitatea refacerii
stratului de uzură al
cuptorului. Căptușeala refractară acidă
sau bazică se utilizează fără
posibilitatea refacerii stratului
de uzură; gradientul mare de
temperatu ră între stratul
vecin inductorului răcit cu apă
și cel ce este în contact cu baia
metalică influențează negativ
rezistența sa în timp; acest
neajuns o afectează în mod
deosebit pe cea bazică.
g) Activitatea zgurei. Superioară în cazul
procedeului bazic f ăcând
posibile intense schimburi
între baia metalică și zgură. Superioară, datorită mișcării
băii cu condiția izolării termice
a acesteia față de mediu
înconjurător; în caz contrar ea
este redusă.
h) Obținerea oțelului cu conținut
scăzut de gaze în cazul deosebit al
mărcilor cu prescripții severe
privind caracteristicile de solicitare
la șoc sau oboseală. Elaborarea se conduce cu
scopul mențineii băii
metalice în stare de fierbere
până la evacuarea ei din
cuptor ceea ce se realizează
fără dificultate în ca zul
procedeului acid dar numai
prin măsuri speciale care
constau în utilizarea unei
încărcături cu conținut
scăzut de sulf și dezoxidare
prin precipitare în cazul celui
bazic. Idem, ca în cazul cuptorului cu
arc cu deosebirea că sub zgură
bazică desulfurar ea se poate
organiza înaintea afinării,
valorificând posibilitatea
cuptorului cu inducție de a
asigura protecție băii metalice
sub atmosferă neutră; în acest
mod oțelul lichid este evacuat
în stare de fierbere,
dezoxidarea fiind efectuată
prin orecipitarea în oală.

66
Capitolul 3. Calculul tehnico – economic privind elaborarea oțelurilor în
cuptor cu arc electric și în cuptor cu inducție în cadrul SC UZTEL SA

3.1. Prezentarea generală a uzinei

UZTEL este unul dintre cei mai importanți producători de utilaj petrolier, asigurând și
servicii de reparații. Capacitățile de producție moderne și personalul foarte bine instruit sunt bine
cunoscute atât în țara cât și peste hotare.

UZTEL are o producție integrată cu abilități locale de proiectare, aplică tehnol ogii înalte
în concordanță cu specificațiile API sau standardele EC. Compartimentele Asigurarea Calității și
Inspecția calității, folosind laboratoare moderne și proceduri, asigură conformitatea cu standardele
internaționale ISO 9001 și specificațiile API. UZTEL menține și îmbunătățește continuu un sistem
de management calitate "SMC"în conformitate cu standardele internaționale de referință ISO 9001
: 2008 și API Șpec. Q1, integrat cu sistemele de management de mediu și sănătate și securitate în
muncă ,cert ificat de Germanischer Lloyd , pentru asigurarea calității produselor pe fondul protejării
mediului înconjurător și creerii unui climat de lucru sigur și sănătos la locul de muncă.
Scurt istoric:
Are peste 113 de ani de activitate in industria de petrol si gaze
1856 – prima rafinărie din lume, a fost construită in apropiere de Ploiești
1857 – București -primul oraș din lume iluminat cu petrol
1904 – Standard Oil, firma din Statele Unite a inființat in apropiere de Ploiești Societatea
Româno Americană și a construit ateliere mecanice si rafinării
1950 – Ateliere mecanice ale Societații Româno Americane au
devenit compania UZTEL , in subordinea Ministerului Român al Petrolului. Compania a devenit
unul dintre principalii producători de utilaj petrolier pentru industria româneasca de petrol ,
asigurând in același timp reparații capitale pentru intreaga gamă de echipamente .
1991 – UZTEL a devenit societate pe acțiuni
2004 -Compania a fost privatizată. A fost demarat un vast program de investiții in vederea
modern izării capacitaților de producție pentru creșterea calitații produselor și pentru a asigura
protecția mediului.

67
La data deschiderii procedurii, 06.09.2010, Societatea UZTEL S.A. Ploiești avea un
număr de 651 salariați, iar la data de 30.09.2015 situația personalului, conform structurii
organizatorice se prezintă astfel:
• Personal direct productiv, din care : – 410 angajați
− Secția Utilaj Petrolier – 217 angajați
− Secția Utilaj Petrolier – 120 angajați
− Sector Mentenanță, Intreținere, C.T.C. și Administrativ – 73 angajați
• Personal TESA – 137 angajați
TOTAL -547 angaj ați

Salariați cu vârste cuprinse între 20 și 30 ani: 23 ( 4,20%)
Salariați cu vârste cuprinse între 30 și 40 ani: 65 (11,88%)
Salariați cu vârste cuprinse între 40 și 50 ani: 213 (38,9 4%)
Salariați cu vârste cuprinse între 50 și 60 ani: 228 (41,68%)
Salariați cu vârste peste 60 ani: 18 ( 3,30%)

Total 547
20-30 ani
4%30-40 ani
12%
40-50 ani
39%50-60 ani
42%60 +
3%REPARTIZAREA SALARIAȚIILOR PE GRUPE DE VÂRSTĂ

68

3.1.1. Domeniul de activitate

UZTEL produce utilaj petrolier, asigurând în același
timp și servicii de reparații și î ntreținere.

UZTEL SERVICES oferă soluția profesionistă in domeniul serviciilor
AFTERMARKET, demnă de investiția dumneavoastră.
Suportul Aftermarket pentru echipamentul petrolier, include:

• Piese de schimb
• Mentenanță
• Service
• Refabricare
• Închiriere ec hipamente
• Suport tehnic

3.1.2. Poziționarea pe piață

SC UZTEL S.A. lucrează în strânsă cooperare cu partenerii săi și
recunosc beneficiile reciproce din relatiile durabile , atât în țară cât și în afara acesteia, având clienți
în toată lumea.

69
3.1.3. Analiza SWOT
Aspecte pozitive Aspecte negative
Puncte forte Puncte slabe
✓ Istoria, recunoașterea și popularitatea
brand -ului și a mărcii Uztel;
✓ Experiență și nivelul de specializare al
Societătii;
✓ Produse și servicii diversificate la
prețuri comp etitive;
✓ Adaptabilitatea și viteză de execuție,
capacitatea de optimizare a costurilor;
✓ O bună infrastructură tehnologică și
localizare a societății;
✓ Bună colaborare cu partenerii
comerciali: clienți, furnizori;
✓ Personal dedicat activității prin
stabilitate și experiență;
✓ Competenta echipei de management,
motivată, cu bună pregătire
profesională și ambițioasă;
✓ Structură eficientă a gamei de produse
și servicii.
➢ Nivelul mediu al disponibilit ăților
bănești ce limiteaz ă capacitatea de
dezvoltare a societ ății;
➢ Costurile ridicate logistice și
opera ționale;
➢ Acoperirea geografic ă restr ânsă
realizat ă la nivelul v ânzărilor de
produse și servicii;
➢ Promovarea insuficient ă a produselor
și serviciilor pe pie țele cu poten țial
ridicat;
➢ Investi ții insufic iente în cercetare –
dezvoltare și în achizi ționarea de noi
echipamente și tehnologii;
➢ Flexibilitate și adaptabilitate sc ăzută
la schimbarile organiza ției datorit ă
mediei de v ârstă ridicat ă a
personalului salariat al societ ății.

Oportunități Ameninț ări
✓ Capacitatea societ ății de a oferi solu ții
complete în domeniul extrac ției și
distribu ției combustibililor fosili;
✓ Num ărul restr âns de societ ăți care
oferă acela și tip de produse și servicii
complexe;
✓ Atragerea de fonduri b ănesti din piat a
de capital și/sau piata bancar ă;
✓ Decizii politice strategice mondiale
privind deschiderea de noi pie țe
interna ționale. ➢ Influenta politic ă și economic ă pe
plan na țional și interna țional;
➢ Politica concuren ței privind
acapararea de noi pie țe; Crearea de
zone de influ ență de către marile
corpora ții in detrimentul firmelor
mici și mijlocii;
➢ Scăderea dramatic ă a pre țului
barilului de petrol pe plan mondial;
➢ Diminuarea brusc ă și semnificativ ă a
investi țiilor în domeniul exploat ării
țițeiului și gazelor naturale pe plan
național și interna țional;
➢ Solvabilitatea sc ăzută a firmelor mici
și mijlocii pe plan na țional în
domeniul petrolului și gazelor
natural e.

70
3.2. Calculul prețului de cost per tonă de oțel elaborat în cuptorul cu arc electri că

NORMA TEHNICĂ DE CONSUM SP ECIFIC
MATERII PRIME ȘI MATERIALE NECESARE ELABORĂRII OȚELULUI
T35MoCrNi08 (C=0,30 -0,40%; Mn=0,5 -0,8%; Si=max. 0,45%; P=max. 0,03%; S=max. 0,03%;
Cr=0,6 -1%; Ni=0,6 -1%; Mo=0,15 -0,25%)

MATERII PRIME ȘI MATERIALE Tabel 3.1

Nr.
Crt
. DENUMIRE
MATERIAL STAS U/M Norma de
consum
pe 1 tonă de
oțel lichid
elaborat
1. Fier vechi Oa/P.N. 6058 / 88 Kg / t OL 360
2. Material recirculat – Kg / t OL 400
3. Șpan Oa/P.N. 6058 / 88 Kg / t OL 300
4. Ferosiliciu 75%Si (FeSi 2,3) 7436 / 80 Kg / t OL 9,5
5. Feromangan 75%Mn (FeMn 5 ) 7435 / 80
ISO5446/95 Kg / t OL 8,0
6. Aluminiu ptr. dezoxidare AA/B5 3017/78 Kg / t OL 1,2
7. Șpan de aluminiu – Kg / t OL 1,0
8. Silicocalciu 3.1 7036/80 Kg / t OL 0,2
9. Minereu de fier min. 80% Fe 2O3
cl. max. 50 -100 mm. 1574 -3/90 Kg / t OL 35
10. Var ars (min. 94 % CaO ) I, II 254/83 Kg / t OL 40
11. Fluorură de calciu min. 75% CaF 2 Import Kg / t OL 10
12. Cocs ptr. turnătorie CT1, CT2 7491/91 Kg / t OL 18
13. Electrozi de grafit Ø 200 cal.I UHP;HP 4829/80 Kg / t OL 14
14. Niple de grafit cilindric Ø 200 UHP;
HP 4829/80 Kg / t OL 0,5

71
t OL : ton ă de oțel lichid

Cu ajutorul normelor de consum s -a realizat calculul prețului de cost pentru elaborarea
oțelului T35MoCrNi08 în cuptorul cu arc electric. Calculul este realizat pentru o tonă de oțel
elaborat.

Calculul prețului de cost per tonă de oțel elaborat Tabel 3.2 15. Feromolibden 55% Mo 7038/81sau
Kg / t OL 2,5
16. Nichel plăci Import sau
STAS
10502/76 Kg / t OL 6
17. Ferocrom 65% Cr (FeCr 1.1; FeCr 1.2
) SRISO
5448/93 Kg / t OL 11
18. Energie electrica – Kwh / t
OL 800
Nr.
Crt Denumire material Norma de
consum per
tonă de oțel
lichid Preț per kg PREȚ TOTAL
1 Fier vechi Oa/P.N. 360 RON 1.35 RON 486.00
2 Material recirculat 400 – –
3 Șpan Oa/P.N. 300 RON 0.95 RON 285.00
4 Ferosiliciu 75%Si (FeSi 2,3) 9.5 RON 8.50 RON 80.75
5 Feromangan 75%Mn (FeMn
5 ) 8 RON 6.75 RON 54.00
6 Aluminiu ptr. dezoxidare
AA/B5 1.2 RON 7.20 RON 8.64
7 Silicocalciu 3.1 0.2 RON 10.60 RON 2.12
8 Minereu de fier min. 80%
Fe2O3 35 RON 0.85 RON 29.75
9 Var ars (min. 94 % CaO ) I,
II 40 RON 0.36 RON 14.40
10 Fluorură de calciu min. 75%
CaF 2 10 RON 2.20 RON 22. 00
11 Cocs ptr. turnătorie CT1,
CT2 18 RON 1.00 RON 18.00

72

3.3. Calculul prețului de cost per tonă de oțel elaborate în cuptorul cu inducție
NOR MA TEHNICĂ DE CONSUM SPECIFIC
MATERII PRIME ȘI MATERIALE NECESARE ELABORĂRII OȚELULUI
T35MoCrNi08 (C=0, 35%; Mn=0, 6%; Si=max. 0,45%; P=max. 0,03%; S=max. 0,03%; Cr= 0,8%;
Ni=0, 8%; Mo=0, 2%)

MATERII PRIME ȘI MATERIALE Tabel 3.3

Nr.
Crt Denumire material STAS U/M Norma de consum per
tona de oțel lichid
elaborat
1 Fier vechi Oa/P.N. 6058 / 88 Kg/ t OL 618
2 Material recirculat – Kg/ t OL 412
4 Ferosiliciu 75%Si (FeSi 2,3) 7436 / 80 Kg/ t OL 3.685
5 Feromangan 75%Mn
(FeMn5) 7435 / 80
ISO5446/95 Kg/ t OL 3.056
6 Electrografit – Kg/ t OL 2.573
7 Feromolibden 55% Mo ISO 5452/95 Kg/ t OL 3.63
8 Nichel plăci STAS 10502/76 Kg/ t OL 8
9 Ferocrom 65% Cr (FeCr 1.1;
FeCr 1.2 ) SRIS O 5448/93 Kg/ t OL 12.307
10 Energie electrica kWh/t kWh/ t OL 700
t OL – tonă de oțel lichid
Cu ajutorul normelor de consum s -a realizat calculul prețului de cost pentru elaborarea
oțelului T35MoCrNi08 în cuptorul electric cu inducție. Calculul este r ealizat pentru o tonă de oțel
elaborat. S -a ținut cont de pierderi prin ardere de aproximativ 3%.
12 Electrozi de grafit Ø 200 cal.I
UHP;HP 14 RON 39.60 RON 554.40
13 Niple de grafit cilindric Ø
200 UHP; HP 0.5 RON 4.80 RON 2.40
14 Feromolibden 55% Mo 2.5 RON 71.00 RON 177.50
15 Nichel plăc i 6 RON 59.00 RON 354.00
16 Ferocrom 65% Cr (FeCr 1.1;
FeCr 1.2 ) 11 RON 9.50 RON 104.50
17 Energie electrica kWh/t 800 RON 0.25 RON 200.00
TOTAL RON 2,393.46

73

Calculul prețului de cost per tonă de oțel elaborat Tabel 3.4
Nr.
Crt Denumire material Norma de
consu m per tonă
de oțel lichid Preț per kg PREȚ TOTAL
1 Fier vechi Oa/P.N. 618 RON 1.35 RON 834.30
2 Material recirculat 412 – –
4 Ferosiliciu 75%Si (FeSi 2,3) 3.685 RON 8.50 RON 31.32
5 Feromangan 75%Mn (FeMn 5
) 3.056 RON 6.75 RON 20.63
6 Electrografit 2.573 RON 3.50
7 Feromolibden 55% Mo 3.63 RON 71.00 RON 257.73
8 Nichel plăci 8 RON 59.00 RON 472.00
9 Ferocrom 65% Cr (FeCr 1.1;
FeCr 1.2 ) 12.307 RON 9.50 RON 116.92
10 Energie electrica kWh/t 700 RON 0.25 RON 175.00
TOTAL RON 1,907.90

3.4. C oncluzii prinvind calculul prețului de cost per tonă de oțel elaborat în cele
două agregate

74

Din cele două diagrame rezultă o eficiență mai mare în cazul cuptorului cu inducție din
punct de vedere al consumului de materiale, deoarece în cazul ac estui agregat se produce practic o
retopire.
Acest agregat are și o eficiență energetică mai mare, un consum mai mic de energie față de
cuptorul cu arc electric, iar oțelul elaborat în cuptorul cu inducție este mai calitativ deoarece baia
metalică este ma i omogenă în timpul elaborării datorită agitării continue a acesteia.

75
3.5. Bilanțul economic

Bilanțul contabil pe 3 ani al SC UZTEL SA Tabel 3.5

DENUMIRE INDICATORI 2015 2016 2017
Indicatori din SITUAȚIA ACTIVELOR, DATORIILOR ȘI A
CAPITALURILOR PROPRIIlei lei lei
ACTIVE IMOBILIZATE – TOTAL 58364717 51883452 47069235
ACTIVE CIRCULANTE – TOTAL, din care 67271315 53770286 49290308
Stocuri (materii prime, materiale, active imobilizate deținute in vederea
vânzării, producție in curs de execuție, semifabricate, produse finite, mărfuri
etc.)42145939 37903801 33811683
Creanțe 17766065 14621400 13707147
Casă și conturi la bănci 3484925 1245085 1771478
CHELTUIELI ÎN AVANS 3658 4340 3955
DATORII 31232752 30906907 34775855
VENITURI ÎN AVANS 0 0 0
PROVIZIOANE 250638 246213 253413
CAPITALURI – TOTAL, din care: 94156300 74504958 61334230
Capital subscris vărsat 13413648 13413648 13413648
Patrimoniul public 0 0 0
Cifra de afaceri netă 45806332 41510000 44370143
VENITURI TOTALE 63764552 49544032 49331554
CHELTUIELI TOTALE 65489671 68690984 62502282
Profitul sau pierderea brut(ă)
-Profit 0 0 0
-Pierdere 1725119 19146952 13170728
Profitul sau pierderea net(ă) a perioadei de raportare
-Profit 0 0 0
-Pierdere 2037296 19146952 13170728
Numar mediu de salariați 517 484 471
Tipul de activitate, conform clasificarii CAENFabricarea
utilajelor
pentru
extracție si
construcțiiFabricarea
utilajelor
pentru
extracție si
construcțiiFabricarea
utilajelor
pentru
extracție si
construcțiiIndicatori din SITUAȚIA VENITURILOR ȘI CHELTUIELILOR
Indicatori din DATE INFORMATIVE

76

01000000020000000300000004000000050000000600000007000000080000000
ACTIVE
IMOBILIZATE –
TOTALACTIVE
CIRCULANTEDATORII VENITURI
TOTALECHELTUIELI
TOTALE-PierdereFig. 3.3. Bilanț economic pe ultimii 3 ani
2015 2016 2017

77
4. Bibliografie

ADRIAN, IOANA, PREDESCU CRISTIAN, FLORENTIN, SANDU ION, și SOHACIU
MIRELA. Conducerea optimală a cuptoarelor cu arc electric. București: Editura Fair
Partners, 2002.
C., COSNEANU, COVACEVICI V., DUMITRESCU V., și VINCENZ C. Elaborarea aliajelor
de turnăto rie în cuptoare electrice cu inducție. București: Editura Tehnică, 1974.
C., ȘTEFĂNESCU, SOFRONI L., și COSNEANU C. Îndrumătorul proiectantului de tehnologii
în turnătorii. București: Editura TEHNICĂ, 1985.
RADU, ȘTEFĂNOIU, GEANTĂ VICTOR, CONSTANTIN NICOLA E, și NICULAE
BOGDAN. Metalurgia oțelului. București: Editura Universitatea POLITEHNICA
București, 1977.
RĂU, ALEX, și TRIPȘA I. Metalurgia oțelului. București: Editura didactică și pedagogică, 1973.
S., VACU, DRAGOMIR I., și OPREA. S. Metalurgie generală. București: Editura didactică și
pedagogică, 1975.
SA, SC UZTEL. Fișă de șarjă elaborare oțel T35MoCrNi08. Ploiești, 2018.
V., BRABIE, BRATU C., și CHIRA I. Tehnologia elaborării și turnării oțelului. București:
Editura DIDACTICĂ ȘI PEDAGOGICĂ, 1979.