8.Чуйко Н.М., Чуйко А.Н. Теория и технология электроплавки стали. Учебное пособие для вузов. Киев-Донецк. Высшая школа, 1983, 243с.
9. Каблуковский А.Ф., Лейкин В.Е., Юдин С.Т. Сталевар электропечи. Учебное пособие М.: ГНТИ. 1961-350с.
10. Кинцел А.Б. Руссел Фрэнкс Высокохромистые нержавеющие и жароупорные стали. М.: ГНТИ. 1945-470с.
11. Морозов А.Н. Водород и азот в стали. М.: Металлургия.-1968-270с.
Лекция №8
Технология плавки в индукционных печах
Аннотация: ). Диапазон емкостей современных тигельных индукционных печей весьма велик — от нескольких килограммов (в основном для исследовательских работ в лабораториях) до десятков тонн.
Ключевые слова: тигель, емкость, электромагнитные волны, Джоулевое тепло, кондуктор, водоохлаждаемая катушка, футеровка, шихта, окисление, шлак, металл.
План:
Плавка стали в индукционных печах
Технология плавки
Некоторое количество стали выплавляется в тигельных индукционных печах, в которых расплавляемый металл находится в керамическом тигле, помещенном внутрь многовиткового цилиндрического индуктора (рис. 1). Диапазон емкостей современных тигельных индукционных печей весьма велик — от нескольких килограммов (в основном для исследовательских работ в лабораториях) до десятков тонн. Под действием переменного магнитного поля, создаваемого индуктором, в нагреваемом металле индуцируется электродвижущая сила. За счет джоулева тепла, выделяющегося в металле под действием тока, металл нагревается и плавится.
Рис. 1. Тигельная индукционная печь:
1 — жидкая сталь; 2— шлак; 3 — водоохлаждаемая катушка индуктора; 4— огнеупорная футеровка; 5— сливной носок;
6 — огнеупорный кирпич; 7—термоизоляция
Рис. 2. Промышленная тигельная открытая индукционная печь:
1 — механизм подъема и отворота свода; 2 — тигель; 3— индуктор; 4 — магнитопроводы (ферромагнитные экраны);
5— кожух; 6—сигнализатор; 7—механизм наклона
Электромагнитные силы оказывают на жидкий металл статическое и динамическое воздействия, в результате чего верхняя часть металла отжимается от стенок тигля, а во всем объеме возникает электродинамическая циркуляция. Выпуклый мениск затрудняет обработку металла шлаком, поскольку шлак стекает к стенкам тигля; достаточно высокая скорость турбулентного движения металла усиливает износ футеровки. В принципе, если электромагнитные силы достаточно велики и могут уравновесить действие гравитационных сил тяжести, можно осуществить индукционную плавку во взвешенном состоянии, без тигля (бестигельная плавка).
Практически в обычных индукционных печах шлак нагревается от жидкого металла. Если шлак холодный и вязкий, то соответственно нет условий для удаления серы и фосфора. Этот недостаток таких печей в какой-то мере устраняется использованием крышек (рис. 2), а в некоторых современных установках — плазменных горелок.
К достоинствам индукционных печей относятся:
1) отсутствие электродов и соответственно отсутствие науглероживания металла;
2) отсутствие дуг и соответственно меньше насыщение металла азотом и водородом;
3) перемешивание металла;
4) возможность выплавлять металл в любой контролируемой атмосфере и вообще в вакууме (рис. 3), а соответственно и малый угар легирующих, отсутствие газов и т. п.
Однако, помимо высокой стоимости электрооборудования, индукционным печам как сталеплавильным агрегатам свойственны недостатки, которые в основном заключаются в следующем:
1) Нагрев шлака в них происходит главным образом за счет тепла, выделяющегося в металле. Поэтому температура шлака ниже температуры металла, и холодные вязкие шлаки затрудняют удаление из металла фосфора и серы.
2.) Рассеивание магнитного потока в зазоре между индуктором м металлом вынуждает уменьшать толщину футеровки тигля. Малая толщина футеровки и трудность ремонта вертикальных стенок тигля служат причиной низкой стойкости футеровки.
Эти обстоятельства ограничивают применение индукционных печей для массового производства стали. В этих печах целесообразно выплавлять лишь стали и сплавы специальных марок, которые невозможно или неэкономично (вследствие трудностей технологии) плавить в других агрегатах, а также стали и сплавы, высокая стоимость которых позволяет пренебречь большими затратами на электрооборудование и электроэнергию (когда экономия от уменшения угара ценных легирующих элементов компенсирует увеличение капитальных затрат и энергетических ресурсов). В силу указанных причин на металлургических заводах индукционные печи находят ограниченное применение для производства особо низкоуглеродистых сталей и сплавов. В последнее время их все шире используют для плавления металла в вакууме или в атмосфере инертных газов. За рубежом крупные (до 60 т) печи этого типа используют как накопители чугуна (миксеры). Наибольшее распространение индукционные печи получили в цехах фасонного и мелкого стального литья.
Рис. 3. Тигельная вакуумная индукционная печь:
1,8— подвижная и неподвижная части корпуса соответственно; 2— тигель; 3 — механизм наклона; 4— камера загрузки; 5 — дозатор; 6— рабочая площадка; 7— устройство для чистки тигля
Другими словами, качество металла, выплавляемого в индукционных печах, в значительной мере определяется качеством шихты. По существу, плавка в таких печах есть переплав чистой, специально отобранной металлошихты с добавкой ферросплавов, лигатуры и некоторого количества шлакообразующих добавок.
Футеровка тиглей может быть кислой (кварцевый песок, кварцит) или основной (порошок магнезита или хромомагнезита). В огнеупорах для печей высокой частоты должны отсутствовать токопроводящие и магнитные примеси, так как в высокочастотном поле они нагреются, оплавятся, что может привести к прогоранию тигля. Стойкость основной футеровки может достигать 100 плавок, стойкость кислой футеровки выше.
Достарыңызбен бөлісу: |