Определение порядка загрузки шихтовых материалов в плавильную печь

Шихту в тигель следует загружать осторожно без ударов и возможно плотнее. Габаритные размеры кусков шихты должны обеспечить хорошую плотность загрузки и отсутствие зазоров между ними и стенками тигля. Этим достигается быстрое расплавление металла и минимальный расход электроэнергии. Зона наивысшей температуры во время плавки находится в нижней части тигля, поэтому тугоплавкие ферросплавы следует загружать на дно тигля. Крупные и тугоплавкие куски шихты загружают вертикально, параллельно и ближе к стенкам тигля, легкоплавкие составляющие шихты – в середину тигля. Шихту в печи небольшой емкости загружают вручную.

Выбор шлакообразующих материалов

Флюсами называют минеральные вещества, добавляемые в шихту для понижения температуры плавления шлака, удаления золы из топлива в виде шлака, а также для изменения вязкости и жидкотекучести шлака. При плавке чугуна в ИЧТ применяют следующие флюсы: известняк, мартеновский шлак, апатито-нефелиновую руду.

Известняк. Известняк должен содержать 40-50% СаО, не более 1% Si и минимальное количество серы и фосфора. Качество известняка можно определить, не прибегая к полному химическому анализу. Для этого достаточно знать содержание нерастворимого осадка в нем. Навеску средней пробы известняка 0,5 г измельчают и растворяют в пробирке с 6,6 см³ соляной кислоты (1:1). Известняк растворяется быстро, в течение 20-30 с. По количеству нерастворимого осадка, состоящего из SiO₂ и Al₂O₃, можно установить сорт известняка.

Перед плавкой известняк подвергают дроблению на камнедробилке. Величина кусков известняка должна быть 25-100 мм, так как крупные куски трудно плавятся.

Таблица 7 – Состав известняка, %

Сорт известняка	СаО, не менее	SiO2	Нерастворимый осадок	Al2O3+Fe2O3	MgO	P2O5	O2
I	52,0	1,75	2,15	2,0	3,5	0,02	0,25
II	50,0	3,0	3,75	3,0	3,5	0,04	0,35
III	49,0	4,0	5,0	3,0	3,5	0,05	0,35

Известняк при плавке чугуна способствует разжижению шлака. Благодаря этому облегчается выпуск шлака из печи и уменьшается вероятность зависания шихты, процесс плавки идет более равномерно.

Мартеновский шлак. При плавке чугуна применяют основной мартеновский шлак или шлак из основных электропечей. Основной мартеновский шлак в изломе – матовый, плотный и имеет следующий состав: не более 25% SiO₂; 40% (СаО+MgO); не менее 20% (FeO+MnO); не более 2% P₂O₅ и 4% CaS. Содержание окислов железа не должно превышать 10%.

Шлак используют в раздробленном виде, размер его кусков должен быть 25-100 мм. Мартеновский шлак вводят в шихту в количестве 0,5-1,2% массы металлической шихты.

Плавиковый шпат. Плавиковый шпат представляет собой минерал кристаллического строения, окрашенный в разные цвета. Он понижает вязкость и температуру плавления шлака, тем самым укоряя химические реакции, происходящие в шлаке, увеличивает растворимость железа в шлаке и частично сам вступает в соединение с серой. Плавиковый шпат делят на три сорта. В плавиковом шпате I сорта должно быть не менее 92% CaF₂ и не более 5% SiO₂; II сорта – не менее 82% CaF₂, не более 20% SiO₂ и III сорта – не менее 25% CaF₂; содержание SiO₂ не лимитируется. При плавке вводят до 8 % плавикового шпата.

Распространению плавикового шпата препятствуют его высокая стоимость и дефицитность.

Апатито-нефелиновая руда. Эта руда представляет собой минерал 3 Са₃РО₄∙2 CaF₂. Руду делят на три сорта: I сорт содержит 25-26% P₂O₅; II сорт – 28-29% P₂O₅; III сорт – 31-32% P₂O₅. При этом 1 кг руды содержит 0,13-0,14 кг фосфора. Для плавки рекомендуется использовать апатито-нефелиновую руду II сорта. Размер кусков руды 25-100 мм. Иногда апатито-нефелиновую руду применяют взамен известняка (1% руды вместо 0,5% известняка) и при плавке чугуна для насыщения ее фосфором с целью повышения жидкотекучести.

Плавка в ИЧТ

В начале плавки 5-10 мин печь работает до прекращения скачков тока генератора на пониженной мощности, затем мощность доводят до максимальной. Плавку ведут при закрытом тигле. Когда шихта частично расплавится, твердые куски осаживают ломиком, предварительно выключив ток, затем печь догружают оставшейся более мелкой шихтой, предварительно подогретой. Стальной лом присаживают обычно в жидкую ванну, ферросплавы – в хорошо разогретую ванну до 1430-1450 °С.

Список используемой литературы

1. Титов Н.Д., Степанов Ю.А. Технология литейного производства. М., «Машиностроение», 1974, 472 с.

2. Могилев В.К., Лев О.И. Справочник литейщика: Справочник для профессионального обучения рабочих на производстве. – М.: Машиностроение, 1988. – 272 с.: ил.