Лекция 7. Особенности выплавки сталей в индукционных тигельных печах.

Принцип работы:

    При подаче тока, возникает электромагнитное поле, которое через футеровку замыкается на шихте, загруженной в тигель.

    Выплавка высоколегированных сталей успешнее осуществляется в индукционных тигельных печах, т.к. не происходит науглероживание расплава, как это могло быть в условиях дуговых печей.

    Для индукционных тигельных печей отличительной особенностью является наличие глубокой ванны расплава и небольшой поверхности зеркала металла, что позволяет уменьшить угар легирующих компонентов, а также загрязнение расплава азотом. Под действием электромагнитных сил расплав подвергается перемешиванию, что ускоряет металлургические процессы, а также взаимодействие между металлом и шлаком.

    Для выплавки сталей в печах с кислой футеровкой необходимо составить шихту из чистых материалов, с минимальным содержанием серы и фосфора.

    В печах с основной футеровкой возможно применение большого количества скрапа и рафинирования расплава от вредных примесей.

    Шлак не должен замешиваться в расплав и должен обладать высоким поверхностным натяжением.

    В условиях индукционной плавки нагрев шлака осуществляется от металла, поэтому шлак всегда холоднее металла, это один из основных недостатков индукционной плавки, это замедляет металлургические процессы между металлом и шлаком. Шлак индукционной плавки является химически холодным. Активность шлака может быть увеличена за счет присадки плавикового шпата.

· Разъедание футеровки под действием шлака

· Затруднительность ремонта футеровки и её вертикальное расположение.

· Ограниченная емкость ванны

    Тем не менее, вследствие интенсивного перемешивания расплавление в тигле упрощает процессы дегазации и удаление неметаллических включений.

    Загрузка шихты в тигельную печь может быть легко автоматизирована и осуществляться всего за несколько минут.

    При использовании кислого процесса плавки необходимо использовать шихтовые материалы, в которых содержание примесей не превышает 0,05 %.

    Не рекомендуется, чтобы содержание углерода в шихте превышало 0,1 % от количества, которое должно быть в стали. При большем избытке углерода, добавляем железную руду, или соответствующее количество окисленного скрапа.

Загрузка материалов в тигель

    С целью снижения расхода электроэнергии и ускорения процесса плавки шихту необходимо составлять с учетом рационального размера кусков и плотной укладки в тигле. Учитывается частота используемого тока. Чем меньше частота используемого тока, тем крупнее может быть используемая шихта.

Требования:

· Максимальный магнитный поток концентрируется на высоте = 2/3 высоты тигля, поэтому в этой зоне рекомендуется укладывать шихту максимально плотно, в верхней части тигля укладывать шихту плотно не рекомендуется, а все чтобы обеспечить её свободное опускание в расплав.

· Рекомендуется вести загрузку шихтового материала в следующем порядке: дно – мелкие части шихты (стружка, обрезь, высечка), небольшое количество шлакообразующей смеси, 1 % ферромарганца, ферросилиция, тугоплавкие металлы.

Добавление ферромарганца и ферросилиция необходимо для предотвращения переокисления и вскипания расплава.

· Крупную шихту укладывают у стенок. Перпендикулярно направлению магнитных линий, что обеспечит наиболее благоприятные условия для расплавления шихты

· Остальную шихты укладывают так, чтобы количество мелкой шихты не превышало 15 %.

Загружать тигель выше уровня индуктора не рекомендуется, т.к. это замедлит процесс плавки.

Расплавление шихты

Расплавление шихты происходит в первую очередь в средней части тигля, затем в нижней и потом в верхней.

По мере расплавления и оседания шихты загружается остальная часть шихты, при этом не рекомендуется опускать в расплав холодную шихту, т.к. образуется мост и заполняются промежутки в шихте.

При использовании кислого тигля, после оплавления шихты, подают шлакообразующую смесь, состоящую из:

· 70 % формовочной смеси или кварцевого песка

· 25 % молотой извести

· 5 % молотый плавиковый шпат, или бой оконного стекла

При использовании основной футеровки наводят шлакообразующую смесь из извести + шпат + шамот.

Ошлакование расплавов.

    Чтобы уменьшить степень окисления и обеспечить химический состав сплава рекомендуется: на дно тигля загружать шлакообразующие смеси, которые расплавляясь, всплывают на поверхность и защищают расплав от взаимодействия с атмосферой.

    Чтобы улучшить взаимодействие между металлом и шлаком, рекомендуется:

· Повышать уровень расплава выше индуктора (обеспечивает уменьшение мениска зеркала металла и уменьшает возможность сползания шлака к стенкам тигля).

· Предотвращать захолаживание шлака, для этого тигель необходимо закрывать футерованной крышкой.

· Специально подогревать шлак, используя для этого крышку из графита от индуцированного в ней тока и излучать теплоту на зеркало металла. Либо нагрев шлака может осуществляться за счет опускания в шлак двух графитовых электродов диаметром 30 мм., при пропускании через них тока 100-150 А и напряжения 50 В., но без возникновения дуги

Шлак наводится в течение всего периода плавки, если шлак густеет, то его снимают и загружают свежую порцию шлакообразующей смеси.

· Поверхность шлака рекомендуется покрывать тонким слоем древесного угля.

После расплавления всей шихты, подаваемую мощность снижают и берут пробу для химического анализа, снимают старый шлак, наводят новый.

    Для корректировки химического состава присаживают соответствующие ферросплавы, потом расплав перемешивают. Ферросилиций, ферромарганец, ферромолибден, обычно присаживают за 10 мин. До выпуска расплава из печи. Феррохром, ферровольфрам загружают вначале, т.к. угар незначителен. Ферро титан – за 2-3 мин. До выпуска расплава из печи.

    Перед разливкой печь выключают и выдерживают расплав 8-10 мин., затем расплав переливают в ковш. На поверхности расплава в ковше загружают шлакообразующую смесь из кварцевого песка и дробленой извести 2 к 1.

        

[e-mail]

Уточнить почту + проверить расчет чтобы посмотреть количество клапанов.