2. Устройство и работа индукционной печи

Выплавка стали в индукционных печах применяется в черной металлургии значительно реже, чем в дуговых. Для этой цели используют обычно печи без железного сердечника (рис. 90), состоя­щие из индуктора в виде катушки (из медной трубки 1, охлаждаемой водой), являющейся первичной обмоткой, окружающей огнеупорный тигель 3, куда загружается плавящийся металл. Магнитные сило­вые линии, создаваемые катушкой, проходя через металл 2, находя­щийся в тигле, вызывают в нем вихревые токи, которые нагревают и плавят его. Так как в индукционных печах тепло возникает в ме­талле, шлак в них нагревается только через металл. Вместимость современных индукционных печей достигает нередко 5 т, а в отдель­ных случаях и 15 т.

Рисунок 90 - Схема индукционной электропечи

Крупные печи могут работать на переменном токе с промышлен­ной частотой в 50 периодов; более мелкие нуждаются в генераторах, работающих на частоте 500—2500 периодов в секунду. Выплавка стали из чугуна в индукционных печах распространения не полу­чила, так как окисление и рафинирование с помощью шлака в них почти невозможно. Эти печи с успехом используются для переплавки чистых легированных сталей, так как высокая температура, воз­можность работы в вакууме и отсутствие науглероживания металла электродами дают возможность получить в них стали с малым со­держанием углерода и различные сложные сплавы, к которым предъявляются повышенные требования.

3. Устройство и работа плазменной печи

При плазменном нагреве источником теплоты в печи является поток ионизированного газа (плазмы), имеющий температуру до 20 000 °С. В качестве плазмообразующей среды применяют газы: аргон, гелий, азот и водород. Для получения плазмы служат плазмотроны, в которых поток газа под воздей­ствием электрической дуги или электромагнитного поля разо­гревается до необходимой температуры. Теплообмен излучением плазмы с печным пространством или непосредственно с нагреваемым (расплавляемым) металлом определяет температуру в печи и интенсивность процесса нагрева металла.

При плавке в плазменной печи исключается загрязнение ме­талла углеродом из электродов, применяемых в обычных дуговых печах. Плазменная струя может состоять из смеси необходимых газов, что позволяет поддерживать в печи защитную атмосферу Плазменные печи могут иметь ванну как с огнеупорной футеровкой, так и без нее, т. е. ванна печи представляет собой водоохлаждаемый кристаллизатор. Схема плазменной печи с огне­упорной футеровкой изображена на рис. 91. Водоохлаждаемый медный анод 5 находится в контакте с жидким металлом 4. Плаз­мотрон, состоящий из электрода 1 и сопла 2, расположен на своде печи. Электрод обычно изготовляют из вольфрама, а сопло делают водоохлаждаемый. Электрическая дуга 3 горит между электродом плазмотрона и распла­вленным металлом. Печи с одним сводовым плазмотроном изготовляют мощностью до 6 МВт. Если необходима большая мощность, то печь имеет несколько плазмотро­нов, которые располагают в боко­вых стенах печи.

Рисунок 91 - Схема плазменной печи

1— анод; 2 — рабочее окно; 3 — сопло плазмотрона; 4 — свод печи; 5 — механизм закрывания рабочего окна; 6 — плазмотрон; 7 — площадка плазмотрона

Рисунок 92 - Плазменная печь вместимостью 45 т

На рис. 92 показана плаз­менная печь вместимостью 45 т, работающая на сталелитейном заводе в Австрии. Печь имеет четыре плазмотрона, расположенных в боковой стене печи. Плаз­мотроны установлены на специальных площадках, что позволяет изменять угол наклона их к середине печи. Мощность каждого плазмотрона около 6 МВт. Установленная мощность печи 29 MB·А. Максимальное напряжение тока 800 В. Средняя производитель­ность печи 30 т/ч. Время расплавления шихты 1,3—1,5 ч. Расход энергии на расплавление 480 кВт.ч/т. Общий расход энергии на плавку зависит от марки выплавляемой стали и составляет 540—630 кВт · ч/т. Срок службы огнеупорной кладки стен состав­ляет 150, свода— 120 и подины — 450 плавок. Отмечено увеличе­ние количества выплавляемого металла на 1,5 % по сравнению плавкой в дуговой печи. Для печи вместимостью 45 т это составляет 45·1,5/100 = 0,675 т стали на каждую плавку.

Контрольные вопросы

1 Принцип работы электродуговой печи?

2 Конструкция электродуговой печи?

3 Конструкция индукционной печи?

4 Основа работы плазменной печи?