Електроіндукційна піч

Електроіндукційна піч (рис. 3.5) складається з вогнетривкого керамічного тигля 5 та охолоджуваного водою індуктора 2, змонтованого в корпусі 4 і приєднаного до генератора високочастотного струму. Індуктор виготовлений із мідної трубки у вигляді багатовиткової спіралі. Для охолодження індуктора використовують воду, яка циркулює всередині трубки-індуктора. Тигель накривають накривкою (склепінням) 1, що дає можливість створити в печі окислювальну, відновлювальну або нейтральну атмосфери.

При проходженні по індуктору змінного струму частотою 500...2000 кГц утворюється магнітний потік, що наводить у металевій шихті З потужні вихрові струми, які і нагрівають його до розплавлення.

Індукційні печі будують ємністю від десятків кілограмів до 5 т, в окремих випадках ємність їх досягає 25...30 т. У цих печах варять високолеговані сталі та сплави особливого призначення. Отримані сталі мають малий вміст вуглецю (у дугових електричних печах не можна виплавити сталь із малим вмістом вуглецю, оскільки вугільні електроди є джерелом навуглецювання розплаву). Крім того, ці сталі дуже якісні: вони мають малий вміст азоту та неметалевих включень.

В індукційних печах плавку, як правило, проводять методом переплавлення відходів легованих сталей або чистого щодо сірки і фосфору вуглецевого скрапу і феросплавів. Після розплавлення шихти на поверхню металу подають шлак: в основних печах

– вапно і плавиковий шпат, а в кислих - бій скла і інші матеріали, багаті кремнеземом Si0₂. Шлак захищає метал від окислення і насичення газами атмосфери, зменшує втрати теплоти і вигар легувальних елементів.

Плавка у вакуумі дозволяє добути сплави з мінімальним вмістом газів і неметалевих включень, легувати сплави будь-якими елементами.

Тривалість плавки в індукційній печі ємкістю 1 т - близько 45 хв., витрата електроенергії на 1 т сталі - 600...700 кВт-год.

Основні недоліки індукційних печей - малий об'єм тиглів, невеликий термін їх використання (в одному тиглі можна варити сталь до 100 разів), велика вартість електричного обладнання тощо.

Завдання до практичної роботи: опрацювати теоретичний матеріал , заповнити таблицю і зробити висновки.

№ з/п	Назва методу виробництва сталі	Обладнання, що застосовується	Переваги даного методу	Недоліки даного методу

Хід роботи:

1. Опрацювати теоретичний матеріал.

2. Визначити переваги та недоліки різних методів виробництва сталей.

3. Заповнити таблицю.

4. Зробити висновки.

Практична робота №2

Тема програми: Металургія чорних і кольорових металів (8 год.).

Тема уроку: Переваги та недоліки різних методів

виробництва сталей (1 год.)

Мета: ознайомити учнів з особливостями кристалізації металів, принципами дендритної кристалізації та будовою металевого виливку.

Теоретичні відомості.

а) виробництво сталі в кисневих конвертерах

Киснево-конвертерний процес полягає в продувці рідкого чавуну киснем.

Кисневий конвертер (перетворювач) - це посудина грушеподібної форми із стального листа, футерована з середини вогнетривкою цеглою. Робочий стан конвертера вертикальний.

Кисень подається в нього під тиском 1..1,5 МПа за допомогою фурми, яка вводиться в конвертер крізь горловину і розміщується над рівнем рідкого металу на висоті 0,7.,.3 м.

Конвертери виготовляють місткістю 100...350 т рідкого чавуну. Матеріалами для одержання сталі в кисневому конвертері є рідкий переробний чавун і стальний брухт. Для виведення шлаку в конвертер добавляють залізну руду і вапно, а для його розрідження - боксит і плавиковий шпат.

Перед початком роботи конвертер повертають на цапфах навкруги горизонтальної осі і за допомогою завальної машини завантажують до 30% металобрухту, потім заливають рідкий чавун при температурі 1250...1400°С, повертають конвертер у вихідне вертикальне положення, заводять кисневу фурму, подають кисень і добавляють шлакоутворюючі матеріали. При продувці відбувається окислення вуглецю та інших домішок безпосередньо киснем дуття. Завдяки великій продуктивності і малій металомісткості киснево-конверторний спосіб є основним способом виробництва сталі.

Вдосконалення конверторного процесу заключається в тому, що в ряді випадків через днище вдувають повітря, невелику кількість аргону або азоту. Іноді порошок вапна.

б) виробництво сталі в мартенівських печах

Мартенівська піч - це регенеративна полуменева піч, висока температура в якій (1750...1800°С) досягається згоранням газу над плавильним простором. Газ і повітря, що надходять у піч, підігріваються в регенераторах.

Матеріалами для виплавки сталі в мартенівській печі можуть бути: стальний брухт /скрап/, рідкий і твердий чавуни, залізна руда. Залежно від їхнього співвідношення в шихті розпізнають:

1. скрап - рудний процес на шихті з рідкого чавуну з добавкою 25..30% стального скрапу і залізної руди;

2. скрап процес на шихті з стального скрапу і 25...45% чушкового переробного чавуну.

Флюсом в обох процесах є вапняк СаС0₃ (8... 12% від маси металу).

Більш широкого застосування в металургії набув скрап - рудний процес виплавки сталі в основній мартенівській печі. Для цього в піч завантажують і нагрівають залізну руду та вапняк, потім добавляють стальний скрап і заливають рідкий чавун.

Після плавлення шихти починається період кипіння ванни. В цей час вуглець інтенсивно окисляється у металі. В момент, коли вміст його досягає заданої величини, а кількість сірки і фосфору зменшується до мінімуму, кипіння припиняють і починають розкислення сталі у ванні печі феромарганцем і феросиліцію і алюмінієм.

Скрап - процес застосовують на машинобудівельних заводах, які не мають рідкого чавуну.

Скрап - процес застосовують на машинобудівельних заводах, які не мають рідкого чавуну.

в) виробництво сталі в електропечах

Порівняно з іншими плавильними агрегатами електропечі мають ряд переваг:

• можливість швидкого нагрівання і підтримання необхідної температури в межах до 2000 °С;

• можливість створення окислювальної, відновлюваної або нейтральної атмосфери, а також вакууму.

Металургійні електричні печі поділяють на дугові та індукційні. Дугова сталеплавильна піч - це стальний циліндр зі скошеним або сферичним дном, футерований зсередини вогнетривкою цеглою. У стінці корпусу є завантажувальне вікно і отвір зі змінним жолобом. Зверху піч має склепіння з отворами для графітизованих електродів. За допомогою механізму піч може нахилятись для завантаження або зливання сталі та шлаку.

Джерелом тепла в таких печах є електрична дуга, яка виникає між електродами і шихтою. Електродугові печі будують об’ємом 0,5-400 т. Сталь виплавляють головним чином в основних електропечах з окисленням і без окислення домішок.

Плавка з окисленням багато в чому співпадає з мартенівським скрап-процесом. її застосовують для виплавлення вуглецевих сталей. Шихтою для цього є стальний брухт, переробний чавун, кокс для навуглецьовування і добавка 2...3% вапна. Плавка включає два періоди: окислювальний і відновлювальний.

Плавку без окислення застосовують для одержання легованої сталі із скрапу і відходів відповідного складу. В цьому випадку виробництво сталі зводиться, по суті, до переплаву шихти.

Електроіндукційна піч (рис. 17) складається з тигля з кришкою (склепінням) і охолоджувальною водою індуктора, змонтованого в корпусі. При проходженні по індуктору змінного струму частотою 500...2000кГц утворюється магнітний потік, що наводить в металевій шихті потужні вихрові струми, які нагрівають його до розплавлення.

Завдання до практичної роботи: опрацювати теоретичний матеріал , заповнити таблицю і зробити висновки.

№ з/п	Назва методу виробництва сталі	Обладнання, що застосовується	Переваги даного методу	Недоліки даного методу

Хід роботи:

1. Опрацювати теоретичний матеріал.

2. Визначити переваги та недоліки різних методів виробництва сталей.

3. Заповнити таблицю.

4. Зробити висновки.