Индукционные тигельные плавильные печи
В индукционных электропечах выплавляют наиболее качественные коррозионно-стойкие, жаропрочные и другие стали и сплавы.
В
местимость
от десятков килограммов до 30 тонн. Печь
(рис. 5) состоит из водоохлаждаемого
индуктора 3,
внутри которого находится тигель 4
(основные или кислые огнеупорные
материалы) с металлической шихтой, через
индуктор от генератора высокой частоты
проходит однофазный переменный ток
повышенной частоты (500…2000 Гц).
При пропускании тока через индуктор в металле 1, находящемся в тигле, индуцируются мощные вихревые токи, что обеспечивает нагрев и плавление металла. Для уменьшения потерь тепла, печь имеет съёмный свод 2.
Под действием электромагнитного поля индуктора при плавке происходит интенсивная циркуляция жидкого металла, что способствует ускорению химических реакций, получению однородного по химическому составу металла, быстрому всплыванию неметаллических включений, выравниванию температуры.
В индукционных печах выплавляют сталь и сплавы из легированных отходов методом переплава, или из чистого шихтового железа и скрапа с добавкой ферросплавов методом сплавления.
Тигель изготавливают из кислых (кварцит) или основных (магнезитовый порошок) огнеупоров. В основных печах выплавляют высококачественные легированные стали с высоким содержанием марганца, титана, никеля, алюминия, а в печах с кислой футеровкой – конструкционные, легированные другими элементами стали.
При вакуумной индукционной плавке индуктор, тигель, дозатор шихты и изложницы, помещают в вакуумные камеры.
Преимуществами индукционных печей по сравнению с дуговыми является:
- возможность выплавки сталей с очень низким содержанием углерода и безуглеродистых сплавов (так как нет науглероживания от электродов);
- очень малый угар легкоокисляющихся элементов;
- получение сплавов высокого качества с малым содержанием газов, неметаллических включений и сплавов, легированных любыми элементами.
- индукционные печи имеют высокую производительность и высокий электрический к. п. д.
Недостатками индукционных печей являются их малая вместимость по сравнению с дуговыми печами, высокая стоимость электрооборудования, низкая стойкость основных тиглей (10-100 плавок). Шлак, нагреваемый только за счет тепла металлической ванны, имеет низкую температуру и, как следствие, малую химическую активность, что затрудняет удаление вредных примесей. Для плавки можно использовать только чистые шихтовые материалы, почти не требующие рафинирования.
1.4. Способы повышения качества стали
Обработка металла синтетическим шлаком.
Синтетический шлак содержащий 55% CaO, 40% Al2O3, немного SiO2, MgO и минимум FeO, выплавляют в электрической печи и заливают на дно ковша. Затем в ковш заливают сталь. При перемешивании стали и шлака поверхность их взаимодействия резко возрастает и реакции между ними протекают гораздо быстрее. Благодаря этому улучшается пластичность и прочность стали.
Электрошлаковый переплав (ЭШП).
Переплаву подвергают выплавленный в печи и прокатанный на круглые прутки металл. Капли расплавленного металла проходят через основной шлак, нагретый электрическим током.
Ток подводится через расплавляемые электроды (прутки). Прохождение капель расплавляемого электрода через шлак способствует их активному взаимодействию. Под слоем шлака образуется ванна расплавленного металла, которая превращается в слиток под действием кристаллизатора. Металлическая ванна пополняется расплавленными каплями электрода. Постепенная и направленная кристаллизация способствует удалению из стали газов и неметаллических включений, слиток получается плотным, однородным, с хорошим качеством поверхности. В результате ЭШП содержание кислорода в металле уменьшается в 1,5 – 2 раза, снижается концентрация серы, в 2 – 3 раза уменьшается содержание неметаллических включений, они становятся меньше и равномерно распределяются по всему объему. ЭШП позволяет получать высококачественные и жаропрочные стали.
Вакуумно – дуговой переплав.
Применяется в целях удаления из металла газов и неметаллических включений. Процесс происходит в вакуумных дуговых печах с расходуемыми электродами. При подаче напряжения между расходуемым электродом – катодом и заготовкой – анодом возникает дуга. Сильное охлаждение слитка и разогрев дугой ванны расплавленного металла способствуют направленной кристаллизации слитка. В результате этого неметаллические примеси концентрируются в верхней части слитка, а усадочная раковина мала. Слитки, полученные ВДП отличаются высокими механическими свойствами и равномерностью химического состава.