Открытая-инд.Печь. Назначение и конструкции ип,преимущ-ва и недостатки. Технол.Схема выплавки стали.
Есть 2 вида индукционных печей: 1) канальные 2) тигельные.
Принцип индукционного нагрева:
превращение электроэнергии магнитного поля
Магнитное поле наводит токи Фуко в образце
Токи Фуко в образце достигают такой величины, что образец нагревается.
Основными частями канальных печей являются индуктор и сердечник, тигельных ( в основном используются в сталеплавильном пр-ве) – индуктор и тигель. Индуктор – полупроводник выполнен из меди, сечение может быть круглым, квадратным и треугольным. Это водоохлаждаемая труба. Тигель выполнен из огнеупорных материалов (кислых, основных и нейтральных). Футеровка тигеля должна быть многослойной. При выплавке в основном используется лом (легированный и нелегированный). Шлак не электропроводный, а нагревается от металла. Уменьшение S и P идет за счет шлака. В индукционной печи 2 технологические схемы выплавки : 1) Плавка на свежей шихте 2)Переплав легированных отходов ( в состав металлошихты включают легированные отходы по хим составу близкие к составу выплавляемой стали). В качестве доп. Легирующей шихты – ферросплавы. Ферросплавы в зависимости от сродства к кислороду подают вначале, в середине или в конце плавки.. Во время расплавления постоянно подают шлаковую смесь. Вначале плавки дают немакс. Мощность, чтобы не образовалось «мостов» шихты, затем увеличивают мощность. В конце плавки металл можно раскислить алюминием.
Некоторое количество стали выплавляется в тигельных индукционных печах, в которых расплавляемый металл находится в керамическом тигле, помещенном внутрь многовиткового цилиндрического индуктора (рис. 17.22). Диапазон емкостей современных тигельных индукционных печей весьма велик — от нескольких килограммов (в основном для исследовательских работ в лабораториях) до десятков тонн.
Рис. 17.22. Тигельная индукционная печь: 1 — жидкая сталь; 2—шлак; 3 — водоохлаждасмая катушка индуктора; 4— огнеупорная футеровка; 5— сливной носок; 6— огнеупорный кирпич; 7—термоизоляция
Под действием переменного магнитного поля, создаваемого индуктором, в нагреваемом металле индуцируется электродвижущая сила. За счет джоулева тепла, выделяющегося в металле под действием тока, металл нагревается и плавится. Электромагнитные силы оказывают на жидкий металл статическое и динамическое воздействия, в результате чего верхняя часть металла отжимается от стенок тигля, а во всем объеме возникает электродинамическая циркуляция.
Выпуклый мениск затрудняет обработку металла шлаком, поскольку шлак стекает к стенкам тигля; достаточно высокая скорость турбулентного движения металла усиливает износ футеровки. В принципе, если электромагнитные силы достаточно велики и могут уравновесить действие гравитационных сил тяжести, можно осуществить индукционную плавку во взвешенном состоянии, без тигля (бестигельная плавка). Практически в обычных индукционных печах шлак нагревается от жидкого металла. Если шлак холодный и вязкий, то соответственно нет условий для удаления серы и фосфора. Этот недостаток таких печей в какой-то мере устраняется использованием крышек (рис. 17.23), а в некоторых современных установках — плазменных горелок.
Рис. 17.23. Промышленная тигельная открытая индукционная печь: 1 — механизм подъема и отворота свода; 2 —тигель; 3— индуктор; 4— магнитопроводы (ферромагнитные экраны); 5—кожух; 6— сигнализатор; 7—механизм наклона
К достоинствам индукционных печей относятся:
отсутствие электродов и соответственно отсутствие науглероживания металла;
отсутствие дуг и соответственно меньше насыщение металла азотом и водородом;
перемешивание металла;
возможность выплавлять металл в любой контролируемой атмосфере и вообще в вакууме (рис. 17.24), а соответствен но и малый угар легирующих, отсутствие газов и т. п.
Другими словами, качество металла, выплавляемого в индукционных печах, в значительной мере определяется качеством шихты. По существу, плавка в таких печах есть переплав чистой, специально отобранной металлошихты с добавкой ферросплавов, лигатуры и некоторого количества шлакообразующих добавок.
Футеровка тиглей может быть кислой (кварцевый песок, кварцит) или основной (порошок магнезита или хромомагнезита). В огнеупорах для печей высокой частоты должны отсутствовать токопроводяшие и магнитные примеси, так как в высокочастотном поле они нагреются, оплавятся, что может привести к прогоранию тигля. Стойкость основной футеровки может достигать 100 плавок, стойкость кислой футеровки выше