1.3 Технология плавки в вакуумной индукционной печи

Преимущества вакуумной плавки наиболее полно проявляются при бесшлаковом процессе. Поэтому процесс ВИП обычно ведется без шлака и отличается сравнительной простотой: получение металла требуемого состава достигается либо переплавом соответствующих отходов, либо сплавлением чистых материалов. Полный цикл плавки в ВИП можно разбить на несколько периодов [1]:

1. Загрузка твердой основной шихты или заливка жидкого металла.

2. Откачка воздуха из корпуса печи до рабочего давления, если печь периодического действия, или при проведении первой плавки после открывания печи в установке полунепрерывного действия.

3. Расплавление основной шихты и присадка дополнительных порций шихты, не вошедших в тигель при первой завалке.

   4. Рафинирование жидкого металла.

   5. Легирование металла и его окончательное раскисление.

   6. Разливка.

1. Загрузка печи.

В настоящее время печи ВИП могут работать как на твердом, так и на жидком полупродукте. Наилучшей твердой шихтой являются: крупногабаритные заготовки или отходы прокат­ного производства, специальные поковки, мелкогабаритная шихта.

Перед загрузкой шихта подвергается дробеструйной очистке во вращающихся барабанах для удаления поверхностных загрязнений. Дополнительно вся шихта подвергается предварительной дегазации при температуре 800...900 °С и давлении 133,3…13,33 Па (1...0,1 мм рт. ст.) в течение 5...6 ч.

Прокаливают шихту в вакуумных электропечах сопротивления. К шихтовым материалам предъявляют особые требования и по хими­ческому составу. Поскольку в процессе плавки отсутствуют условия для заметного удаления фосфора и серы, тщательно анализируют их содержание в металле. ВИП позволяет рафинировать металл от при­месей цветных металлов, но удаление больших количеств этих при­месей требует много времени и резко увеличивает себестоимость металла.

В вакуумной печи трудно предотвратить появление мостов, неравномерного проплавления и других нежелательных явлений. Поэтому объем твердой шихты в вакуумной индукционной печи может превышать объем жидкого металла только в 1,25 раза. В супермощные печи крупную шихту краном загружают прямо в тигель, более мелкую — бадьями через дозатор. В печах емкостью до 7 т, полунепрерывного действия загрузка производится корзинами.

Большое значение имеет укладка шихты в загрузочные корзины. Здесь необходимо предусматривать защиту дна и стенок тигля от ударов массивными кусками при открывании дна корзины, предотвращение образования мостов и наиболее плотное расположение шихты, гарантирующее ее быстрое проплавление. Обычно загружают шихту двумя-тремя и большим числом корзин [2].

В настоящее время в крупных печах ВИП применяют жидкую за­ливку (печи фирм «Латроб стал» и «Циклон стил», США). В качест­ве полупродукта применяют полураскисленную сталь, выплавлен­ную в дуговой печи. Если тигель холодный, то его нагревают газовой горелкой до 700 °С. Заливку полупродукта производят с помощью специальной сливной трубы, установленной внутри печи. При работе на жидкой заливке длительность плавки понижается с 14 до 8 ч.