книги из ГПНТБ / Грачев В.А. Современные методы плавки чугуна

водится через шлакоотделители 2 и копильник 3 при помощи жело­ ба 4, соединяющего копильник с электропечью.

На рис. 50 б представлен вариант, когда дуговая электропечь / является плавильным агрегатом, а индукционная печь 2 раздаточ­ ным. Передача металла осуществляется при помощи поворотного желоба 3 в одну из индукционных печей 2. Может производиться также заливка жидкого металла крановым ковшом со второй дуго­ вой печи 4. Этот тип дуплекс-процесса является наиболее выгодным с точки зрения достижения наивысшего к. п. д. всей плавильной установки в целом. Он является, на наш взгляд, одним из наиболее перспективных.

Возможен и такой вариант, когда выплавка чугуна осуществля­ ется в одной электродуговой печи /, а его перегрев в другой печи 2 (рис. 50 г).

Технология получения чугуна из электродуговых печей

Одной из первых была пущена дуговая электропечь для плавки чугуна в Германии в 1916 г. [9]. В нашей, стране дуговые электропе­ чи нашли широкое применение для получения ковкого чугуна уже в годы первой пятилетки [1]. На ЗИЛе, ГАЗе и Ростсельмаше впер­ вые в нашей стране был осуществлен этот дуплекс-процесс.

Существует две принципиально различные разновидности про­ цесса в дуговой электропечи — основной и кислый. Основной про­ цесс применяется в тех случаях, когда нужно получить чугун точ­ ного химического состава, сильно перегретый, с пониженным со­ держанием серы [6]. Кислый процесс применяют, когда нет необхо­ димости в получении чугуна с очень низким содержанием серы. Основной процесс протекает с большим расходом электроэнергии, так как связан с наведением шлаков. Так Е. Пивоварский [9] при­ водит следующие расходы энергии:

—только для перегрева 150—200 квт- ч/т;

—для перегрева и наведения одного или двух шлаков — 450— 650 квт • ч/т;

гранке выплавляют чугун, содержащий 2,6—2,85% С; 0,8—1,0% Si; 0,2—0,25% Мп; 0,12—0,17% Р и 0,12% S или 2,5—2,7% С; 0,9— 1,3% Si; 0,3—0,4% Мп; 0,12 Р; 0,1% S [1]. Затем этот чугун залива-

172-

ют в кислую дуговую электропечь, где его перегревают до 1450— 1500°С. Здесь же можно влиять на его химсостав, например умень­ шать содержание углерода путем добавки стального лома или уве­ личить содержание кремния или марганца при помощи ферросили­ ция и ферромарганца. Конечный состав ковкого чугуна зависит от вида отливок; наличие же дуговой печи позволяет в широких преде­ лах управлять химическим составом чугуна.

Дуговые электропечи могут применяться не только для произ­ водства ковкого чугуна, но и для выплавки серого чугуна повышен­ ного качества. В связи с этим представляет интерес использова­ ние их в дуплекс-процессе с агрегатами, работающими на газовом топливе. Такой дуплекс-процесс газовая шахтно-пламенная печь — дуговая электропечь опробован на Бакинском заводе им. Париж­ ской коммуны [89].

В литейном цехе судоремонтного завода им. Парижской ком­ муны работают две шахтно-пламенных печи производительностью 1,5 и 3 т/час. В длительных наблюдениях был установлен угар 4,5— 9,5% С; 14—36% Si; 25—45% Мп, содержание серы в чугуне снижа­ лось. Температура получаемого из печи чугуна не превышала 1300°С. Как указывается в работе [89], выплавка чугуна, стабиль­ ного по составу, свойствам и структуре, в печи невозможна. Для получения модифицированного перлитного чугуна необходим вы­ сокий перегрев, который наиболее эффективно достигается при электроплавке. Переход к дуплекс-процессу газовая печь — дуго­ вая электропечь ДС-3 позволяет доводить металл до оптимального химического состава и устранять возможные отклонения при плав­ ке в газовой печи. Чугун после выпуска из электропечи модифици­ ровали 0,2% Си 75 и добавляли 0,2% Ni. После перегрева в электро­

269. Структура графита мелкая, равномерно распределенная, слег­ ка завихренная.

Хорошее качество чугуна и стабильность его свойств были полу­ чены на шихте из 15% передельного чугуна М-1, 5% природнолегированного ЛХЧ, 20% титаномедистого БТМЛ-3, 30% лома цилинд­ ровых отливок и 30% чугунного лома со стороны.

Опыт выплавки высококачественного чугуна дуплекс-процессом газовая шахтно-отражательная печь — дуговая электропечь пока­ зал приемлемость этого процесса [89].

Кроме выплавки высококачественных серых чугунов электропе­ чи целесообразно применять для выплавки легированных чугу­ нов.

И, наконец, одним из наиболее перспективных с точки зрения энергетических затрат является дуплекс-процесс дуговая электро-

173

с центральным сердечником, разработанные шведским специали­ стом Фредериком Келлин в 1900—1901 гг. [90]. Плавильное прост­ ранство в этих печах представляло собой открытый кольцевой же­ лоб, в центре располагался индуктор с магнитным сердечником.

Первые печи с центральным сердечником обладали рядом крупных недостатков. Из-за большого расстояния между индукто­ ром и желобом costp не превышал 0,2. При большой удельной мощности электродинамические силы разрывали вторичную об­ мотку из жидкого металла, а снижение удельной мощности печей приводило к увеличению длительности плавки, ухудшению тепло­ вого к. п. д и увеличению удельного расхода энергии.

В 1910 г. сотрудник фирмы Аякс (США) I . Wyatt предложил конструкцию индукционной канальной печи с закрытыми канала­ ми. Эти печи превосходили печи конструкции Келлин а по техни­ ко-экономическим показателям, но были сложны в эксплуатации. С этого времени основным направлением в конструировании индук­ ционных печей было улучшение конструкций тигельных и каналь­

Индукционные печи с центральным сердечником

Этот тип печей был изобретен первым, но потом был забыт, и лишь в 1954—1955 гг. в Италии были разработаны конструкции

174

Рис. 51. Однофазная индукционная электропечь с центральным сердечником фирмы «Тальяферри».

печей с центральным сердечником, превосходящие по технико-эко­ номическим 'показателям тигельные печи и почти не уступающие печам с закрытыми каналами [93—95].

Современные итальянские печи с центральным сердечником обладают положительными качествами печей с закрытыми канала­ ми (низкие капитальные затраты и малый удельный расход элект­ роэнергии) и тигельных печей (простота конструкции и эксплуа­ тации).

ко в Италии, но и в Японии, Англии, Франции, Индии, Бельгии и США [94]. Фирма выпускает однофазные, двухфазные и трехфаз­ ные печи с центральным сердечником.

175

мотрен небольшой кольцевой канал 5, а также охлаждающее при­ способление 6. Для пуска печи требуется заполнить канал жидким металлом. По мере расплавления твердой шихты высота металла в ванне увеличивается, в связи с чем требуется изменять мощность печи для получения необходимой скорости плавления.

Трехфазная печь с центральным сердечником (рис. 52) [93] имеет кожух из толстой листовой стали, двухслойную футеровку, крышку, два загрузочных окна 5, магнитопровод 2 с отъемным яр­ мом 6 и обмотками 3. Для слива расплавленного металла печь по­ ворачивается на шарнирах 4 при помощи гидропровода /. Размеры открытых каналов 7 между колоннами от 50 до 200 мм. Каждая из колонн с внутренним охлаждением.

менять конструкции с одной или двумя колоннами, в каждой из которых имеются три колодца для индукторов и три закрытых ка­ нала. Печи с одной колонной обычно выполняются с круглой ван­ ной, печи с двумя колоннами — овальной. Колонны располагаются на малой оси овала.

Каналы, имеющиеся внутри колонны, сообщаются друг с дру­ гом и ванной. Наклон каждого канала к вертикальной оси разли­ чен, выходы их из колонн располагаютсяниже уровня расплавлен­ ного металла в ванне. Овальная печь с перегородками между ко­ лоннами работает фактически как двухкамерная. Одна из камер служит для расплавления, другая для поддержания температуры.

Фирма «Тальяферри» спроектировала для плавки чугуна оваль­

176

ступенями. Coscp установки равен 0,45—0,55. Повышение coscp до 0,9 осуществляется конденсаторной батареей емкостью 1200 квар. Печь работает круглосуточно на твердой завалке.

Печи оснащены прибором для автоматического контроля со­ стояния футеровки. Принцип работы прибора основан на измене­ нии проводимости футеровки в зависимости от толщины ее или проникновения расплавленного металла в трещины футеровки. Этот прибор позволяет также предусмотреть проникновение рас­ плавленного металла через футеровку к обмотке индуктора, для этого контролируется разность потенциалов между жидким метал­ лом в ванне и металлическим водоохлаждаемым кожухом колонны. В печах большой емкости часто встраивается в огнеупорную футе-

178

м

£500

7?S

/го

Рис. 54. Индукционная

ровку колонны специальная сетка, изолированная от кожуха ин­ дуктора. Это дает возможность получать предварительный сигнал о состоянии футеровки по показаниям амперметра.

Индукционные тигельные печи для плавки чугуна

Схема индукционной тигельной печи показана на рис. 53. Ос­ новными элементами ее являются тигель 1, обмотка 2 с магнитопроводом 3. В тигле находится металл 4, Эти печи имеют наибо-

180