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

ПО А

тигельная печь ИЧТ-1.

лее простое устройство из всех электропечей для плавки чугуна. Индукционные тигельные печи (беосердечниковые) удобны в эксплуатации и лучше приспособлены для больших объемов произ­ водства. В таких печах легко получать различные чугуны. Область

печи для плавки чугуна. Технические характеристики этих печей

Печи ИЧТ-1, ИЧТ-2,5, ИЧТ-6 и ИЧТ-10 уже работают в про­ изводстве, печи большей емкости ИЧТ-25, ИЧТ-40 и ИЧТ-60 нахо-

181

водительностью 8 т. Кроме того, фирмой разрабатываются проекты индукционных тигельных печей емкостью 50, 80 и 100 т при мощ­ ности до 20 000 кет [97].

По материалам этой фирмы, представленным на I I I выставке в Дюссельдорфе, видно [101], что главное преимущество электропе­ чей для плавки чугуна заключается в возможности управлять про­ цессом перегрева чугуна в широком интервале по температуре и

Производительность индукционных печей при равенстве производ­ ственных площадей ниже, чем вагранок. Пока не решены полно­ стью вопросы загрузки электропечей шихтой, а также ее подго­ товки к плавке. Ряд специалистов считают, что использование индукционных печей в качестве самостоятельных агрегатов без предварительного подогрева шихты вообще нецелесообразно. Хо­ лодные шлаки в индукционных печах затрудняют ведение метал­ лургических процессов.

Наибольшее распространение получают тигельные печи, как бо­

пасную с возможностью перевода каждой печи на миксерный ре­ жим (при емкости до 15 г), при большой емкости (от 15 до 30 т) — одну запасную печь на четыре работающие. Фирма ВВС рекомен­ дует устанавливать на каждые две печи один индукционный мик­ сер тройной емкости.

Наибольшее распространение получают печи средней и про­ мышленной частоты. Преимуществом первых является большая удельная концентрация энергии. Их производительность почти вдвое больше, чем печей промышленной частоты. Но печи промыш­ ленной частоты дешевле, перемешивание металла в них интенсив­ ней, что позволяет проводить металлургическую обработку. В по­ следние годы появились печи двойной частоты, в которых расплав­

184

ные печи, являются: «ASEA» (Швеция), «Simens Haalke» (Авст­ рия), «Demog u Elektrie» (США), «Brown Boveri» (ФРГ), «АСЕС charberei» (Бельгия).

применением электрических датчиков, передающих сигнал на регу­ лирующий прибор. Это обеспечивает точное взвешивание садки пе­ чи, жидкого металла и всевозможных добавок и дает возможность автоматизировать загрузку печи, весь процесс плавки и точно вы­ держивать заданный химсостав. Увеличивается количество печей,

«Brown Boverb емкостью 80 т запроектирована наклоняющейся на

185

Рис. 56. Индукционная тигельная печь, наклоняющаяся в две стороны.

выпускается через сифон, что исключает попадание шлака в ковш. Догрузка печи и выпуск металла производятся без отключения пе­ чи. Гидравлическое приспособление для поворота ковша устроено так, что при необходимости возможен обратный слив металла в печь.

При условии высокой температурной стабильности металла или при изготовлении чугуна с шаровидным графитом работать с про­ межуточным ковшом нельзя. Для этой цели имеется индукционная тигельная печь конструкции той же фирмы, поворачивающаяся вокруг носика сливного желоба. Шлак выпускается при повороте печи в другую сторону.

Фирма «Demag Elektrometallurgie Gmb Н» (ФРГ) предложила конструкцию индукционной тигельной печи емкостью 4 г с выпуск­ ной леткой в нижней части тигля. Печь загружается через верх тиг­ ля, закрываемого крышкой. В конструкциях печей подобного типа отпадает необходимость в механизмах поворота для опрокидыва­ ния тигля и слива жидкого металла в ковш ["98].

i86

Рис. 57. Индукционная тигельная печь с непрерывной заливкой металла.

Индукционная тигельная печь может служить как плавильный агрегат непрерывного действия (рис. 57). Печь поворачивается во­ круг своей оси. Поворотная ось 1, образованная опорой, пересека­ ется в стенке крышки 2 с цилиндрической осью. В крышке образу­ ется отверстие 3, служащее для непрерывной заливки металла в печь. Качающаяся опора 4 предназначена для заполнения емкости 5. Цапфы 6 служат для соединения ее с носиком печи [90].

Устройство и работа индукционной бессердечниковой печи кон­ струкции фирмы «Brown Boverb показаны на рис. 58. Печь имеет

187

два желоба, расположенных в верхней части тигля на его проти­ воположных сторонах, и снабжена поворотным механизмом, с по­ мощью которого ведутся операции загрузки печи и слива жидкого металла. Загрузочное окно используется не только для загрузки шихты, но и для удаления шлака и введения науглероживающих, модифицирующих, раскисляющих и других добавок [99].

В зарубежной практике имеются конструкции индукционных тигельных печей, которые могут транспортироваться по цеху. Име­ ются печи, в которых может транспортироваться тигель, в то время как индуктор остается на месте. Футеровка тигля заключена в специальный стальной кожух, набранный из отдельных очень тон­ ких пластин, свернутых в цилиндр. Пластины изолированы друг от друга, при свертывании их в цилиндр один край пластины не дохо­ дит до другого. Поэтому кожух почти не нагревается вихревыми токами. Печь подобной конструкции очень удобна, так как металл не нужно переливать в ковш, достаточно лишь вынуть тигель с ме­ таллом и вместо него вставить другой. Индуктор не нужно тща­ тельно изолировать. Кожух тигля лучше всего изготовлять из не­ магнитного материала. Такая печь не нуждается в устройствах для опрокидывания тигля [100].

В других конструкциях плавильных установок может перено­ ситься индуктор. Тогда он используется для перегрева и расплавле­ ния шихты в двух тиглях поочередно, причем тигли сами могут переноситься к месту заливки.

Индукционные канальные печи

На канальные (сердечниковые) индукционные печи долгое вре-- мя смотрели как на установки для приготовления алюминиевых и медных сплавов, считаясь со стойкостью огнеупорной футеровки каналов. В 1962 году один из крупных литейных цехов в США ус­ тановил канальную печь емкостью 14 т для выплавки в дуплексе с вагранкой 30 т/час чугуна, обрабатываемого на шаровидный гра­ фит. Спустя два года в США уже была введена в действие гигант­ ская 225-тонная установка, а в настоящее время канальные индук­ ционные печи представляют собой весьма распространенный агре­ гат для плавки, переплава, смешения и выдержки, по существу, любых металлов и сплавов [101 —105].

Недавно в одном литейном цехе США была установлена еще

печи [103]. Две из них имеют по два индуктора мощностью 1100 кет, а третья— четыре индуктора той же мощности, причем она может

188

быть использована и для плавки на твердой завалке. Все печи вы­ дают металл через носок чайникового типа [103]. Индукционные канальные печи за рубежом нашли широкое распространение в ка­ честве доводочных и раздаточных плавильных агрегатов в дуплек­ се с другими печами. Почти полное отсутствие окисления и выдерж­ ка в канальной печи больших количеств металла позволяют в те­ чение целых смен отливать совершенно однородные по химическо­ му составу отливки.

касающихся и качества металла, и организации производства. По­ является возможность получения чугуна более точного химического состава и с заданными механическими свойствами. Температура вы­ пуска чугуна становится более стабильной, при этом перегрев ме­ талла от температуры 1300°С и выше оказывается более экономи­ чным, чем при плавке в вагранке. Кроме того, наличие постоянного запаса металла в печи улучшает стабильность работы цеха, умень­ шает простои оборудования. В индукционной канальной печи име­ ется возможность получения чугуна различных марок путем леги­ рования из одного основного чугуна, выплавленного в другой печи, чаще всего в вагранке. Движение расплава в каналах и плавиль­ ном пространстве печи обеспечивает необходимую однородность свойств чугуна, причем при различной установке индуктора печи по отношению к расплаву появляется возможность с наибольшей эффективностью производить добавку легирующих элементов с раз­ личным удельным весом. Установка индукционных канальных пе­ чей не требует сравнительно больших капитальных затрат, к тому же они легко встраиваются в производственный комплекс с пла­ вильными агрегатами [103].

Одним из ведущих поставщиков канальных печей стала фирма ASEA, создавшая стандартный тип печей LFR на промышленной частоте. Канальная индукционная печь (рис. 59) этой фирмы состо­ ит из двух частей: ванны, служащей металлосборником, и актив­ ной части печи — плавильных каналов закрытого типа, в которых нагревается металл. Каналы расположены в блоках, выполненных отдельной приставкой к печной ванне, поэтому форма ванны от них не зависит и может приспособляться к условиям эксплуатации. В большинстве случаев ванна имеет форму горизонтально располо­ женного барабана. Барабанная печь представляет собой сварной цилиндр / с двумя лобовыми стенками 2, являющимися несущими элементами печи и перекатывающимися на приводных роликах 3. Поворот барабана производится при помощи цепной передачи 4 двухскоростным асинхронным мотором 5; привод оборудован плас­ тинчатыми тормозами. В футеровке лобовых стенок выложены си­ фоны 6 для заливки металла. Сифон почти полностью исключает

190

Рис. 59. Индукционная канальная печь фирмы ASEA типа LFR.

возможность проникновения шлака в ванну печи, в результате чего увеличивается долговечность футеровки ванны. На своде имеются плотно закрывающиеся крышкой отверстия 7, предназначенные для загрузки присадок и скачивания небольших количеств шлака. Для обеспечения долговечности ванны "стенки имеют мощную огае-

191