книги из ГПНТБ / Храмченков А.И. Применение электропечей для выплавки серого чугуна на заводах БССР

юты этот коэффициент достигает 85—90% даже в слу­ чае работы на обычном скрапе. Это дает предпочтение среднечастотной печи при ее эксплуатации при частых пусках на холодной завалке. Представляется целесооб­

(высокий коэффициент использования мощности при расплавлении) частотах. Это удается реализовать при включении в схему питания так называемых статичес­ ких преобразователей частоты, позволяющих удваивать или утраивать частоту. Применение тока утроенной час­ тоты позволяет увеличить удельную мощность печи в начальный период плавки примерно в 1,7 раза по срав­ нению с печами, работающими на промышленной час­ тоте.

Принцип работы статического умножителя частоты заключается в выпрямлении переменного тока с часто­ той 50 гц в пульсирующий постоянный с последующим преобразованием его с помощью «управляемых венти­ лей» в переменный ток двойной или тройной частоты. В связи с большими достижениями в области конструиро­ вания полупроводниковых выпрямителей стало возмож­ ным создание компактных статических преобразовате­ лей большой мощности. Такие преобразователи, как пра­ вило, работают на кремниевых (охлаждаемых водой

преобразователя достигает 95%, потери холостого хода отсутствуют. Статические преобразователи частоты мо­ гут включаться в цепь питания печи автоматически или с пульта управления в зависимости от нагрузки [17]. По мнению специалистов, индукционные печи, работающие на смешанной частоте с использованием кремниевых

4!

преобразователей, являются перспективными плавиль­ ными агрегатами для чугунолитейных цехов.

За рубежом уже имеется опыт по эксплуатации пе­ чей, работающих на двойной частоте. Так, в работе [24] описывается установка, состоящая из двух тиглей ем­ костью по 1,5 т. Каждый тигель может подключаться попеременно к генератору средней частоты (500 гц, мощность 1200 кет) — при расплавлении шихты или к

Производительность блока печей в этом случае возрас­ тает на 30 %•

Серьезным резервом в снижении стоимости плавки и повышении производительности индукционных печей промышленной частоты следует рассматривать примене­ ние предварительного подогрева шихты более дешевым топливом — мазутом или газом.

На рис. 6 приведены данные, характеризующие воз-

Рис. 6. Повышение производительности индукционной печи (1) и снижение расхода электроэнергии (2) в зависи­ мости от температуры подогрева

шихты [9]

4:

можность повышения производительности и снижения расхода электроэнергии за счет подогрева металлозавалки. Из графиков следует, что загрузка шихты, имею­ щей температуру 650—700°, обеспечивает повышение производительности печи на 40%. При этом расход электроэнергии снижается на 30%.

Так как стоимость печей для предварительного по­ догрева значительно меньше стоимости плавильных ус­ тановок, то в делом капитальные затраты, отнесенные к производительности, существенно снижаются.

При повышении производительности печей снижается трудоемкость, отнесенная к тонне жидкого металла. Применение подогрева шихты дает особенно высокий эффект при плавке в печах малой емкости (до 5 т), где удельные затраты на основную зарплату весьма значи­ тельны.

Автором настоящей работы проведен анализ* и не­ обходимые расчеты по затратам энергии на расплавле­ ние шихты с учетом ее подогрева до 800—900° и при плавке на холодной завалке. Оказывается, что общий расход энергии, потребной на расплавление тонны металлозавалки, при смешанной плавке (с подогревом шихты) на 20—25% выше, а затраты на 30—35% ниже, чем это имеет место при чистой электроплавке. Так как применение газовых и особенно мазутных печей загряз­ няет атмосферу цеха, то вполне целесообразно ограни­ читься подогревом шихты до 150—250°, а в случае ис­ пользования сильно загрязненной сыпучей шихты в ви­ де стружки ее очистку необходимо производить в спе­ циальных агрегатах, установленных на шихтовом дворе. На рис. 7 показана схема установки для обработки стружки с целью удаления масла и влаги. Такая уста-

* Выполнено в филиале НИИТавтопром.

ловка работает в литейном цехе английской фирмы ,,G. Glancey, Ltd”, где отливаются толкатели и направ­ ляющие втулки клапанов автомобильных двигателей.

Рис. 7. Схема установки для обработки стружки фирмы

«G. Glancey, Ltd»

работает на жидком топливе. Обработка стружки про­ изводится в три стадии: косвенный и непосредственный нагрев с целью дистилляции масла и испарения влаги, сушка и охлаждение стружки, выдача ее из барабана. Нагрев стружки осуществляется за счет сжигания топ­ лива в камере 5 с перфорированным сводом, через от­ верстия которого газы обогревают барабан. Для непо­ средственного нагрева стружки в барабан встроена га­ зовая горелка 8. Температура барабана контролируется с помощью термопар и регулируется за счет изменения

<4

высоких значений. Так, по данным фирмы „Brown Bove- i i”, при перегреве синтетического чугуна до 1550° с по­ следующим быстрым охлаждением до 1380° путем вве­ дения в расплав стального лома и модифицированием в ковше силикокальцием удается получить чугун с проч­ ностью на разрыв 38—42 кг/мм2 при твердости 230— 240 кг/см2) [9].

Серый чугун с пластинчатым графитом

Для изучения влияния температурных режимов и ковшевой обработки на структуру и механические свой­ ства серого чугуна, выплавляемого в индукционных пе­ чах промышленной частоты в условиях Каунасского чу­ гунолитейного завода, были поставлены специальные ис­ следования. Опытные плавки* проводились в печах ем­ костью 6 т (ИЧТ-6) и 8 т (конструкции шведской фир­ мы «ASEA») с кислой футеровкой. В качестве шихтовых материалов использовались чушковый чугун ЛК-2

зеркало ванны ферросплавов (феррохрома, ферросили­ ция и металлического никеля). Отмечено полное усвое­ ние легирующих присадок. Науглероживание ванны про­ водилось при 1350—1400°С. В качестве карбюризатора использовался сланцевый кокс. В отдельных случаях пе­ ред разливкой чугун модифицировался в ковше присад­ кой ферросилиция (Си75) в количестве 0,2%.

В работе [4] дана оценка влиянию перегрева на ме­

46

ным.в количестве 0,2% ферросилиция (Си75) чугуном. Опыты показали, что с увеличением перегрева предел прочности чугуна на изгиб повышался в интервале тем­ ператур перегрева 1230—1460°, при этом увеличивалась склонность чугуна к отбелу. Дальнейшее повышение тем­ пературы способствовало снижению прочности чугуна. Повышение температуры перегрева способствовало из­ мельчению графитовых включений и их междендритной ориентации, количество цементита в поле шлифа возра­ стало (особенно при температурах перегрева выше 1500°). Модифицирование чугуна в значительной мере снизило склонность чугуна к отбелу и улучшило форму графитовых включений.

Опытами установлено, что с точки зрения получения

47

ветствовал 40—50-минутной выдержке. При дальнейшей выдержке прочность образцов несколько снижалась. При длительных выдержках расплава (более 3 ч) в печи на­ блюдалось изменение химического состава: уменьшение содержания углерода и пригар кремния. Содержание Mn, Cr, Ni оставалось неизменным. Увеличение выдерж­ ки жидкого расплава способствовало измельчению фор­ мы графитовых включений (по отношению к 5-минутной выдержке). При выдержке более часа во всех шлифах отмечено появление большого количества точечного гра­ фита.

Для сравнения свойств чугунов, выплавленных в ин­ дукционных печах промышленной частоты и в вагранке, были использованы результаты статистического анализа работы плавильного участка Каунасского чугунолитей­ ного завода и литейного цеха серого чугуна Московского автозавода, оборудованного вагранками с горячим дуть­ ем.

В1965 г. Каунасский чугунолитейный завод работал

сиспользованием в шихте 34% стружки. С 1966 г. завод перешел на выплавку синтетического чугуна на основе чугунной и стальной стружки и отходов собственного производства. Химические составы сопоставляемых ма­ рок серого чугуна приведены в табл. 9. В табл. 10 при­ ведены составы и стоимость шихты для марки СЧ18-36 Каунасского чугунолитейного завода и сравниваемого Московского автозавода. На рис. 9 показаны результа­

СЧ24-44 взяты на основе обработки результатов опыт­ ных плавок. Из приведенных графиков следует, что плавки с использованием 100% отходов (Каунасский за­ вод, 1966) характеризуются пониженными механически­ ми свойствами по сравнению с чугунами, выплавленны-

48