• +7 (495) 730 31 40

    Контакт с администрацией портала

Плавка стали в индукционных тигельных печах

  • Новости

  • Аналитика

  • Публикации

  • Госты

  • Металлургический калькулятор

  • Металлургический справочник

  • Конференции

  • Полезные материалы

  • Списки

  • Индекс цен

  • Индекс цен LME

Плавка стали в индукционных тигельных печах

Плавление стали в тигельных печах индукционного типа можно выполнять, используя основной и кислый процесс.

Кислый тигель и кислые дуговые печи не совсем подходят для плавления стали с включениями марганца, титана, алюминия, циркония и иных активных частиц, потому что оксиды марганца, соединяясь с кислой футеровкой в состоянии стать причиной ее раннего износа, а остальные три элемента активно извлекают кремний шлака и футеровки.

Во время осуществления кислого индукционного плавления, так же как и при любых иных кислых процессах, нет условий для образования шлака из фосфора и серы. Вместе с тем, из-за того, что температурные показатели шлака имеют меньшие показатели, а глубина ванны большие, обстоятельства для процесса окисления углерода являются не совсем положительными. Даже, несмотря на то, что лишний углерод легко удаляется, следует придерживаться наличия углерода в шихте, превосходящего минимум на 0,1 % от разрешенных показателей в готовой стали. При этом добавки фосфора и серы не должны превышать заданных параметров для стали.

Плавление сталей в индукционных печах, имеющих кислый тигель, осуществляется без окислительных процессов. Большую часть примесей для легирования добавляют в завалку. По причине скорой плавки утрачивается время для множественного контроля структуры металла. По этой причине плавка основывается на заблаговременных просчетах, доскональном изучении шихтового состава металла и точном определении его массы при помощи весов.

Процесс плавления стали в индукционных печах с основным тиглем

Во время плавки в таких печах, разрешено применять какой угодно скрап, потому что сгорание марганца, кремния и углерода проходит сравнительно стремительными темпами, а в случае надобности в основной печи есть возможность избавляться, в том числе, от фосфора и серы. Но ввиду того, что такие печи, обладая малыми температурными показателями шлака и не такой высокой удельной поверхностью раздела металл-шлак, адаптированы для таких процессов не так хорошо, как дуговые печи, то в печах индукционного типа плавление лучше всего проводить методом переплава или сплавлением чистых шихтовых компонентов.

Далее приведены составные части технологии плавления стали в печи индукционного типа с основным тиглем на «свежей» шихте.

Компоненты шихты и их подача в печь

Состав шихты определяется, исходя из правильно подобранных размеров составных кусков с последующим плотным размещением внутри печи. Если использовать шихту, состоящую из мелких кусков, то в процессе плавки металла вырабатывается малая удельная мощность, что влечет за собой увеличение временных затрат, и, как следствие, тратится больше электричества. Со снижением частоты тока увеличивается глубина его проникновение и уменьшается удельная мощность. По этой причине в случае снижения частоты тока нужно использовать соответственно шихту с большим окускованием компонентов.

Шихту не следует придавать чрезмерно большому окислению, потому что в таком случае между кусками будет возникать слабый электроконтакт, ухудшатся вихревые токи, что повлечет увеличение длительности плавки и затраты на электричество. Для устранения таких проблем следует как можно плотнее уложить шихту. Чтобы этого добиться следует на тигельное основание укладывать сначала мелкие куски, а потом большие, чтобы удары при загрузке были не такими сильными. Для того чтобы металл не окислялся, заливают некоторое количество шлака, ферросплавов железа с марганцем и железа с кремнием. Кроме того, на основание желательно добавлять ферросплавы с большой температурой плавления, величина которого превышает температуру в тигле. Благодаря такому размещению их плавка начнется вслед за получением начальных порций металла.
Самые большие куски нужно укладывать к тигельным стенкам на 2/3 высоты индуктора таким образом, чтобы линии напряженности магнитного поля проходили через предельно возможную площадь сечения куска.

Оставшийся объем шихты выгружают до 2/3 высоты по тигельной оси с укладкой предельной плотности, выше данного уровня укладку проводить можно не с такой плотностью. Нежелательно наполнять тигель выше дозволенного уровня относительно редуктора, потому что куски, расположенные над индуктором, не взаимодействуют с магнитным полем, вследствие чего нагрев происходит лишь за счет теплопроводности от слоев, расположенных ниже. Вместе с тем идет препятствование осаждению шихты при плавке.

В печах небольших размеров шихта добавляется ручным способом. В больших же печах погрузка происходит при помощи бадьи, и требуется на это всего 1-2 минуты. По завершении процесса загрузки печь запирается крышкой, после чего подается электричество.

На начальном этапе плавки между шихтовыми кусками со слабым контактом возникают замыкания. Это приводит к появлению прыжков тока в цепи индуктора. По этой причине начало процесса плавки сопровождается уменьшенной мощностью источника электричества. С уменьшением количества толчков задействуется полная мощность.

Сначала шихтовый материал начинает плавиться на высоте ½ индуктора возле тигельных стенок, после чего медленно перемещается в верхние и нижние слои. Соответственно, шихте должны быть даны условия для движения вниз для соединения с металлом. Тем не менее, в верхних слоях тигля шихта может застыть, создавая таким образом «мосты», что приводит к заклиниванию. Это довольно вредное явление, которое может спровоцировать большой перегрев расплавленного металла без возможности контролирования процесса, что может привести к распаду футеровки. Возникновение такой ситуации даже на короткое время продляет плавку и повышает количество потребляемого электрического тока. Для недопущения этого, в момент плавки шихту следует время от времени осаживать, используя ломик, оснащенный изоляционной ручкой.

В процессе оседания шихтового материала понемногу добавляют его остатки, наблюдая за тем, чтобы неразогретые куски не попадали в расплавленный металл. Это может спровоцировать бурление металла и застывание охладившейся шихты в верхнем слое расплава. Кроме того, следует избегать оголения металла, потому что это вызовет окислительный процесс. Чтобы этого не допустить, в случае надобности в тигель в процессе плавки вводится шлаковый состав, в который входит известь, флюорит и шамот.

В ходе плавки нужно контролировать данные на приборах и наивысшую мощность источника питания. С постепенным прогревом и плавкой шихты реактивная мощность установки корректируется, для чего время от времени проводится дополнительная настройка контура в резонанс при помощи периодического включения конденсаторов.

Окисление входящих в состав добавок

В процессе плавления стали в печи индукционного типа возникают окислительные процессы марганца, кремния и фосфора. Если доля фосфора в шихте значительная, то шлак в момент плавки лучше извлечь, чтобы не допустить извлечения фосфора. Дополнительный шлак берется из извести, флюорита и шамота.

С целью увеличения активности относительно охлажденных шлаков во время плавления, осуществляют дополнительное введение флюорита и шлакового состава до 20 %. Данные шлаки способны быстро приводить в негодность печную футеровку. Из-за этого стремятся не использовать процессы, предусматривающие активное использование шлака. Для улучшения соединительных процессов между металлом и шлаком, последний закрывается для сохранения тепла, а иногда и подогревается дуговым и иными методами.

Если нужно провести дополнительное окисление добавок, фосфора и углерода, в тигель небольшими частями вводят железную руду и состав из шлака. Активное бурление металла может сопровождаться разбрызгиванием металлической массы, поэтому следующую часть руды добавляют после того, как содержимое ванны успокоится. При этом используется 3 – 5 % железной руды от объема стали.

Проводить окисление добавок можно также и иным путем, например, продувкой, используя кислород, при этом следует учитывать силу дутья исходя из того, что жидкая масса может разбрызгиваться. Окислительный процесс длится приблизительно чуть больше четверти часа.

Методы раскисления и рафинирования

Печи индукционного типа способны выполнить диффузионное и глубинное раскисление. Такой метод не сильно разнится с технологией раскисления, проводимой в печах дугового типа. Тем не менее, активное электродинамическое перемещение металла неплохо убыстряет раскислительные процессы, а значит, на рафинирование потребуется затратить меньшее количество времени. Вместе с тем превосходство диффузионного метода раскисления из-за малой температуры шлака в печах индукционного еще менее заметно, нежели в печах дугового типа.

В случае надобности, в печах индукционного типа есть возможность проводить, в том числе, обессеривание металла. Чтобы это сделать, нужно в несколько подходов скачивать и наводить высокоосновный восстановительный шлак, использовать дополнительный нагрев шлака и повысить долю флюорита. Из-за этого повысится длительность плавления, уменьшится устойчивость печной футеровки, а также затруднится рабочий процесс. В связи с этим зачастую стараются рассчитать шихту и рабочий процесс таким образом, чтобы не требовалось проводить десульфурацию.

Возврат к списку