Реферат: Индукционная плавка металла

«холодных» шлаков дефосфорация и десульфурация затруднены.

Стали и сплавы выплавляют либо из легированных отходов (метод переплава), либо из чистого шихтового железа и лома с добавкойферросплавов (метод сплавления).

Выбор установки. В печи с основной футеровкой можно выплавлять сталь любого состава, но стойкость этой футеровки значительно ниже, чем кислой. В печах с кислой футеровкой нельзя выплавлять стали с высоким содержанием марганца, алюминия, титана, циркония, так как окислы марганца, взаимодействуя с кремнеземом футеровки, быстро разрушают ее, а алюминий, титан и цирконий вос­станавливают кремний из кремнезема футеровки.

Плавка в печи с основной футеровкой. Продолжительность плавки в индукционной печи очень небольшая, что не позволяет многократно проверить состав металла путем его анализа. Поэтому получение стали с заданным составом базируется на предварительном расчете шихты, для чего необходимы точное знание ее состава и взвешива­ние. В частности, содержание углерода, серы и фосфора не должно превышать допустимых в выплавляемой стали пределов.

Шихту составляют из мелких и крупных кусков, что обеспечивает плотность ее укладки и сокращение длительности плавления. Наиболее крупные куски укладывают у стенок тигля, где плотность токов максимальная. Тугоплавкие ферросплавы загружают в нижнюю половину тигля.

После включения тока следят за тем, чтобы куски шихты не сваривались в «мосты», препятствующие оседанию плавящихся кусков вниз. Периодически шихту «осаживают» с помощью ломика. По мере оседания шихты догружают ту ее часть, которая не вместилась при завалке. После появления жидкого металла в тигель вводят шлакообразующую смесь из извести, плавикового шпата и магнезита в со­отношении 4:1:1. Назначение наводимого шлака — уменьшить насыщение металла газами из атмосферы и окисление легирующих элементов. При плавлении поддерживают максимальную мощность генератора и высокий соs(ф) путем подключения конденсаторов. Длительность плавления изменяется от 30—40 мин на малых печах (емкостью ~50 кг) до 2 ч на крупных.

После расплавления отбирают пробу металла на анализ и сли­вают плавильный шлак, чтобы предотвратить восстановление из него фосфора, после чего наводят новый шлак, добавляя шлакообразующую смесь того же состава, что и в период плавления. Мощность, подаваемую на индуктор, снижают на 30—40 %. После получения результатов анализа проводят легирование, корректировку состава металла и его раскисление путем введения в тигель соответствующих ферросплавов, после чего металл сливают из тигля в ковш. Иногда при выплавке высококачественных сталей проводят диффузионное раскисление металла. Для этого в шлак вводят раскислительные смеси, состоящие из извести, молотого ферросилиция, порошкообразного алюминия, делая выдержку в течение примерно 30 мин; циркуляция металла в тигле индукционной печи ускоряет раскисление.

Ферросплавы при плавке в индукционной печи присаживают в следующем порядке: феррохром, ферровольфрам и ферромолибден вводят в завалку; ферромарганец, ферросилиций и феррованадий — за 7—10 мин до выпуска; алюминий перед выпуском. При такомпорядке введения угар элементов следующий: вольфрама около 2 %,- хрома, марганца и ванадия — 5—10 %, кремния — 10—15 %, титана25—35

Плавка в печи с кислой футеровкой.

Содержание серы, фосфору и углерода не должно превышать допустимых в выплавляемой стали пределов. При выплавке сталей легированных хромом, вольфраме и молибденом в завалку вводят феррохром, ферровольфрам, ферромолибден. Загрузку шихты и расплавление ведут так же, как и в с основной футеровкой. Шлак во время плавления шихты, наводя; добавками боя стекла, шамота и извести

После расплавления и анализа отбираемой пробы металла проводят легирование (корректировку состава) и раскисление. Ферромарганец, ферросилиций и, если необходимо, феррованадий, вводят в металл на 7—10 мин до выпуска, алюминий непосредственно перед выпуском. Угар марганца составляет 10 %, кремний практически не угорает, угар вольфрама и молибдена около 2 %, хрома 5 %.

Расход электроэнергии при выплавке стали в индукционных составляет 500—700 кВт -ч/т.

Плавка в вакуумных индукционных печах.

Плавка в вакуумных индукционных печах позволяет получать сталь и сплавы с малым содержанием газов, неметаллических включений и примесей цветных металлов, легировать сплав любыми элементами, в том числе обладающими высоким сродством к кислороду без их потерь на окисление .

Устройство печи. Первые печи были периодического действия. После выпуска плавки вакуумную систе­му отключали и печь открывали для извлечения слитков и загрузки шихтовых материалов. Позже были созданы более совершенные печи полунепрерывного действия. Эти печи позволяют загружать шихту, устанавливать изложницы и извлекать слитки без нарушения вакуума в плавильной камере. Емкость существующих печей достигает 50 т.

Рис. 7.

Схема вакуумной индукционной

печи полунепрерывного действия

На рис. 7 показана схема вакуумной индукционной печи полу; непрерывного действия. Плавильная камера 2 имеет сверху съемную крышку. В камере установлен индуктор с тиглем 3, закрепленный на цапфах; наклон тигля для слива металла производят с помощью привода, расположенного с наружной стороны камеры. В крышке плавильной камеры над тиглем размещена шлюзовая загрузочная камера 8, отделяемая от плавильной вакуумным затвором 6 и закрываемая крышкой 7, что позволяет загружать шихту без нарушения вакуума. В загрузочную камеру ставят бадью с раскрывающимся дном, заполненную шихтой. Закрыв крышку 7, в камере 8 создаювакуум, после чего открывают затвор 6 и шихта из бадьи высыпается в тигель.

Камера изложниц 1 отделена от плавильной камеры и от помеще­ния цеха задвижками 15. Через нее, как через шлюзовое устройство, в плавильную камеру подают изложницы 14, установленные на те­лежке и после слива в них металла из тигля возвращают обратно.

На крышке 11 смонтирован шлюзовой дозатор 10 для введения добавок по ходу плавки и гляделка 4. Через крышку // с помощью герметичных уплотнителей вводят термопару 5 и ломик 9 для осаживания шихты.

Печь питается током повышенной частоты. Вакуумная система состоит из группы форвакуумных 13 и бустерных 12 насосов, обеспечивающих вакуум порядка 1,33—0,13 Па.

Процесс плавки в вакуумной индукционной печи.

Для плавки в вакуумных печах применяют шихтовые материалы, очищенные от масла и окалины; состав их должен быть точно известен. В шихту вводят никель, ферромолибден, ферровольфрам и кобальт, если этого требует состав выплавляемой стали. После загрузки шихты включают ток, а на печах периодического действия предварительно из печи откачивают воздух.

Плавление ведут, непрерывно откачивая насосами из плавильного пространства выделяющиеся газы. За время плавления удаляется большая часть вносимых шихтой газов — водород, часть азота, а также влага; жидкий металл при плавлении кипит, что является ре­зультатом выделения пузырьков окиси углерода, получающейся при взаимодействии углерода с растворенным в металле кислородом.

После расплавления делают выдержку в течение 20 — 40 мин, вовремя которой происходит рафинирование от ряда примесей , раскисление и легирование металла. В печи в этот период поддерживают давление

1,3 — 0,13 Па. Раскисление металла происходит углеродом по реакции , равновесие которой в условиях вакуума сдвинуто вправо, поскольку продукт реакции непрерывно удаляют (откачивают). Преимуществом такого раскисления является то, что металл не загрязняется его продуктами. Обычно выдержка длится до полного успокоения ванны (т. е. до прекращения выделения СО). Раскисление идет либо за счет содержащегося в металле углерода, либо за счет углерода, вводимого в начале рафинирования в виде графита, чугуна.

Помимо рафинирования от кислорода в период выдержки удаляются азот и водород и испаряются примеси цветных металлов (2п, 5п, РЬ, Аз, В). В период выдержки проводят легирование и окончательное раскисление кусковыми раскислителями, которые вводят через дозаторы. В начале выдержки вводят феррохром, феррованадий, в конце выдержки ферросилиций, ферротитан, алюминий, ферромарганец. Перед выпуском, если это потребуется, кальций, магний и РЗМ