Продолжение.Страница 2.
Выплавка стали в индукционных печах.

В качестве связующего (упрочняющего) материала применяют сульфитно-целлюлозный экстракт, а в качестве минерализатора добавляют 1—1,5 % раствор борной кислоты.
Зерновой состав огнеупорной массы: 5 % зёрен 3—2 мм, 50 % зёрен 2—0,5 мм, 45 % зёрен < 0,5 мм.
Кислая футеровка выдерживает 80-100 плавок.

Основную футеровку изготовляют из магнезитовых (магнезит — распространённый минерал, карбонат магния MgCO3.) огнеупоров в предварительно спечённом или сплавленном состоянии, то есть обладающих наибольшим постоянством объёма.
Для уменьшения усадки при высоких температурах (1500—1600 °C) и обеспечения некоторого роста при средних (1150—1400 °C), что предотвращает образование усадочных трещин, применяют такие минерализаторы, как храновая руда, кварцевых песок или кварциты.
В качестве связующих используют глину (до 3 % от массы магнезита) с увлажнением её водным раствором жидкого стекла или патоки (до 12 %).
Лучшей огнеупорной массой по зерновому составу считают: 50 % зёрен 6—0,5 мм, 15 % зёрен 0,5—0,18 мм, 35 % зёрен < 0,18 мм.

Данные о продолжительности службы основной футеровки крайне противоречивые и колеблются для тиглей разной ёмкости.
Следует отметить, что стойкость основной футеровки ниже стойкости кислой, причём существует ещё и недостаток: образование трещин.

Нейтральная футеровка характеризуется большим содержанием амфотерных окислов (Al2O3, ZnO2, Cr2O3).
Она во многих случаях обладает более высокими огнеупорными характеристиками, чем кислая или основная, и даёт возможность выплавлять в ИТП жаропрочные сплавы и тугоплавкие металлы.
В настоящее время нейтральную футеровку изготовляют из магнезитохромитовых огнеупоров, электрокорунда, двуокиси циркония и циркона (ортосиликат циркония ZrSiO4).
Возможно также изготовление тиглей нейтрального состава из некоторых тугоплавких соединений (нитридов, карбидов, силицидов, боридов, сульфидов), которые могут быть перспективными для плавки небольших количеств химически чистых тугоплавких металлов в вакууме и в восстановительных или нейтральных средах.

Плавку в тиглях большой ёмкости, которая бы оправдала применение таких дорогостоящих футеровочных материалов, пока не применяют.
Крышка печи, служащая для уменьшения тепловых потерь излучением, выполняется из конструкционной стали и футеруется изнутри.
Открывание крышки осуществляется вручную или с помощью системы рычагов (на малых печах), либо с помощью специального привода (гидро- или электромеханического).

Подина печи, служащая основанием, на которое устанавливают тигель, обычно выполняется из шамотных кирпичей или блоков (для больших печей) или из асбоцементных плит, уложенных одна на другую (для малых печей небольшой ёмкости).

Выплавку стали в индукционных печах применяют в черной металлургии значительно реже, чем в дуговых, и используют обычно печи без железного сердечника, состоящие из индуктора в виде катушки (из медной трубки, охлаждаемой водой), которая служит первичной обмоткой, окружающей огнеупорный тигель, куда загружают плавящийся металл.
При пропускании тока через индуктор в металле, находящемся в тигле, индуктируются мощные вихревые токи, что обеспечивает нагрев и плавление металла.
Шихтовые материалы загружают сверху. Для выпуска плавки печи наклоняют в сторону сливного желоба.

Так как в индукционных печах теплота возникает в металле, шлак в них нагревается только через металл. Вместимость современных индукционных печей достигает в отдельных случаях 15 т.
Плавку проводят методом переплава, используя отходы соответствующих легированных сталей или чистый по сере и фосфору углеродистый скрап и ферросплавы.
В конце периода плавления на металл загружают флюс, необходимый для образования шлакового покрова.
В кислых печах в качестве флюса используют бой стекла и другие материалы, богатые SiO2.
В основных печах применяют известь и плавиковый шпат. Шлаковый покров защищает металл от окисления и насыщения газами атмосферы, уменьшает потери тепла.

Крупные печи могут работать на переменном токе с промышленной частотой 50 периодов; для более мелких необходимы генераторы, работающие на частоте 500—2500 периодов в секунду.

Выплавка стали из чугуна в индукционных печах распространения не получила, так как окисление и рафинирование с помощью шлака в них почти невозможно.
Эти печи с успехом используют для переплавки чистых легированных сталей, так как высокая температура, возможность работы в вакууме и отсутствие науглероживания металла электродами дают возможность получить в них стали с малым содержанием углерода и различные сложные сплавы, к которым предъявляются повышенные требования.

Расплавление.
После окончания завалки тигель плотно закрывают керамической крышкой и включают ток.
В течение первых 5—10 мин до прекращения толчков тока генератор работает на малой мощности.
Затем расплавление проводится на максимальной мощности генератора.
Наивысшая температура металла достигается в нижней части тигля, где тепловые потери имеют минимальную величину.
В процессе расплавления нужно обеспечить свободное опускание верхних кусков шихты в зону высоких температур. Если образуются «мосты» или зависания, шихту необходимо осадить. Когда задерживается опускание шихты, нижний слой металла перегревается и вскипает, что приводит к разрушению футеровки.
После окончания расплавления на поверхность жидкого металла заваливают шлаковую смесь, состоящую из боя стекла для кислого тигля и извести с 20% плавикового шпата для основного тигля.
Шлаковый покров предохраняет металл от угара легирующих примесей и насыщения его газами.
Для поддержания сплошного шлакового покрова в тигель по мере надобности забрасывают дополнительные порции шлакообразующей смеси.
После окончания расплавления берут пробу для экспресс-анализа металла.
После расплавления печь наклоняется, через носок скачивается шлак и наводится новый.
 
В кислых тиглях иногда вместо стекла для наводки шлака используют смесь, состоящую из песка, молотого полевого шпата и извести.
Состав такого шлака следующий: 41,0% Si02; 6,0% А1203; 7,0% СаО.

Для наводки основного шлака применяют смесь из известняка, плавикового шпата, молотого кокса, ферросилиция и порошка алюминия.
Состав шлака: 40% СаО; 25% Si02; 35% А1203.

Процесс можно вести без окисления и с окислением.
Состав металла корректируют обычно присадкой ферросплавов.
Ферромарганец дают в два приема: основную часть — в завалку и для корректировки состава — на оголенную поверхность металла за 10 мин до выпуска.
Угар ферромарганца равен 25—30%.
Ферросилиций, практически не угорающий в кислой печи, вводится в печь за 10 мин до выпуска.
Алюминий дается в ковш. Перед сливом металла в ковш его выдерживают в печи без тока в течение 8—10 мин.

Для более энергичного окисления примесей поверхность ванны, покрытой шлаком из извести и плавикового шпата, обдувают воздухом либо вводят в шлак железную руду, окалину или железную руду и шлакообразующие, которые загружают в печь вместе с шихтой. Для этой же цели можно использовать кислород.

Во всех случаях процесс окисления примесей протекает очень быстро и сопровождается бурным кипением металла, что приводит к сильному и быстрому разрушению футеровки тигля.
В некоторых случаях скорость окисления углерода достигает 3% в час, что в пять раз больше скорости окисления его в электродуговой печи.
Содержание фосфора снижается за 15 мин с 0,13 до 0,02% при содержании в шлаке 51% СаО и 13% Si02. Одновременно с дефосфорацией происходит десульфурация металла.



« предыдущая
следующая »