Современные методы индукционной плавки

Тир Л.Л., Фомин Н.И.
Энергия, 1975 г.

Ссылка доступна только зарегистрированным пользователям.
ПЛАВКА В КАНАЛЬНЫХ ПЕЧАХ
 
 ПОСТРОЕНИЕ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА В ИНДУКЦИОННЫХ КАНАЛЬНЫХ ПЕЧАХ
 
Особенностями ИКП является высокий электриче­ский к. п. д., не зависящий от заполнения печи рас­плавом (60—95% в зависимости от вида обрабатывае­мого материала), достаточная для большинства процесс сов циркуляция расплава внутри ванны при относитель­но спокойном зеркале металла, а также возможность выполнения печей очень большой емкости. С другой сто­роны, обязательным условием функционирования ИКП является сохранение в печи остатка расплава от преды­дущей плавки (обычно 25—30% полной емкости печи). Отсутствие интенсивного движения металла на поверх­ности жидкой ванны уменьшает безвозвратные потери металла и загрязнение металла окислами при плавке алюминиевых сплавов, бронз и латуней, однако затруд­няет плавку шихты с малой объемной плотностью и усвоение легких реагентов, вводимых на поверхность зер­кала. Эти особенности определили области преимущест­венного использованияпри производстве цветных металлов — плавка, а при производстве черных метал­лов— накопление расплава, выравнивание и доводка химического состава и перегрев до температуры разлив­ки (в дуплекс-процессе). В настоящее время ИКП явля­ются основным агрегатом для плавки сплавов на основе меди и используются при плавке цинка и алюминия и его сплавов. Применение ИКП для плавки чугуна до последнего времени носило ограниченный характер вви­ду относительно низкой удельной мощности их и ограниченного срока службы футеровки индукционной едини­цы. Однако с прогрессом, достигнутым в повышении срока службы индукционных единиц, увеличением их мощности, разработкой отъемных единиц интерес к использованию ИКП при плавке чугуна возрос.
В чугунолитейном производстве известны следующие виды дуплекс-процессов с использованием канальных печей: вагранка —ИКП, ИТП — ИКП, доменная печь ИКП, дуговая электропечь — ИКП. В зависимости от первичного плавильного агрегата функции ИКП в дуп­лекс-процессах несколько различны. Наиболее распро­странен процесс вагранка — ИКП, оказавшийся весьма эффективным. Так, в одном из процессов [ 23] приме­нение ИКП совместно с вагранкой позволило без введе­ния в ИКП металлической шихты для корректировки хи­мического состава уменьшить колебания в химическом составе чугуна, выходящего из вагранки, примерно в 3 раза по углероду и в 2,5 раза по кремнию. В 3 раза уменьшились также колебания температуры металла на сливе. Использование ИКП в дуплекс-процессе с ИТП позволяет повысить производительность последней, обес­печить высокий коэффициент использования установлен­ной мощности и уменьшить расход электроэнергии на тонну выплавляемого металла.
- Возможность выполнения ИКП весьма большой емкости (в настоящее время до 250 т) облегчает произ­водство крупных отливок. В то же время сочетание большой емкости печи с малыми тепловыми потерями позволяет организовать экономичное накопление и хра­нение больших масс жидкого металла, что дает возмож­ность нивелировать различия в химическом составе за­гружаемых порций шихты и обеспечить стабильность свойств отливок. Экономически целесообразно исполь­зование одной и той же ИКП в качестве плавильной печи в сменах, когда литейное отделение не работает (ноч­ная и вечерняя), и в качестве раздаточной в период ра­боты литейного отделения. Эффективно также исполь­зование ИКП для целей плавки при изменяющейся по­требности в жидком металле в течение дня. Весьма це­лесообразна встройка ИКП в непрерывные автоматизи­рованные системы литейного производства. При этом загрузка и разливка металла могут происходить одно­временно.
 
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ И ОСОБЕННОСТИ СОВРЕМЕННЫХ ИНДУКЦИОННЫХ КАНАЛЬНЫХ ПЕЧЕЙ.
 
Параметры ИКП при плавке разных металлов различны. Печи для плавки меди и ее сплавов имеют мак­симальную емкость около 35 т, максимальную удельную мощность 80 кВт/т и производительность до 10 т/ч при плавке меди и 13—15 т/ч при плавке сплавов с 60—70%меди. Удельный расход электроэнергии в этих печах в зависимости от емкости печи при плавке меди состав­ляет 270—330 кВт -ч/т, а при плавке медных сплавов 190—210 кВт ч/т. Для выдержки и перегрева меди и ее сплавов выпускаются ИКП на емкости 0,9—20 т мощ­ностью 150—400 кВт. Широкое применение находят ИКП для плавки цинка. Их емкости достигают 150 т, а производительность 20т/ч, удельный расход электро­энергии в пределах 95—110 кВт • ч/т.
Для плавки алюминия и его сплавов ИКП имеют емкость от 170 кг до 40 т, производительность от 75— 100кг/ч до 10 т/ч, а удельный расход электроэнергии 360—500 кВт-ч/т (при температуре разливки 750°С).
В чугунолитейном производстве емкость ИКП дости­гает 250 т; а мощность 4400 кВт (четыре индукционные единицы по 1100 кВт). Их удельная мощность при плав­ке твердой шихты составляет 30—100 кВт/т, а в дуплекс-процессе при жидкой загрузке 20—50 кВт/т. Максималь­ная производительность действующих ИКП при плавке составляет 10 т/ч (печь емкостью 120 т, температура ме-« талла 1500 °С). Производительность ИКП в дуплекс-процессе зависит от многих факторов: температуры по­ступающего металла, температуры перегрева, которая должна быть достигнута в ИКП, процента вводимой холодной шихты, мощности и емкости печи. При нагреве до 100°С она колеблется от 2 до 170 т/ч. Печи в верти­кальном исполнении имеют емкость до 60 т, в горизон­тальном — до 250 т.
 
КОНСТРУКЦИЯ ИКП
 
Современные ИКП выполняются, как правило, с за­крытым каналом.Характерная особенность таких пе­чей— наличие двух зон: зоны выделения энергии (так называемая «индукционная единица») и плавильной зоны (ванна печи). Индукционная единица представляет собой трансформатор, вторичной обмоткой которого является металл, находящийся в канале печи. Электри­ческий к. п. д. индукционной единицы очень высок, на­пример при плавке чугуна он достигает 95%.