Современные методы индукционной плавки

Тир Л.Л., Фомин Н.И.

Энергия, 1975 г.

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%.