Футеровка индукционных тигельных печей

В индукционных тигельных печах переплавляемый металл (шихта) загружается в тигель, устанавливаемый в индуктор. Индукционный нагрев основан на принципе работы трансформатора: под действием переменного магнитного поля, создаваемого индуктором (первичной обмоткой), в нагреваемом металле, являющимся вторичной обмоткой и одновременно нагрузкой, индуцируется электродвижущая сила. Под действием этой силы в металле циркулируют токи. В результате прохождения токов через металл выделяется джоулево тепло, которое нагревает нашу шихту и расплавляет ее.

Рис. 4.9. Разрез индукционной печи

Особенности футеровки индукционной печи:

1). Индукционная печь является агрегатом периодического действия, то есть возможны длительные перерывы между плавками. Отсюда вытекает необходимость в таком требовании как термостойкость.

2). Служба футеровки в индукционной печи усугубляется необходимостью иметь малую толщину, так как тепло должно как можно лучше индуцироваться во всем объеме металлической ванны.

3). В основном плавка в индукционных печах производится без шлака, что с одной стороны облегчает условия для стойкости футеровки, но с другой стороны за счет наличия пористых пробок-вставок для вдувания азота и аргона ослабляет футеровку.

Футеровка индукционных печей определяется сортаментом выплавляемых сталей или сплавов и в основном выполняется из оксидов алюминия, магния и кальция, а также циркона (ZrO₂*SiO₂).

Крупные индукционные печи (20 – 70т) должны иметь стойкость около 100 плавок и выше и, исходя из специфики нагрева, для этого к футеровке предъявляются следующие требования:

1. Необходимо тщательное отмагничивание исходного порошка для набивки тигля.

2. Необходимо иметь оптимальную влажность огнеупорной массы перед набивкой.

3. Каждая область футеровки печи (днище, стенки у индуктора) требуют тщательного подбора гранулометрического состава огнеупорных материалов.

Представляет интерес шведский опыт фирмы Calidus, которая использовала 3-ех слойную футеровку.

Рис. 4.10. Футеровка.

Отдельная статья – это футеровка вакуумных индукционных печей, особенно если они работают единичным циклом с расгерметизацией камеры. Если разливка и загрузка шихты осуществляется в вакууме или в нейтральной среде, то работа идет недельным циклом (для предотвращения резких теплосмен футеровки).

Основные технологии выплавки стали в ЭДП.

Выбор технологической схемы определяется:

1) Удельной мощностью трансформатора, кВ*А/т (250 – 450, 500 – 800, 1000 - 1200).

2) Интенсивность эксплуатации агрегата

3) Конструкция ЭДП (желоб, донный выпуск, шахтная печь, печь с эркерным выпуском, двухванная печь)

4) Марочным составом выплавляемых сталей (углеродистые и низколегированные, легированные, нержавеющие, сплавы)

5) Способом разливки металла (МНЛЗ, изложница, литейные формы)

6) Типом футеровки (основная, кислая)

Одношлаковый процесс.

Этот процесс включает в себя:

-заправка печи;

-загрузка шихты в печь

-плавление шихты

-окислительный период

-выпуск металла

Такая технология была внедрена в производство в середине 70-х годов для того чтобы повысить коэффициент использования трансформатора и в качестве замены малоэффективному двухшлаковому процессу, в особенности на крупнотоннажных печах.

Кроме того, внедрение такого способа производства стали было вызвано тем, что при старом двушлаковом процессе большая глубина металлической ванны (особенно в крупных печах) не позволяла эффективно использовать диффузионное раскисление для хорошей десульфурации в печи. Диффузионное раскисление (имеется ввиду раскисление шлака, снижение содержания FeO) было призвано понизить исходную концентрацию кислорода перед осадочным (глубинным) раскислением. Возможности диффузионного раскисления не позволяют достичь равновесного содержания кислорода в металле. Кроме того, диффузионное раскисление преследует цель понизить содержание серы в металле.

Рис. 4.13. Влияние содержания кислорода в стали на сод серы в металле

Рис. 4.14. с другой стороны – влияние содержания оксида железа в шлаке на отношение серы в шлаке к сере в металле

Поэтому десульфурация в печи требует высокой основности шлака и низкой концентрации (FeO). Выполнение этого условия требует высоких затрат на CaO и вносит в металл большое количество водорода от влаги извести.

Рис. 4.15. Влияние основности на содержание водорода в стали.

При выплавке углеродистых и низколегированных марок сталей практически все печи большой вместимости работают одношлаковым процессом. Следует различать одношлаковые процессы в печах достаточно мощных и в печах средней и малой мощности.

Печи высокой мощности имеют установки ВПО стали с подогревом и в них можно со временем реализовать идею ТВУ. Основная беда – это отсутствие хорошей технологии подготовки стального лома и его подогрева.

Если технология высокого уровня предусматривает донный выпуск металла через эркер, который практически исключает попадание печного шлака в ковш, а при ВПО предусматривается подогрев металла, то одношлаковый процесс в печах малой и средней мощности вместимостью 75 – 150 т, где отсутствует полномасштабная ВПО (нет подогрева металла), а выпуск металла производится через желоб, проводится с частичным оставлением шлака в печи (шлака окисления).

(FeO) = 15 – 20 %

(P₂O₅) ≤ 0,6 %

Данный факт обязательно приводит к попаданию шлака с высоким содержанием фосфора в ковш и, следовательно, к рефосфорации (на 0,002 – 0,004 %).

Дата добавления: 2014-01-11