Плавка чугуна в электрических печах
Преимущества электроплавки. В настоящее время широко распространены для плавки чугуна электрические индукционные тигельные печи, которые имеют ряд преимуществ перед вагранками: исключение из процесса плавки дефицитного кокса; обеспечение стабильного химического состава благодаря хорошему перемешиванию расплава, а также большие возможности для установления оптимальных температур печи и для контроля за процессом плавки; более низкая себестоимость получаемого чугуна, так как взамен чушковых доменных чугунов в шихте используют стальной лом, чугунную и стальную стружку россыпью (при условии, что они не содержат вредных примесей); возможность без затруднений переходить от производства одной марки чугуна к другой; улучшение санитарно-гигиенических условий труда.
Рис. 6.14. Схема устройства электрической индукционной печи типа ИЧТ:
1 — крышка, 2 узел поворота, 3 — индуктор, 4 — магнитопроводы, 5 — металлоконструкция, 6 — подводы водяного охлаждения, 7 — тигель, 8 — площадка
Плавка чугуна в индукционных тигельных печах промышленной частоты. Печь (рис. 6.14) представляет собой агрегат периодического действия, выдающий чугунный расплав через определенные промежутки времени. Поэтому для непрерывной заливки форм на поточной линии приходится иметь несколько одновременно работающих печей. Основными элементами печи являются закрытый крышкой 1 тигель 7, помещенный внутри индуктора 3, выполненного в виде многовитковой цилиндрической спирали — трубки, внутри которой циркулирует вода для охлаждения. Магнитный поток с внешней стороны индуктора проходит по радиально расположенным магнитопроводам 4 — пакетам из трансформаторной стали. Для наклона печи при выдаче расплава в ней предусмотрен специальный механизм. Печь также включает трансформатор, блоки конденсаторов, щит управления и систему отсоса газов. Плавка шихты осуществляется электромагнитным переменным полем, которое индуцирует в шихте вихревые токи. При этом электрическая энергия переходит в теплоту, количество которой зависит от электросопротивления шихты. Питание печи осуществляется токами промышленной частоты (50 Гц). В СССР выпускают девять типов индукционных чугуноплавильных тигельных печей от ИЧТ-1 до ИЧТ-60. Печь ИЧТ-1 имеет вместимость 1 т; ее производительность 0,4 т/ч и мощность 40 кВт, печь ИЧТ-60 соответственно 60 т, 33,6 т/ч и 20 000 кВт.
Особенности плавки чугуна в печах ИЧТ:
Рис. 6.15. Схема установки для подогрева шихты:
1 — камера сгорания с горелкой СГ, 2 — бадья, 3 — дымопроводы, 4 — тележка, 5 — привод подъема бадьи, 6 — приводной рольганг
1. Перед загрузкой в печь шихта должна быть подогрета до 250—600°С в специальных установках (рис. 6.15), что позволяет снизить расход электроэнергии, повысить производительность печи, избежать выброса расплава при попадании в тигель влаги, улучшить санитарно-гигиенические условия в плавильном отделении.
2. Для облегчения пуска и меньшего износа футеровки режимом работы печи предусмотрено наличие в тигле (круглосуточно в течение рабочей недели в нерабочие смены) порции расплава чугуна, составляющей не менее 1/3 вместимости печи.
3. Футеровка тигля набивная и обычно кислая, состоящая из 48% зернистого кварца, 50% молотого кварца и 1,8% борной кислоты.
4. В печи небольшой вместимости шихту загружают большой бадьей, перемещаемой с помощью подъемно-транспортных средств (электротельфер и др.). Крупные и тугоплавкие куски шихты загружают вертикально, параллельно и ближе к стенке тигля, а легкоплавкие составляющие шихты — в середину тигля.
5. Плавка ведется при закрытом тигле. Вначале плавки 5—10 мин печь работает на пониженной мощности, затем ее доводят до максимальной. После частичного расплавления шихты твердые куски ее осаживают ломиком, предварительно выключив печь. Затем тигель догружают оставшейся мелкой подогретой шихтой. Стальной лом обычно вводят в жидкую ванну, а ферросплавы — в ванну стального расплава, разогретую до 1430—1450°С. Для науглероживания чугуна на под тигля вводят крупный электродный бой (1—2%), а мелкий — на зеркало расплава после удаления шлака.