Плавка стали в плазменных дуговых печах

Этот металлургический процесс рационально применять только при получении высоколегированных (из-за незначительного угара легирующих элементов), а также низкоуглеродистых сталей. Последнее обусловливается отсутствием графитовых электродов, что полностью исключает науглероживание стального расплава при плавке. По конструкции рабочего пространства плазменные печи аналогичны дуговым с той лишь разницей, что вместо графитовых электродов применяют плазмотроны: один, располагаемый в своде (рис. 7.8,а), или два боковых, установленных в боковых стенках печи (рис. 7.8,6). Типаж плазменных печей включает печи емкостью 6, 15 и 30 т расплава и мощностью 6600, 9900 и 19 800 кВ·А соответственно.

Плавка шихты происходит за счет теплоты электрической дуги, зажигаемой при подаче электрического тока в зазоре между торцом сопла плазмотрона и шихтой или между двумя боковыми плазмотронами. Наличие в малых печах (до 6 т) подового электрода обеспечивает надежный контакт между ним и твердой шихтой. Процессы плавки в плазменных и дуговых печах во многом аналогичны с той лишь разницей, что атмосфера рабочего пространства плазменной печи содержит значительное количество аргона, что способствует освобождению стального расплава от кислорода, азота и водорода, которые переходят в газовую фазу, и следовательно, повышению качества стали.

К недостаткам плазменной плавки следует отнести более высокую стоимость стали (по сравнению с плавкой в дуговых печах) из-за потребления аргона, повышенный расход электроэнергии, а также необходимость оснащения печи большим числом водоохлаждаемых узлов, что обусловлено высокой температурой футеровки печи.

Рис. 7.8. Схемы устройства плазменных печей:
а — с одним плазмотроном в своде, б —с двумя боковыми плазмотронами; 1 — ванна расплава, 2 — свод, 3 — плазмотроны, 4 — подовый электрод