Главная
Загрузка шихты на малых печах производится вручную, а печи емкостью 1 т и более следует загружать бадьей. Шихтовые материалы должны быть тщательно взвешены согласно заданию на плавку, так как ошибка в шихтовке приведет к выходу плавки в брак. В отличие от дуговых печей плавка в данном случае протекает так быстро, что скорректировать химический состав металла очень трудно.
Шихту подбирают из кусков различных размеров, чтобы можно было плотно уложить ее в тигель. Наличие крупных кусков способствует быстрому расплавлению и снижению расхода электроэнергии, а следовательно, улучшает технико-экономические показатели работы печи. Однако если составлять шихту только из крупных кусков, то трудно бывает плотно уложить ее в тигле и обеспечить хороший контакт между отдельными кусками. Поэтому в шихту следует добавлять 15— 20% мелочи.
При загрузке шихты в тигель рекомендуется соблюдать следующие основные правила:
1) на дно тигля укладывать часть (3—5%) мелкой шихты или стружки;
2) крупные куски (мелкие слитки, прибыли, недокат) укладывать у стенок тигля так, чтобы они плотно прилегали к стенке, но не расклинивали друг друга;
3) тугоплавкие ферросплавы (ферровольфрам, ферромолибден) загружать в нижнюю половину тигля, где располагается зона самых высоких температур;
4) оставшуюся мелочь уложить в среднюю часть тигля и в промежутки между крупными кусками, добиваясь максимально компактной укладки;
5) не заполнять тигель шихтой выше уровня индуктора, так как это затруднит осаживание шихты в процессе плавления, исключение могут составлять куски обрези проката.
Расплавление шихты ведут на максимальной мощности, причем выход на этот режим производится в течение 5—10 мин после включения печи. Подплавление кусков шихты начинается в нижней части тигля, где тепловые потери минимальны, а температура максимальна. Однако расплавление металла в этой зоне не оказывает влияния на верхние слои шихты. Если своевременно не заметить подплавления и не осадить с помощью ломика верхние куски шихты, то они могут свариться между собой и образовать так называемый «мост». В этом случае жидкий металл под мостом сильно перегревается и начинает интенсивно разрушать футеровку.
Поэтому необходимо внимательно следить за процессом плавления, вовремя осаживать отдельные куски шихты, под которыми в результате оплавления нижних кусков образовалась пустота, и не допускать заклинивания отдельных кусков. Если мост все же образовался, следует вынуть свободно лежащие на нем куски шихты, а сварившиеся куски ударами ломика осадить в жидкий металл.
По мере расплавления металла в освободившееся пространство тигля загружают часть шихты, не поместившуюся при загрузке. Если при этом шихта может попасть в жидкий металл, то каждый кусок необходимо подогреть над тиглем, удерживая его щипцами. В противном случае при попадании холодного металла в расплав произойдет вскипание, жидкий металл поднимется и зальет промежутки между вышележащими кусками. Это приведет к образованию очень прочного монолитного моста, разрушить который в ряде случаев невозможно.
He дожидаясь погружения последних кусков шихты в ванну жидкого металла, начинают давать в печь шлаковую смесь, чтобы предохранить расплав от окисления. По мере окончания расплавления шихты в печь добавляют новые порции шлака, стараясь не допускать оголения поверхности жидкого металла. Первая шлаковая смесь для основных печей состоит из извести, плавикового шпата и шамота, в кислых — из формовочной земли, извести и плавикового шпата.
Рафинирование металла в индукционной печи протекает с большой скоростью в результате интенсивного движения металла, благодаря которому в контакт со шлаком непрерывно вступают новые порции расплава.
В основном тигле окисление углерода начинается в период расплавления благодаря взаимодействию с окалиной и ржавчиной шихты и добавками руды. Обезуглероживание металла можно было бы закончить в течение нескольких минут, но это приведет к бурному вскипанию ванны и выплескам металла. Поэтому руду следует присаживать небольшими кусками, каждый раз дожидаясь полного успокоения ванны. В печи емкостью 100 кг при выдержке в течение 15 мин под шлаком, состоящим из 4 кг железной руды, 2 кг извести и 0,2 кг плавикового шпата, содержание углерода понижается с 0,58 до 0,08%, а фосфора — с 0,16 до 0,007%.
После окисления металла берут пробу для определения содержания углерода и марганца. Затем снимают первый шлак, наклоняя печь в сторону сливного носка, и наводят новый, состоящий из 10—20% магнезитового порошка, 60—80% извести и 10—20% плавикового шпата. Для увеличения стойкости тигля рекомендуется проводить доводку плавки на шлаках меньшей основности. Малая стойкость основной футеровки не позволяет полностью использовать металлургические возможности индукционных печей. Поэтому в большинстве случаев плавки ведут методом переплава без кипения. Угар легирующих при этом крайне незначителен, что объясняет экономическую целесообразность переплава высоколегированных марок стали и сплавов в индукционных печах.
Раскисляют металл либо диффузионным методом через шлак, добавляя в него кокс, ферросилиций и боркальк (33% извести и 67% порошкового алюминия), либо кусковыми раскислителями. Одновременно происходит быстрое удаление серы. При диффузионном раскислении пробы шлака быстро приобретают светлую окраску. Процесс раскисления в индукционной печи также ускоряется благодаря интенсивному перемешиванию жидкого металла. Конечное раскисление проводят алюминием непосредственно перед сливом металла в ковш. Выпуск плавки производится после измерения температуры, которая должна соответствовать заданной для данной марки стали или сплава.
В кислом тигле нет возможности удалить фосфор и серу, так как нельзя применять шлаки с высоким содержанием извести и окислов железа из-за быстрого разъедания футеровки. Поэтому металлическая шихта не должна быть окисленной, а содержание серы и фосфора должно быть ниже заданного для переплавляемой стали. После расплавления шихты и нагрева металла берут пробы па углерод, кремний и марганец, скачивают первый шлак, наклоняя печь в сторону сливного носка, и наводят новый шлак, используя кварцевый песок или бой стекла. Раскисление металла происходит в результате взаимодействия кислорода с углеродом и кремнием, восстановленным из кремнезема футеровки, а также в результате поглощения закиси железа шлаком и футеровкой. При необходимости науглеродить металл после получения анализа расплав раскисляют ферросилицием и вводят малофосфористый синтетический чугун. Все добавки, которые необходимо вводить в жидкий металл, следует подогревать над поверхностью расплава в щипцах во избежание выплесков металла.
Выбор футеровки зависит от марки стали, которую необходимо выплавлять. Кислые тигли имеют более высокую стойкость и пригодны для выплавки многих марок стали методом переплава. Однако в них нельзя плавить стали и сплавы с высоким содержанием алюминия, титана, марганца и никеля. Алюминий и титан восстанавливают кремний из футеровки кислого тигля, поэтому содержание кремния в металле оказывается слишком высоким. При плавке высокомарганцовистых сталей закись марганца взаимодействует с кремнеземом футеровки и быстро разрушает ее. Качество хромоникелевых нержавеющих сталей, выплавленных в кислых тиглях, ухудшается. Поэтому такие стали и сплавы необходимо выплавлять в основных тиглях.
Экономические показатели работы индукционной печи определяются многими факторами, среди которых важными являются возможность использовать большое количество отходов, малый угар легирующих элементов, более высокий выход годного металла, малый расход огнеупоров на 1 т выплавленного металла. Texнико-экономические показатели улучшаются при увеличении емкости печей и переходе их на питание током промышленной частоты. Повышению этих показателей способствуют также такие мероприятия, как увеличение стойкости тигля и уменьшение простоев на ремонты, ускорение загрузки печи, тщательный подбор и укладка шихты, раннее наведение шлака, расплавление металла без образования мостов, ведение плавки с минимальным количеством проб на основании точного расчета и взвешивания шихты, контроль температуры воды на выходе из индуктора, чтобы не допускать ее чрезмерного расхода.
