Процес виплавки сталі в індукційній тигельній печі

1. Процес виплавки сталі в індукційній тигельній печі.

Для плавки сталі широко застосовують тигельні індукційні печі. Такі печі зручні в експлуатації, в них легко отримувати сталі, область їх застосування за останній час значно розширилася. В індукційних печах метал нагрівається струмами, порушуваними в непеременним полем індуктора. По суті індукційні печі також є печами опору, але відрізняються від них способом передачі енергії нагрівається металу. На відміну від печей опору електрична енергія в індукційних печах перетворюється спочатку в електромагнітну, потім знову в електричну і, нарешті, в теплову. При індукційному нагріві тепло виділяється безпосередньо в нагрітому металі, тому використання тепла виявляється найбільш повним. З цієї точки зору ці печі - найбільш досконалий тип електричних печей.

Індукційні печі бувають двох типів: з сердечником і без сердечника тигельні. У печах з сердечником метал знаходиться в кільцевому жолобі навколо індуктора, всередині якого проходить сердечник. У тигельних печах всередині індуктора розташовується тигель з металом. Застосувати замкнутий сердечник в цьому випадку неможливо. В силу ряду електродинамічних ефектів, що виникають в кільці металу навколо індуктора, питома потужність канальних печей обмежується певними межами. Тому ці печі використовують переважно для плавлення легкоплавких кольорових металів і лише в окремих випадках застосовують для розплавлення і перегріву сталі в ливарних цехах. Питома потужність індукційних тигельних печей може бути досить висока, а сили, що виникають в результаті взаємодії магнітних печей металу і індуктора, надають в цих печах позитивний вплив на процес, сприяючи перемішуванню металу. Бессердечникові індукционні печі застосовують для виплавки спеціальних, особливо низьковуглецевих сталей і сплавів на основі нікелю, хрому, заліза, кобальту.                                 

Важливою превагою тигельних печей є простота конструкції і малі габарити. Завдяки цьому вони можуть бути повністю поміщені у вакуумну камеру і в ній можливо по ходу плавки обробляти метал вакуумом. Як вакуумні сталеплавильні агрегати індукційні тигельні печі отримують все більш широке поширення в металургії якісних сталей.

Технологічний процес плавки в індукційній  печі включає наступні операції: завантаження шихти, нагрів і розплавлення її, перегрів, вуглецювання і доведення хімічного складу сталі до заданого, а також термочасової обробки (витримки). Завантажувана шихта частково занурюється в розплав, створюючи суцільну електропровідну середу, в якій індуктором наводяться вихрові струми. Завантаження в рідкий метал необхідна тому, що при використанні електричного струму промислової частоти в дискретних елементах шихти наведення вихрових струмів малоефективно. Вихрові струми розігрівають метал, та він плавиться. Маса зумпфа доходить до 50% від загальної маси металу в печі (ємності печі) і відповідно впливає на тривалість періодів плавки. При цьому завантаження в В«болотоВ» може здійснюватися в кілька стадій. Так, при плавці в печі з масою садки 12 т і зумпфі масою 5 т дотримується така послідовність і тривалість періодів: завантаження 5 - 6 т шихти (крім повернення) 15 хвилин; розплавлення 1:00 5 хвилин; доведення хімічного складу 40 хвилин; завантаження повернення (2 т) 10 хвилин; розплавлення повернення 15 хвилин; доведення по температурі, скачування шлаку 25 хвилин. У результаті виходить, що годинна продуктивність печі складає близько 1/3 від її маси садки.