Файл: Храмченков А.И. Применение электропечей для выплавки серого чугуна на заводах БССР.pdf

Таким образом, применение ваграночной плавки сле­ дует считать вполне приемлемым в случае соответствия производительности печи и потребности конвейера в жидком металле при условии, если вагранка обеспечи­ вает требуемые стабильность химического состава и свойства чугуна [3].

Для автотракторного производства подобное соот­ ветствие является частным случаем, так как частая сме­ на номенклатуры, совершенствование технологии отли­ вок, уменьшение их веса и другие мероприятия создают трудности в поддержании постоянной металлоемкости конвейеров. В связи с этим для выплавки серого чугуна на большинстве заводов автотракторной промышленнос­ ти необходимо использовать дуплекс-процесс, причем не­ который опыт в этом отношении уже накоплен.

Как показал анализ [3], электропечи на автотрактор­ ных заводах используются лишь для подогрева чугуна, никаких металлургических операций по рафинированию и доводке расплава в них не производится. Поэтому при получении высококачественного чугуна дуплекс-процес­ сом с экономической точки зрения является наиболее выгодным осуществлять перегрев расплава в индукцион­ ных печах промышленной частоты. Эти печи имеют вы­ сокий коэффициент полезного действия при перегреве и выдержке чугуна (60—75%), в то время как к. п. д. электродуговой печи для этой стадии составляет пример­ но 20%, а у вагранки — около 5% [6].

§2. ПЕРСПЕКТИВЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ПЛАВКИ НА СТАНКОЗАВОДАХ РЕСПУБЛИКИ

Характерной особенностью станкостроительных заво­ дов является их расположение в крупнейших промыш­ ленных центрах республики (Минск, Гомель, Витебск),

10

причем, как правило, они размещены в центре городов или вблизи основных городских магистралей.

В связи с требованием санитарии относительно за­ грязнения воздушного бассейна такое размещение за­ водов ограничивает выбор плавильного агрегата при проведении реконструкции цеха. В данном случае наря­ ду с требованием повышения качества жидкого распла­ ва возникает вопрос о максимальном снижении вредных выделений при плавке. Известно, что применение специ­ альных мокрых фильтров очистки отходящих ваграноч­ ных газов вызывает дополнительные капитальные затра­ ты. При этом стоимость такой вагранки соответствует

ся получить высокую износостойкость направляющих, минуя применение холодильников или дорогостоящих легирующих добавок.

$3. ПЕРСПЕКТИВЫ ПРОИЗВОДСТВА СИНТЕТИЧЕСКОГО ЧУГУНА

Синтетический чугун — это сплав, полученный в электропечи из отходов машиностроительного производ-

3. За к. 155.3.

ства (стружки, мелкой обрези и т. п.) с введением в

шихту или в расплав карбюризатора для науглерожи­ вания и ферросплавов для доведения содержания эле­ ментов до требуемых пределов. Синтетический чугун может быть использован как для отливки деталей, так и в качестве полуфабриката при производстве ответст­ венного литья.

Известно, что на машиностроительных предприятиях республики образуется большое количество отходов в виде стружки. Рациональное использование отходов в местах их образования имеет большое народнохозяйст­ венное значение и сулит большие экономические выго­ ды. В табл. 2 приведены данные, характеризующие еже­

и используется непосредственно на заводах для пере­

12

реплавляют ее в вагранках [29]. Подавляющая же часть стружки поступает на базы «Втормет» и направляется на металлургические заводы, причем около 50% от обще­ го ее количества используется в доменном производстве.

Введение стружки в шихту в виде брикетов при ва­ граночном переплаве является не совсем удачным ре­ шением, так как в этом случае увеличивается угар и без­ возвратные потери, снижается производительность пла­ вильного агрегата. Так, по данным [8], добавка каждых 10% брикетов в шихту увеличивает угар и безвозврат­ ные потери на 1%, что является нежелательным.

В зарубежной практике получил распространение способ переплава стальной и чугунной стружки в индук­ ционных печах промышленной частоты. Используя спе­ цифичные условия плавки в печах указанного типа, удается до минимума сократить угар стружки, довести металл до нужной кондиции и получить дешевый синте­ тический жидкий чугун высокого качества. Применение стружки взамен ее брикетирования окажется экономи­ чески выгодным в условиях минских автомобильного и тракторного заводов. Так, расчеты показывают, что ор­ ганизация переплава только чугунной стружки на чу­ гунные слитки позволит значительно уменьшить затраты на шихтовые материалы. При этом годовой экономиче­ ский эффект по Минскому автозаводу составит около 150 тыс. руб., а срок окупаемости дополнительных ка­ питальных затрат не превысит 8—10 месяцев. Сотруд­ никами базовой литейной лаборатории Минского трак­ торного завода (В. Е. Волосенков и др.) проводятся экс­ периментальные работы по организации электроперепла­ ва отходов стали Р 18. В настоящее время на базе высо­ кочастотной печи ИСТ-016 смонтирована и опробована экспериментальная установка, включающая в себя аг­ регат для очистки и подогрева стружки. Ожидаемый

13

экономический эффект от внедрения установки составит около 200 тыс. руб.

Представляет интерес организация переплава струж­ ки на вновь строящемся минском заводе «Втормет», ко­ торый по проекту должен перерабатывать 30 тыс. т стружки (20 тыс. стальной и 10 тыс. чугунной).

Переплав стружки в индукционных печах промыш­ ленной частоты с доведением химического состава син­ тетического чугуна до стандартных марок литейных чугунов позволит заводу получить дополнительную при­ быль от реализации слитков в размере около 500 тыс. руб. в год.

§ 4. ВЫВОДЫ

Краткий анализ состояния и перспектив развития технологии плавки серого чугуна на машиностроитель­ ных заводах республики показывает, что коренное улуч­ шение качества жидкого металла, снижение его себе­ стоимости и улучшение санитарно-гигиенических условии труда неразрывно связаны с широким внедрением в про­ изводство электрических печей.

В настоящее время для плавки чугуна используется два типа печей: электродуговые и индукционные.

Электродуговая печь как самостоятельный плавиль­ ный агрегат имеет целый ряд преимуществ по сравнению с вагранкой. В ней возможен высокий перегрев чугуна и его регулирование. Химический состав расплава мо­ жет быть выдержан в довольно узких пределах. Харак­ терной особенностью печей этого типа является плавка под горячим шлаком (температура шлака выше темпе­ ратуры расплава), что позволяет эффективно проводить различного рода металлургические операции по удале­ нию из расплава вредных примесей (серы, фосфора и

14

т. и.). К недостаткам дуговых печей следует отнести наличие местного перегрева жидкой ванны под дугой и связанный с ним угар элементов, насыщение чугуна в зоне дуги азотом, весьма трудоемкий процесс скачива­ ния шлака, малый термический к. п. д. печи при пере­ греве, сложность процесса науглероживания расплава, высокий уровень шума и т. п.

В отечественной промышленности накоплен достаточ­ ный опыт по применению электродуговых печей для плавки чугуна [9].

В последнее время в чугунолитейных цехах зарубеж­ ных стран получают широкое распространение индукци­ онные печи промышленной частоты, успешно конкури­ рующие по экономическим показателям с плавкой чугу­ на в вагранке. По различным данным, за период с 1963 по 1968 г. в США количество работающих электропечей для плавки чугуна возросло до 4 тыс. (из них около 70% составляют индукционные печи промышленной час­ тоты). За последние 6—7 лет в США число вагранок со­ кратилось почти в два раза, а число электропечей воз­ росло в 2,5 раза. В Западной Европе число работающих электропечей достигло 1200, а количество установлен­ ных вагранок также уменьшилось. Индукционные печи промышленной частоты имеют емкость от 0,5 до 100 i и успешно используются при плавке различных сортов чугуна как при дуплекс-процессе, так и на твердой за­ валке, в том числе при выплавке синтетического чугуна на основе использования отходов в виде стружки, обрезн и т. п. [10]. К настоящему времени наша промышлен­ ность не располагает необходимыми данными по экс­ плуатации этого прогрессивного оборудования. Зару­ бежный и отечественный опыт индукционной плавки чу­ гуна не получил должного освещения в специальной ли­ тературе.

15

В этой связи возникает необходимость в ознакомле­ нии работников заводов республики с технологическими особенностями нового типа плавильного оборудования и основными статьями экономической эффективности их использования. Окажутся полезными также и сведения по свойствам чугуна, выплавленного в индукционных печах промышленной частоты.

16

Г Л А В А II

КОНСТРУКТИВНЫЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ИНДУКЦИОННЫХ ПЕЧЕЙ ПРОМЫШЛЕННОЙ ЧАСТОТЫ

§ 1. КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ

Индукционные печи промышленной частоты выпус­ каются двух типов: канальные (с железным сердечни­ ком) и тигельные (бессердечниковые).

Печи канального типа

В принципе индукционные печи канального типа вы­ полняются по схеме обычного силового трансформатора, у которого роль первичной обмотки играет индуктор, вторичной — расплавленный металл. Жидкий металл в кольцевом пространстве пересекается магнитным пото­ ком, создаваемым первичной обмоткой, и в нем создает­ ся давление, обусловливающее возникновение циркуля­ ции. При этом расплав интенсивно перемещается в шах­ ту печи и обратно. Движение расплава сопровождается интенсивным теплообменом в шахте печи и вызывает более высокий износ футеровки в канале. Поэтому сов­ ременные конструкции печей предусматривают съемные и легко заменяемые водоохлаждаемые индукторные сек­ ции. Печи с сердечником обладают высоким электричес­ ким к. п. д., особенно при плавке чугуна, что объясняет­ ся большой разницей в электросопротивлении чугуна и меди. Потеря 1 кет • ч в первичной обмотке соответству­ ет возбуждению 50 кет • ч в жидком чугуне.

17

S)

tzzz;

Рис. I. Сердечниковые печи: двухканальная (а) и с открытым кана­ лом (б ): 1 — плавильное пространство; 2 — железный сердечник; 3 — канал; 4 — футеровка

4. За к. 1553.

Существует большое многообразие конструкций пе­ чей канального типа, причем главным отличительным признаком их является форма и расположение канала. Наиболее удачными зарекомендовали себя печи, в ко­ торых канал выполнен в виде горизонтальной петли пря­ моугольного сечения, расположенной сбоку. Канал рас­ положен ниже уровня дна, что обеспечивает его посто­ янное заполнение в процессе плавки.

Внекоторых конструкциях печей петля наклонена к горизонтальной плоскости примерно на 15° (рис. 1,а). При таком положении канал легко очищается, даже ес­ ли металл удален из печи неполностью. Для получения максимальной мощности индукционных печей их кон­ струируют с двойным каналом. Такой канал объединяет две петли, причем каждая петля имеет отдельный сер­ дечник и собственную питающую обмотку.

Витальянских литейных цехах широко распростра­ нены индукционные печи с сердечником и вертикальным открытым каналом (рис. 1,6). В этих печах переплав­ ляют чугунную, стальную стружку, мелкий скрап, а так­ же плавят чугун для ответственного литья. Простота конструкции печи облегчает ее обслуживание и ремонт. Мощность, производительность и температура печи ре­ гулируются путем повышения уровня металла в пла­ вильной камере. Печь работает на однофазном или трех­ фазном токе; емкость ее достигает 3 т, расход энергии на 1 г выплавляемого чугуна составляет 470—550 кет • ч;

температура выпуска — 1510—1650°.

Краткий анализ конструктивных особенностей пока­ зывает, что наряду с высоким электротермическим к. п. д. (наивысшим среди других типов) печи канально­ го типа обладают целым рядом существенных недостат­ ков. Главными из них являются быстрый износ футе­ ровки и высокая трудоемкость нанесения футеровки ка­

20