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

нала. Кроме того, при применении канальных печей воз­ никают трудности в запуске печей, так как для этого необходимо сначала разогреть канал и заполнить его жидким чугуном, приготовленным в другом агрегате. В зарубежной практике индукционные печи канального типа используются в основном как раздаточные печи при дуплекс-процессе (вагранка — индукционная электро­ печь, электродуговая — индукционная и т. п.). Емкость этих печей достигает 200 т, мощность — 4400 кет.

Тигельные печи

Индукционные печи без сердечника более удобны в эксплуатации и хорошо приспособлены для выпуск, большого объема жидкого чугуна. В настоящее время в эксплуатации находится большое количество печей про­ мышленной частоты емкостью от 1 до 50 г и проекти­ руются агрегаты емкостью до 250 т. Основными преиму­ ществами печей этого типа является простота конструк­ ции, возможность высокого перегрева и ведения плавки на холодной завалке, а также отсутствие ограничений в выборе мощности. Электротермический к. гт. д. печей на­ ходится в пределах 60—70%.

Принципиально индукционная установка такого типа состоит из одного или двух тиглей, питаемых от печного трансформатора. Для компенсации реактивной мощнос­ ти (в целях увеличения cos?) в цепь трансформатор — индуктор подключается набор конденсаторных батарей. Существует несколько вариантов схем подключения ти­ гельных установок к силовым трансформаторам (рис. 2). Наибольшее распространение в зарубежной практике получили схемы подключения, в которых один печной трансформатор обслуживает два тигля или два печных трансформатора одинаковой мощности обслуживают три

21

тигля. В обоих случаях один тигель является за­ пасным. В схемах рис. 2 Тр-1 — питающий трансфор­

матор, КБ-1 — набор конденсаторных батарей, Т — пла­ вильный тигель.

Тр-1 или Тр-2 и, таким образом, вести плавку, доводку и раздачу металла одновременно. При переходе на режим плавки с использованием двух трансформаторов произ­ водительность блока печей, по данным [11], увеличива­ ется примерно в 1,5 раза, что подтверждается расчетами

сиспользованием известных соотношений [12]. Действительно, по [12] часовую производительность

Q2 печи можно определить исходя из активной мощнос­ ти печи так:

22

(1)

где Qi — расход энергии на плавку и доводку 1 г рас­ плава, квт.ч/т; Т1 — длительность плавки, ч;

Т2 — время, потребное на скачивание шлака и раздачу металла, ч.

Для печей отечественного производства типа ИЧТ-6:

Я=1190 кет, Q! = 600 квт.ч/т, Г] = 1,4 ч — для случая ра­ боты печей с выдачей 50% от общей емкости печи, Т2 = = 0,08 ч. — по данным Каунасского чугунолитейного за­ вода [11], тогда для схем / и II часовая производитель­ ность будет Q2 =1,8 т/ч и для схемы III Q2 =1,9 т/ч.

Подобная схема в настоящее время внедряется на Каунасском заводе.

Использование промышленной частоты для питания индуктора придает определенную специфику выборуконструкции и размеров плавильного тигля. Прежде все­ го это относится к выбору емкости печи и размеров кусков садки.

Как следует из теории индукционного нагрева, с точ­ ки зрения получения достаточно высокого электрическо­ го к. п. д. печи должно быть выполнено условие [12]:

где d0 — диаметр печи, см;

Р— удельное сопротивление шихты, ом • см;

— магнитная проницаемость;

/— рабочая частота, гц.

Приняв для чугуна при температуре плавления pr= 1,

S3

(диаметр слитка равен диаметру тигля), а последующие плавки ведутся с завалкой шихты в «жидкое болото».

Отличительной особенностью индукционных печей промышленной частоты от печей средней и высокой час­ тоты является их относительно малая установочная мощ­ ность при одинаковой емкости (рис. 3), при этом их про­ изводительность ниже. Это обстоятельство объясняется тем, что количество активной энергии, выделяющейся в садке, при прочих равных условиях прямо пропорцио­ нально корню квадратному из частоты.

Иными словами, чтобы обеспечить одинаковую про­ изводительность печей, работающих на промышленной (/i = 50 гц) и средней (например, /2 = 500 гц) частоте, ем­ кость первой печи должна быть в 3,17 раза больше, чем таковая для печи средней частоты. При одинаковой ем­ кости установочная мощность печей промышленной час­

тоты примерно в раз меньше.

Всвязи с тем что при повышении установочной мощ­ ности резко возрастают капитальные затраты на машин­ ные преобразователи, а их электрический к. п. д. пада­ ет, индукционные печи емкостью более 5 т, как правило, питают от печных трансформаторов, работающих на промышленной частоте.

Втабл. 3 приведены данные, характеризующие удельный расход электроэнергии в зависимости от про­ изводительности печи и частоты тока [17].

Как следует из табл. 3, печи, работающие на про­ мышленной частоте, имеют наименьший расход энергии па плавку.

Рассмотрим еще одну характерную особенность ин­

дукционных плавильных печей, обусловленную высокой плотностью выделения энергии в садке. Поскольку ве-

25

Таблица 3

Р а с х о д э л е к т р о э н е р г и и ке т ■ч/т

Пр о и з в о д и ­

те л ь н о с т ь

личина тока в индукторе достигает 1000 а, а напряжен­ ность магнитного поля, создаваемого индуктором, — со­ тен ампер на 1 см, то в садке возникает давление около 1 кг/см2. Это давление неравномерно распределяется по объему. Величина электродинамиче­ ских сил на боковой поверхности уменьшается от середины к торцам тигля. Поэтому давление на оси ти­ гля оказывается максимальным в центре и несколько меньшим вблизи поверхности ванны и у дна (рис. 4).

26

to

00

зпо

Рис. 5. Индукционная печь типа ИЧТ-6

ного рода добавок, и обработку чугуна ведут на полном индукторе.

Типичная конструкция индукционной печи промыш­ ленной частоты отечественного производства типа ИЧТ-6 показана на рис. 5. Печь имеет рабочую площадку 3, которая смонтирована на каркасе индуктора 4, внутри которого размещено плавильное пространство, ограни­ ченное футеровкой 5. Печь снабжена крышкой 2 с меха­ низмом подъема и кожухом 1. При опорожнении печь с помощью гидропривода может поворачиваться вокруг оси 6. Технические характеристики индукционных печей промышленной частоты отечественного производства приведены в табл. 4.

§2. МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ И ФУТЕРОВКА ТИГЕЛЬНЫХ ИНДУКЦИОННЫХ ПЕЧЕЙ ПРОМЫШЛЕННОЙ ЧАСТОТЫ

Металлургические особенности

Плавка в индукционных печах характеризуется на­ личием холодного шлака (температура шлака ниже тем­ пературы расплава), что препятствует проведению эф­ фективных металлургических операций по удалению из расплава вредных примесей (серы, фосфора) за счет об­ работки активными шлаками. Вместе с тем интенсивное перемешивание чугуна, характерное для печей промыш­ ленной частоты, дает возможность эффективно обраба­ тывать расплав различными реагентами с целью леги­ рования, науглероживания, снижения содержания серы

ит. п.

Вцелом индукционные печи следует рассматривать

прежде всего как агрегаты для переплава. Практически же в них можно получить чугун любого химического со­

30