Огнеупорная футеровка индукционных печей
5 Огнеупорная футеровка индукционных печей
Основными элементами индукционной печи являются металлический каркас, индуктор и тигель, располагающийся внутри индуктора, через который пропускают переменный ток. Индукторы изготавливают из полых медных труб, по которым циркулирует вода для охлаждения. К индукторам подводится переменный ток от высокочастотных или машинных генераторов. Индукционные печи делятся на два типа — питаемые током повышенной частоты (до 1000 Гц) и питаемые током промышленной частоты (50 Гц). В металле наводятся токи Фуко, вызывающие его нагрев и плавление. Обычно в индукционных печах выплавляют стали методом переплава или путем сплавления чистого железа с соответствующими ферросплавами и легирующими элементами. Вместимость индукционных печей достигает 60 т. Одной из особенностей индукционных печей является циркуляция жидкого металла, вызываемая взаимодействием электромагнитных полей, возбуждаемых токами, проходящими по индуктору, и вихревыми токами в металле. Плотность индуктируемых токов достигает максимума на поверхности металла у стенок тигля и снижается по направлению к оси тигля (поверхностный эффект).
Футеровка тиглей индукционных печей может быть основной или кислой. Для основной футеровки тиглей применяют огнеупорные смеси различных составов, чаще магнезитовый порошок. Для связки применяют огнеупорную глину, жидкое стекло, борную кислоту и др. Набивную кислую футеровку тиглей изготавливают из дробленого кварцита или кварцевого песка с добавкой в качестве связующего материала борной кислоты. Стойкость кислых тиглей до 250 плавок, основных — до 100 плавок. Футеровка тиглей должна обладать высокими огнеупорностью и шлакоустойчивостыо, термостойкостью и механической прочностью.
Перед началом плавки металлическую шихту полностью загружают в тигли, после чего включают переменный ток. Когда расплавится ванна, наводят шлак, в кислые тигли присаживают SiO2, в основные —известь В процессе плавки происходит интенсивное перемешивание металла под действием электромагнитного поля. Если возникает необходимость науглероживания металла, производят присадку электродного боя.
Плавку в индукционных печах ведут без окисления примесей. Так как шлак нагревается от верхних слоях расплавленного металла, в шлаке не индуктируется ток, шлак холоднее металла, вязкий, что затрудняет массо-обменные процессы. В таких условиях осуществлять дефосфорацию и десульфурацию практически невозможно В индукционных печах с основной футеровкой тиглей можно выплавлять сталь любого состава. Ферросплавы при плавке стали присаживают в следующей последовательности: феррохром, ферросилиций, ферромолибден, никель в завалку, ферромарганец, ферросилиций, феррованадий за 7—10 мин до выпуска плавки, алюминий перед выпуском
Плавка стали в индукционных печах по сравнению с дуговыми печами характеризуется следующими преимуществами: уменьшается поглощение водорода и азота, а также угар металла при плавлении, так как отсутствуют высокотемпературные дуги; имеет место незначительный угар легирующих элементов при переплаве легирующих отходов; относительно небольшой габарит индукционных печей позволяет помещать их в закрытые камеры и вести плавку и разливку в вакууме или атмосфере инертного газа; электродинамическое перемешивание обеспечивает получение однородного по составу и температуре металла.