Плавка в плазменно-дуговых печах с керамическим тиглем

Плавка в плазменно-дуговых печах - Печи этого типа в отношении их конструкции являются модификацией обычных дуговых сталеплавильных печей <http://emchezgia.ru/elektropechi/5dugovyepechi.php>, отличаясь от них лишь тем, что вместо электродов устанавливают один или несколько плазмотронов, а для подачи потенциала на нагреваемый металл в подину закладывают подовый электрод. Для уменьшения подсоса воздуха в пространство печи кожух печи выполняют более герметичным и уплотняют все места сочленений.

На одном из отечественных металлургических заводов работает плазменно-дуговая печь с керамическим тиглем емкостью 5 т, созданная на базе стандартной дуговой сталеплавильной печи ДСВ-5 с выкатным корпусом. При реконструкции печи вместо графитированных электродов были установлены 3 плазмотрона и подовый водоохлаждаемый электрод, печной трансформатор был заменен силовым понижающим трансформатором и блоком полупроводниковых выпрямителей, была улучшена герметичность кожуха и уплотнений. Мощность источника питания была увеличена более чем в 3 раза и составляет теперь почти 10 000 кВА при вторичном напряжении 380В и силе выпрямленного тока 25 000 А. Несмотря на значительное увеличение мощности и концентрации тепла в сжатой дуге тепловая нагрузка на футеровку стен благодаря экранированию дуги газом не увеличилась, что позволяет значительноинтенсифицировать нагрев и повысить производительность агрегата.

Ввиду того, что преимущества плазменно-дугового переплава наиболее полно реализуются при безшлаковом процессе, шихту подбирают чистой по фосфору и сере, хотя в принципе ПДП позволяет вести процесс со шлаком и удалять эти вредные примеси. Желательно также, чтобы шихта не была сильно окисленной. При выплавке стали некоторых марок шихту целесообразно осветлять как для ВИП. В остальном требования к шихте для ПДП не отличаются от требований, предъявляемых к шихте для обычной дуговой плавки.

При загрузке печи на подину загружают малогабаритную шихту, предохраняющую подину от разрушения и обеспечивающую хороший электрический контакт с подовым электродом.

Для связывания кислорода воздуха, оставшегося в объеме печи после «промывки» его рабочим газом, в состав завалки целесообразно вводить небольшое количество материалов, связывающих кислород (силикокальций, ферросилиций, магний и др.).

Перед включением печи из плавильного объема необходимо вытеснить воздух рабочим газом.

Для этого через один из плазмотронов подают аргон или другой плазмообразующий газ, подняв при этом второй плазмотрон до предела и давая тем самым выход воздуху. Спустя 7-8 мин плазмотрон опускают и начинают плавку.

В начале плавления энергия дуги хорошо поглощается холодной шихтой в анодном пятне и теплопроводностью передается остальной шихте. Под плазмотронами очень быстро прожигаются колодцы. В дальнейшем тепло дуги поглощается в основном скапливающимся на подине печи жидким металлом, сильно перегревающимся и растворяющим твердую шихту.

Таким образом, в отличие от обычных дуговых печей расплавление шихты в плазменных печах идет снизу и футеровка значительное время оказывается экранированной от излучения с поверхности жидкого металла твердой шихтой. Это позволяет значительно увеличивать нагрузку и уменьшать продолжительность расплавления по сравнению с плавлением обычной дугой.

После расплавления и нагрева металла расплав выдерживают для его рафинирования и при необходимости присаживают раскислители и легирующие. Из-за высокой температуры контактирующих с дугой слоев газа и высокой степени диссоциации двухатомных газов при плазменной плавке концентрация газов в металле изменяется в соответствии с изменением их парциального давления в печной атмосфере. Это дает возможность регулировать, например, содержание азота в металле простым изменением его концентрации в атмосфере печи и получать легированную азотом сталь без использования специальных азотированных ферросплавов.

Плазменная же плавка в атмосфере нейтрального газа, содержащего менее 0,02% активных газовых примесей, при давлении 1 кПа (1 ат) термодинамически эквивалентна проведению процесса в вакууме порядка 2 Па и позволяет осуществлять эффективную дегазацию больших масс металла без использования вакуумного оборудования.

Слабым звеном плазменно-дугового переплава в печах с керамическим тиглем является выпуск и разливка металла, так как в это время рафинированная сталь контактирует с воздухом. Разработанные меры по защите металла от воздействия воздуха во время выпуска и разливки пока недостаточно эффективны.

Кроме того, при использовании печей такого типа имеется опасность прогорания подового водоохлаждаемого электрода, что может привести к аварии. Использование плазменного нагрева значительно упрощает технологию получения качественного металла в больших количествах, улучшает условия труда. Плазменная печь работает практически бесшумно и значительно меньше выделяет дыма.

Плазменные дуговые печи применяют для получения стали и сплавов высоколегированных марок высокого качества. В этих печах в результате меньшего угара значительно экономятся легирующие элементы (хром, никель и др.), имеется возможность регулировать содержание азота в металле изменением состава атмосферы.

По сравнению с металлом обычной выплавки качество металла плазменно-дуговой переплав значительно выше, а себестоимость его ниже себестоимости металла вакуумных плавок.

      Интересное по теме

      Оценка сорбционной способности почвы по отношению к люизиту и продуктам его природной трансформации
      В соответствии с концепцией национальной безопасности Российской Федерации и взятыми на себя конвенциальными обязательствами [1,2] главной целью Федерального закона № 76-ФЗ от 2 ма ...

      Геохимическая оценка уровня загрязнения участка территории города
      Целью данной курсовой работы является приобретение практических навыков проведения оценки уровня и опасности загрязнения территории на основе геохимических данных о содержании хим ...

      Внедрение современной технологии управления обеспечением охраны окружающей среды на примере предприятия ООО Ямбурггаздобыча
      Актуальность темы исследования. Развитие всего живого, человеческих цивилизаций и государств, каждого члена общества зависит от концентрации, доступности и технологии добычи и испо ...

      Агроэкологическая группировка земель для обоснования адаптивно-ландшафтного земледелия Учхоза №1 Омского района
      Социально - экономические условия, сложившиеся к настоящему периоду, требуют более дифференцированного учета, инвентаризации и оценки почвенно земельных ресурсов. Адаптация зем ...