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

      Экологическая политика городского хозяйства
      Одной из важнейших задач, встающих перед обществом на современном этапе его развития, является изучение проблем взаимодействия общества и природы, человека и природной среды, эколо ...

      Переработка и утилизация нефтешламов
      Нефтешламы (нефтяные шламы) - это сложные физико-химические смеси, которые состоят из нефтепродуктов, механических примесей (глины, окислов металлов, песка) и воды. Соотношение со ...

      Экологический мониторинг радиоактивной обстановки в городе Краснокаменск
      Каждое живое существо на земле постоянно подвергается воздействию радиации. Радиационный фон на нашей планете складывается под влиянием трех компонентов: излучение, обуслов ...

      Перспективы и вопросы сохранения биоты и биоресурсов шельфа на Дальнем Востоке
      Тихоокеанские воды России протянулись на тысячи километров с севера на юг, создавая условия для существования чрезвычайно разнообразной морской флоры, фауны и экосистем: от субтроп ...