Плавку стали в індукційних тигельних печах можна здійснювати кислим і основним процесом.
У кислому тиглі індукційних печей, як і в кислих дугових печах, небажано виплавляти сталі, що містять марганець, титан, алюміній, цирконій та інші активні елементи, так як оксиди марганцю, взаємодіючи з кислою футеровкою, можуть викликати її передчасний знос, а титан, алюміній , цирконій енергійно відновлюють кремній шлаку і футеровки.
В індукційних печах з кислим тиглем плавку ведуть, як, правило, без окислення. Більшість легуючих добавок дають в завалку. У зв'язку з швидким ходом плавки не залишається часу для багатократної перевірки складу металу, тому плавка базується на попередньому розрахунку, точному знанні складу шихти і її ретельному зважуванні.
Плавка стали в основних індукційних тигельних печах
При плавці стали в індукційних печах з основним тиглем можна використовувати будь-який скрап. так як процес вигоряння марганцю, кремнію та вуглецю протікає досить швидко, а при необхідності в основний печі можна видаляти також фосфор і сірку. Але так як індукційні печі внаслідок нижчої температури шлаку і меншою питомою поверхні розділу метал-шлак пристосовані для цих процесів гірше, ніж дугові печі, то в індукційних печах доцільніше плавку здійснювати переплавом або сплавом чистих шихтових матеріалів.
Нижче розглянуті елементи технології плавки стали в індукційній печі з основним тиглем на «свіжої» шихті.
Шихтові матеріали і їх завантаження впечь
Шихту для індукційних печей слід складати, враховуючи раціональний підбір розмірів шматків шихти і щільну їх укладання в печі. У дрібних шматках шихти генерується недостатньо висока питома потужність, і це призводить до збільшення тривалості плавлення і витрати електроенергії. Чим нижче частота струму, тим більше глибина його проникнення і тим менше питома потужність. Тому розміри шматків шихти слід збільшувати зі зменшенням частоти струму. Рекомендують такі співвідношення:
Частота струму, Гц
Розміри шматків шихти, мм
Частота струму, Гц
Розміри шматків шихти, мм
Шихта не повинна бути сильно окислена. так як при цьому між окремими шматками виходить поганий електричний контакт, вихрові струми замикаються в кожному окремому шматку шихти, а це збільшує тривалість плавлення і витрата електроенергії. Плавка проходить тим швидше і електроенергії витрачається тим менше, чим щільніше покладена шихта. Найбільш раціонально шихту укладати такий спосіб.
На дно тигля для пом'якшення дарів великих шматків укласти дрібну шихту і з метою запобігання металу від окислення завалити трохи шлаку, феромарганцю і феросиліцію. На дно слід сідати також тугоплавкі феросплави, температура плавлення яких вище досягаються в тиглі температур. При такому розташуванні вони почнуть розчинятися відразу після появи перших порцій рідкого металу.
Найбільш великі шматки укласти під стінами тигля на 2/3 висоти індуктора так, щоб магнітні силові лінії перетинали максимальну площу перетину шматка.
Іншу частину шихти завантажувати до 2/3 висоти по осі тигля з максимальною щільністю укладання. а вище - менш щільно. Не рекомендується заповнювати тигель вище рівня індуктора, так як шматки, що лежать вище індуктора, не перетинаються магнітними силовими лініями і нагріваються в основному внаслідок теплопровідності від нижчих шматків, але ускладнюють осаджування шихти в процесі плавлення.
На малих печах шихту завантажують вручну. Печі великої місткості можна завантажувати цебром, що дозволяє скоротити час завантаження до 1-2 хв.
Після закінчення завантаження індукційну піч необхідно закрити кришкою і включити струм. На початку періоду плавлення спочатку, після включення печі, між шматками шихти в місцях їх поганого контакту відбуваються замикання. У ланцюзі індуктора ці замикання викликають поштовхи струму, тому плавлення починають на зниженій потужності джерела. У міру припинення поштовхів джерело струму перемикають на повну потужність.
Плавлення шихти починається в першу чергу на половині висоти індуктора під стінами тигля, потім поступово поширюється вниз і вгору. Згідно з цим шихта повинна мати можливість опускатися і занурюватися в рідкий метал. Однак у верхній частині тигля шматки шихти можуть заклініваться і зварюватись, утворюючи «мости». Звісно шихти вкрай небажано, так як воно може привести до сильного неконтрольованого перегріву рідкого металу і руйнування футеровки. Навіть тимчасове зависання шихти збільшує тривалість плавлення і витрата електроенергії. Для усунення зависання шихту в процесі плавлення необхідно періодично осаджувати за допомогою ломика з гумовою ізоляцією ручки.
У міру осідання шихти поступово занурюють решту її, стежачи за тим, щоб холодні шматки не потрапляли в рідкий метал, так як це може викликати закипання металу і звалювання холодної шихти у верхній частині тигля з утворенням яких важко мостів. Не можна допускати також оголення металу. оскільки це веде до окислення і насичення його газами. Щоб уникнути цього при необхідності в тигель по ходу плавлення присаживают шлакову суміш, що складається з вапна, плавикового шпату і шамоту.
Під час плавлення необхідно стежити за показаннями приладів і підтримувати максимальну потужність джерела струму. У міру прогріву і оплавлення шихти реактивна потужність установки змінюється, що вимагає періодичного підлаштування контуру в резонанс. Підстроювання здійснюють включенням або відключенням конденсаторів.
окислення домішок
Щоб поліпшити взаємодію між шлаком і металом, шлак від втрат тепла ізолюють (закривають тигель кришкою) або навіть підігрівають дугою, елементами опору і іншими способами.
При необхідності додаткового окислення домішок (фосфору і вуглецю) в тигель малими порціями присаживают залізну руду і шлакову суміш. Інтенсивне кипіння металу в тиглі може привести до вихлюпування металу, тому чергову порцію руди присаживают лише після заспокоєння ванни. Витрата залізної руди становить 3-5% від маси сталі.
Окислення домішок можливо також і шляхом продувки металу газоподібним киснем. маючи, однак, на увазі, що інтенсивність продувки стали в зв'язку з небезпекою його вихлюпування з тигля повинна бути невелика. В середньому окислення домішок рідко триває більше 15 хв.
Розкислення і рафінування
В індукційних печах можливо здійснювати і дифузійне, і глибинне розкислення. Технологія розкислення металу в індукційній печі мало відрізняється від технології розкислення в дугових електропечах. Однак інтенсивне електродинамічне рух металу значно прискорює процеси розкислення, розподілу присадок і рафінування металу від продуктів розкислення. Тому в індукційних печах розкислення і рафінування металу вимагають меншого часу. У той же час переваги дифузійного розкислення в зв'язку з низькою температурою шлаку виражені в індукційних печах значно слабшими, ніж в дугових.
При необхідності в індукційних печах можна проводити і десульфурацию металу. Для цього необхідно кілька разів завантажувати і наводити високоосновної відновний шлак, застосовувати підігрів шлаку, збільшувати витрати плавиковогошпату. Це викликає збільшення тривалості плавки, знижує стійкість футеровки печі, ускладнює роботу. Тому в більшості випадків прагнуть так підбирати шихту і так вести процес, щоб необхідність спеціального проведення десульфурації була виключена.