Раскрыты научные и практические аспекты новых металлургических процессов и технологий выплавки слитков, основанных на индукционном нагреве металла - индукционной плавке в холодном тигле (ИПХТ) и индукционного переплава с формированием слитка в секционном кристаллизаторе (ИПСК). Описаны особенности данных процессов. Рассмотрены конструкции плавильных установок ИПХТ и ИПСК, изложены их технические характеристики, области применения. Даны рекомендации по конструированию секционных кристаллизаторов. Проанализированы результаты практического применения ИПХТ и ИПСК применительно к переплаву и рафинированию различных металлопродуктов. Приведены основные результаты разработок, выполненных в Институте электросварки им. О.Е.Патона НАН Украины.

Приведена классификация различных способов плавки металлов, основанных на индукционном нагреве. Рассмотрены технические характеристики бестигельных способов плавки, выполнен анализ их технологических возможностей.

Даны обзор и анализ возможностей и основных технических характеристик канальных и тигельных индукционных печей, применяемых в промышленности для плавки металлов и сплавов. Отмечены особенности работы и конструкций этих агрегатов. Приведены технические характеристики плазменно-дуговых нагревателей переменного тока мощностью 300 и 450 кВт, созданных в Институте электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины для интенсификации плавки в открытых и вакуумно-индукционных печах с емкостью тигля не менее 1,0 т.

Даны обзор и анализ возможностей и практического применения опытно-промышленных установок для индукционного переплава в секционном кристаллизаторе (ИПСК) и технологии рафинирующего переплава отходов различных металлов и сплавов. Показано, что механизм передачи энергии электромагнитного поля к загрузке отличается от обычного индукционного нагрева, поскольку между индуктором и загрузкой расположена охлаждаемая стенка секционного кристаллизатора, которая искажает электромагнитное поле в плавильной зоне и выполняет роль индуктора для загрузки. Характерной особенностью процесса ИПСК является отжатие металлического расплава от стенки кристаллизатора в зоне, ограниченной высотой индуктора. Благодаря этому резко снижаются тепловые потери, а интенсивная циркуляция расплава обеспечивает выравнивание температуры и химического состава в объеме ванны, способствует выносу на поверхность расплава неметаллических включений и газовых примесей.

Установлены основные закономерности влияния температурных режимов и режимов загрузки шихты на энергозатраты и производительность выплавки металла в индукционных тигельных печах. Влияние температуры, при которой печь наплавляется металлом, массы доз шихты и режимов загрузки определяется их воздействием через предложенный обобщающий параметр - средневзвешенную по времени температуру плавки и качественно отличается для чистых и ошлакованных печей. Оптимизация режимов позволяет значительно поднять эффективность индукционной плавки за счет снижения ее энергозатрат и повышения производительности.

Рассмотрены основные воздействия, реализуемые в объеме жидкометаллического витка индукционного агрегата магнитодинамического типа при обработке гетерогенного расплава. Выведен безразмерный комплекс, стабилизация которого обеспечивает постоянное значение величины силы электротока в витке при вводе и обработке в нем твердых металлодобавок. Разработан способ такой стабилизации при получении композиционных сплавов для внепечной обработки электростали.

Теоретически обоснованы и экспериментально, на базе непрерывного световодного термоконтроля, подтверждены необходимые для энергосберегающей оптимизации закономерности влияния ошлакования тигля на энергозатраты и производительность плавки металла в индукционных тигельных печах. Установлено, что при 50 % ошлаковании печей типа ИЧТ-10 энергозатраты повышаются практически в полтора раза, а производительность падает на 1/3 за счет снижения мощности печей, поглощения тепла шлаком и потерь энергии на внутренних металлизированных слоях шлакового пояса. Доказано, что под воздействием ошлакования влияние загрузочных и температурных режимов на энергозатраты и производительность плавки изменяется как количественно, так и качественно.

В ОАО "УкрНИИО имени А. С. Бережного" разработана муллитокорундовая шпинельсодержащая масса марки ММКШБФ на борфосфатной связке. Опытные партии указанной массы прошли промышленные испытания в футеровке тепловых агрегатов ООО "Донецкий завод ферросплавов". Достигнутые результаты сопоставимы с импортными аналогами. Разработанная масса рекомендована для выполнения футеровки индукционных тигельных печей плавки железисто-алюминиевых сплавов.

На основании непрерывного световодного контроля температуры получены математические модели влияния металлургических и энергетических параметров на общие и удельные энергозатраты миксерования металла в индукционных тигельных печах. Математические модели позволяют снизить расход электроэнергии за счет оптимизации значений контролируемых, управляемых и определяющих энергозатраты миксерования параметров, в том числе массы и температуры выдержки металла в печи, ширины зоны нечувствительности регулирования температуры и потребляемой мощности.

Індекс рубрикатора НБУВ: К314.12 + К722.3

Рубрики:

Виробництво металів в індукційних печах

Виробництво металургійного устаткування

Шифр НБУВ: Ж14585 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: К314.12

Рубрики:

Виробництво металів в індукційних печах

Шифр НБУВ: Ж14585 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Рассмотрены особенности процесса плавки в секционном кристаллизаторе с использованием индукционного источника нагрева, возможные способы накопления жидкого металла в секционном кристаллизаторе и его разливки. Показаны пути интенсификации плавки и перегрева жидкого металла, а также возможный сортамент отливаемых изделий.

Экспериментально, с помощью полученных на базе непрерывного световодного термоконтроля математических моделей, установлены необходимые для энергосберегающей оптимизации закономерности влияния технологических и энергетических параметров на энергозатраты миксерования металла в индукционных тигельных печах. Доказано, что при оптимальных значениях технологических и энергетических параметров и режимах миксерования общие и удельные энергозатраты позиционного и непрерывного термостатирования металла в печах могут быть снижены до 2,8 раз.

Приведены основные характеристики индукционного источника нагрева. Отмечено, что положительные качества индукционного источника нагрева в плавильных индукционных печах используются не в полной мере в связи с тем, что в процессе плавки жидкий металл контактирует с тиглем из огнеупорного материала и загрязняется неметаллическими и газовыми примесями, а при индукционной плавке в холодном тигле или секционном охлаждаемом кристаллизаторе источник загрязнения металлического расплава (огнеупорный тигель) отсутствует. Даны примеры использования промышленного индукционного переплава в секционном кристаллизаторе, а также возможные пути его дальнейшего развития.

В ОАО "УкрНИИО им. А. С. Бережного" разработана муллитокорундовая масса с добавкой периклаза на борфосфатной связке марки ММКПБФ. Опытные партии указанной массы прошли промышленные испытания в футеровке тепловых агрегатов 000 "Донецкий завод ферросплавов". Достигнутые результаты сопоставимы с импортными аналогами. Разработанная масса рекомендуется для выполнения футеровки индукционных тигельных печей плавки железисто-алюминиевых сплавов.

Исследована работоспособность модулей для диспергирования расплава при индукционной плавке в секционном кристаллизаторе. Рассмотрены особенности эксплуатации диска-холодильника с принудительным охлаждением жидкостью или газом и без него.

Рассмотрены особенности плавки металлов в плазменно-индукционных печах, приведены технические характеристики плазменных приставок к индукционным печам. Показано, что дополнительный нагрев металла в индукционных печах позволяет повысить скорость плавки и качество металла, а также снизить энергоемкость процесса.

Исследован процесс получения быстрозакаленных высокореакционных и высокотемпературных сплавов способом диспергирования расплава при индукционной плавке в секционном кристаллизаторе. Отработаны технологии плавки и диспергирования, получены основные закономерности. Исследовано качество быстрозакаленных сплавов.

На основании созданных Физико-технологическим институтом металлов и сплавов НАН Украины световодных технологий непрерывного контроля температуры расплавов непосредственно в металлургических агрегатах разработаны энергосберегающие технологические процессы выдержки и миксерования металла в индукционных тигельных печах. За счет оптимизации металлургических и энергетических параметров в исследованных интервалах варьирования новые процессы позволяют снизить общие и удельные энергозатраты соответственно на 76 и 65 %. Экспериментально доказана высокая энергетическая и ресурсная эффективность эксплуатации индукционных плавильных и миксерных большегрузных тигельных печей с кварцитовой футеровкой в непрерывном режиме, т.е. без полного слива металла.

Рассмотрены принцип построения, алгоритм работы и практическая реализация устройства автоматического согласования тиристорного преобразователя частоты с нагрузкой, которое позволяет стабилизировать номинальную мощность преобразователя при постоянной его частоте управления на протяжении периода плавки металла в индукционной плавильной печи.