» » Порядок работы на индукционных печах с железным сердечником
02.02.2017

Сушка печи перед пуском в нормальную эксплуатацию ведется медленно, чтобы избежать возникновения слишком больших напряжении в кладке. Для просушки печи для плавки медных сплавов емкостью 600 кг с заранее изготовленным и просушенным подовым камнем обычно отводилось 72 часа; в это входил и нагрев печи до нормальной рабочей температуры. В настоящее время срок сокращен стахановцами даже для печей со свежеутрамбованным подовым камнем.
Печи с заранее изготовленным и просушенным подовым камнем нагреваются постепенно или с помощью нихромовых нагревателей, закладываемых в канал подового камня, или индукционным нагревом вводимых в канал металлических шин, которые образуют замкнутое кольцо. В этом случае сушку ведут, включая печь на самое низкое напряжение автотрансформатора. Постепенным повышением напряжения путем соответствующего переключения поднимается температура канала и рабочего пространства. В случае применения сплошных литых или полых сварных моделей, оставляемых в печи до расплавления или до растворения в залитом в печь металле, сушка и прокаливание футеровки производятся с помощью индукционного нагрева модели путем включения на низкое напряжение ступеней автотрансформатора.
После прогрева полости канала до температуры плавления сплава, для которого предназначается печь, в случае применения полой модели, заливается расплавленный металл, взятый из работающей печи или специально для этой цели расплавленный. Если модель, по которой формовались каналы, была изготовлена из металла, являющегося основой проплавляемого сплава, то ее расплавление определит необходимость добавки жидкого металла для пуска печи в нормальную работу.
При применении сплошной литой модели металл последней доводится до расплавления, к нему постепенно подгружается твердый металл, и лечь поступает в нормальную эксплуатацию.
Первую плавку обычно ведут несколько замедленно, чтобы избежать больших термических напряжений в подовом камне. Последующие плавки ведут уже нормальным порядком. В случае наделано доброкачественной набивки подового камня первая плавка может проводиться с нормальной скоростью.
Для того чтобы печь могла продолжать работать, по окончании каждой плавки в ней необходимо оставлять металл в количестве, достаточном, чтобы образовать замкнутый виток расплавленного металла.
Металл, который оставляется в печи для возможности продолжения плавки, носит название «болота». Количество металла в болоте от выпуска за одну плавку составляет от 20 до 35%.
При переходе с одного состава сплава на другой, в случае если конструкция печи не предусматривает удаления металла из канала, приходится делать несколько промежуточных плавок, состав которых не будет соответствовать ни первому, ни второму. Так, например, можно подсчитать, что при переходе с плавки латуни марки ЛС59-1, содержащей по анализу 1,6% Pb, на плавку латуни марки Л68 для горячей прокатки, в составе которой допускается не более 0,03% Pb, потребуется сделать две промежуточные плавки. В случае применения шихтовых материалов, не содержащих свинца, емкости болота 180 кг при полезной емкости печи 600 кг первая переходная плавка будет содержать 0,37%, вторая 0,085% и только третья 0,019% Pb. Промежуточные плавки по содержанию свинца не подойдут ни под латунь марки ЛС59-1, ни под Л68 для горячей прокатки.
При плавке сплавов, компоненты которых значительно отличаются по электропроводности, следует составные части шихты загружать, чередуя компоненты небольшими порциями. Это делается для того, чтобы не сильно изменять электрическое сопротивление расплавленного сплава и не нарушать правильную работу печи.
При загрузке шихты приходится следить, чтобы не довести ванну до кристаллизации, так как в этом случае может произойти разрыв металла в кольцевом канале или около него, и печь перестанет нагреваться.
Мелкие шихтовые материалы — стружка или опилки — должны загружаться в ванну постепенно, при постоянном помешивании. В случае загрузки большого количества мелочи может иметь место зависание шихты над поверхностью расплавленного металла. Легко может произойти спекание загруженной шихты в сплошную массу, которая будет удерживаться стенками и не сможет опуститься вниз. Часть шихты, соприкасающаяся с расплавленным металлом, перейдет в жидкое состояние под влиянием теплоты, передаваемой от расплавленной ванны. Дальнейшая передача теплоты замедлится, так как между зависшей шихтой и поверхностью ванны останется заполненная газом (или в случае плавки латуни — паром цинка) полость, медленно передающая теплоту. Расплавленная же часть металла будет перегреваться, и это представит опасность для подового камня.
При работе печи наибольшее количество теплоты возникает в металле канала подового камня. В процессе плавки металл не остается в спокойном состоянии. Движение его происходит по двум причинам.
Во-первых, в результате конвекции, состоящей в том, что нагретый в подовом канале металл, как удельно более легкий, вследствие термического расширения при нагревании будет стремиться подняться вверх. Нагретый металл из устья канала будет проходить к поверхности ванны, а на его место в канал будет опускаться удельно более тяжелый холодный металл из ванны.
Вторая причина движения металла в печи заключается во влиянии электрического поля и тока на металл. Как известно из элементарной физики, два проводника, находящиеся под током, испытывают стремление к перемещению друг относительно друга. По правилу трех пальцев левой руки легко установить направление перемещения проводника. Металл будет отбрасываться по направлению от первичной катушки к периферии. Так как металл в канале находится в расплавленном состоянии, а интенсивность поля вблизи индуктора и дальше от него неодинакова, то отдельные части металла в канале будут испытывать различное стремление к перемещению. Части его, расположенные ближе к центральной плоскости и к центру первичной катушки, будут испытывать большее стремление к перемещению, чем части, расположенные дальше от центра индуктора.
В сечении канала расплавленный металл будет под влиянием сил электрического поля перемешаться по двум замкнутым контурам таким образом, что в средней части сечения он будет направляться от индуктора к периферии, а вблизи футеровки на его место будет притекать новый металл из мест, куда он приносится первым потоком в бoльшeм количестве. Схематически движение металла в сечении канала под влиянием электрического поля, или, как говорят, под влиянием пинч-давления, представлено нa рис. 21, ж.
Кроме того, электрический ток оказывает на металл моторное действие, зависящее от случайной или умышленной неравномерности электрического поля. Уже ничтожная эксцентричность в расположении первичной обмотки и вторичного витка расплавленного металла ведет к преобладающему действию тока на одну ветвь металла в канале и создает движение по всему каналу в одном направлении. В некоторых печах (см. рис. 21, а—г) искусственной эксцентричности обмотки индуктора и канала не создается, и потому лишь случайные причины могут переменить направление движения металла под влиянием моторного действия тока. В других печах (см. рис. 21, о) умышленно индуктор сдвигается в одну сторону, чтобы усилить движение в одном направлении.
Движение в трех направлениях под влиянием трех причин накладывается друг на друга, и в результате получается сложное движение, в котором та или другая из элементарных составляющих в большей или меньшей степени преобладает. Каждая частица металла в нагревательном канале перемещается приблизительно по винтовой линии; траектория движения может меняться в зависимости от того, которая из составляющих сложного движения преобладает.
Нагревание металла в ванне печи происходит преимущественно вследствие перемещения в рабочее пространство разогретого в подовом канале металла, который и приносит с собой теплоту, возникшую в нем благодаря индуцированному току. Наиболее нагретый металл в ванне находится над устьями подового канала. С целью ускорения плавки и разогрева уже расплавленного металла следует принимать меры для возможно более быстрого перемещения металла из нагревательного канала в ванну и для быстрого его распределения по всему объему ванны. Это стремление и способствовало появлению разнообразных конструкций печей с железным сердечником.
Излишне энергичное перемешивание ограничивается только в печах для плавки алюминиевых сплавов. Так как пленка окиси алюминия по удельному весу мало отличается от расплавленного сплава, то при быстрых потоках металла у поверхности ванны она может срываться с поверхности и замешиваться внутрь сплава, что заметно понизит его качества.
При конструировании печей для плавки алюминиевых сплавов принимаются меры для уменьшения возможности замешивания поверхностной пленки окислов внутрь металла, хотя необходимость перемешивания металла внутри ванны (без замешивания поверхностной пленки) остается и для этих сплавов. Как было уже указано, в печах для плавки алюминиевых сплавов это осуществляется путем расширения нагревательных каналов в сторону ванны.
В некоторых индукционных печах с железным сердечником, в особенности в печах стационарных (печь ВИП конструкции В.И. Петрова) выпуск металла производят через летку, расположенную на границе между каналом и ванной (уровень AA на рис. 21, а). В других случаях для удаления металла из канала подового камня устраивается летка, закрываемая или пластичной мастикой, или плотно притертым огнеупорным кирпичом. Такие же летки с притертой огнеупорной пробкой применяются в печах для плавки или поддержания алюминиевых сплавов в расплавленном состоянии (рис. 21, е).

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: