Технология выплавки в промышленных печах

Непосредственно перед загрузкой в печь поверхность расходуемого электрода протирают мягкой ветошью, смоченной в бензине или ацетоне. На большинстве печей электрод загружают снизу. При этом вначале собирают поддон с кристаллизатором, на поддон устанавливают электрод, центрируют его относительно кристаллизатора и механизмом подъема поддона весь узел поднимают вверх, вводя верхний конец электрода в вакуумную камеру. Через люк вакуумной камеры обслуживающий персонал закрепляет электрод в штоке и механизмом перемещения электрода шток с электродом поднимают в верхнее положение.

Печь герметизируют, откачивают до технологического вакуума и проверяют натекание. При достижении заданного разрежения и допустимой величины натекания начинают процесс переплава. Процесс можно разделить на три стадии: разведение ванны, переплав и выведение усадочной раковины. Начинается процесс переплава при максимальной мощности, чтобы быстрее получить в кристаллизаторе ванну жидкого металла. Для уменьшения тепловой нагрузки от дуги на поддон иногда на него укладывают так называемую затравочную шайбу - диск диаметром несколько меньшим, чем у кристаллизатора, толщиной 20 - 30 мм, из того же металла, что и электрод. Благодаря этому дуга возбуждается не между поддоном и электродом, а между электродом и затравочной шайбой. Для исключения возможности приваривания шайбы к электроду в момент короткого замыкания и появления при подъеме электрода дуги между шайбой и поддоном на шайбу укладывают несколько витков стружки, благодаря которой исключается непосредственный контакт при коротком замыкании между шайбой и электродом.

После возбуждения дуги из металла электрода и затравочной шайбы формируется жидкая ванна. Когда жидкий металл полностью закроет поддон, процесс переводят на рабочий режим, понижая мощность до оптимальной для данных условий.

Продолжительность переплава составляет основную долю продолжительности плавки и на печах разной мощности колеблется от 3 до 20 ч. Основное в процессе переплава - поддержание стабильного режима; при этом нельзя допускать переброса дуги на стенки кристаллизатора, коротких замыканий между электродом и ванной, появления объемного разряда.

В конце плавки постепенным плавным снижением мощности можно уменьшить скорость плавления и полностью исключить образование усадочных дефектов. При этом по всей высоте слиток будет плотным, что в некоторых случаях позволяет существенно уменьшить головную обрезь слитка. Однако изменение скорости плавления вызывает изменение скорости кристаллизации, что влияет на строение слитка, поэтому в случае выведения усадочной раковины структура верхней части отличается от структуры тела слитка. При переплаве металла ответственного назначения изменение структуры, а следовательно, и свойств является недопустимым, поэтому для увеличения производительности печи выведение усадочной раковины проводить нецелесообразно, лучше печь отключить сразу после сплавления электрода.

После отключения печь выдерживают под вакуумом до полной кристаллизации слитка. Затем напускают воздух, охлаждают слиток до темно-красного цвета для того, чтобы произошла его усадка и он легче извлекался из кристаллизатора, и выгружают слиток. Вакуумную камеру, кристаллизатор и поддон чистят от конденсата и готовят для следующей плавки.

Основные потребители и пути совершенствования технологии.

Применение ВДП для улучшения качества специальных сталей и жаропрочных сплавов на основе железа, никеля и кобальта началось еще в США в 50-х годах. В настоящее время ВДП широко распространен во всех высокоразвитых промышленных странах. В основном печи ВДП рассчитаны на получение слитков массой до 30 т.

ВДП принадлежит ведущая роль в производстве высококачественной стали и сплавов для атомной энергетики, авиации, космической промышленности и т.д.

Повысить технико-экономические показатели ВДП могут следующие мероприятия:

Механизация вспомогательных операций по обслуживанию печей, применение двух сменных кристаллизаторов.

Повышение скорости кристаллизации слитков при переплаве сталей, склонных к ликвационным дефектам, за счет использования гелия, жидкого висмута и других эффективных охладителей.

Широкое применение средств воздействия на структуру слитка (ультразвуковая обработка, знакопеременное магнитное поле соленоида).

Переплав под слоем шлака (за счет специального покрытия -обмазки поверхности кристаллизатора).

Применение фигурных поддонов, дифференцированных токовых режимов и рациональных режимов выведения усадочной раковины, позволяющих исключить обрез хвостовой и головной частей слитка.

Применение электродов, полученных с МНЛЗ, пригодных для переплава без предварительной обдирки.