Вакуумная дуговая печь - электрическое оборудование высокотемпературного типа, которое используется для плавления сплавов различных металлов в разреженной среде. Плавка осуществляется за счет выделения тепловой энергии, которая передается при формировании электрической дуги. Обработанный металл отличается низким процентом содержания примесей газов и посторонних включений. Помимо плавки металлов, оборудование поддерживает опции сушки и спекания, позволяя снизить затраты на приобретение дополнительных агрегатов.
Область использования печей электродугового типа охватывает предприятия химической промышленности, машиностроительной отрасли и металлургии, которые требуют высокотемпературный нагрев и переплавку сплавов. При плавлении стали в металлургической сфере обеспечивается получение сплавов с крепкими свойствами, а также однородной структурой и небольшим присутствием газов. Качественный металл удается получить даже при использовании сырья бюджетного класса.
Содержание:
- Дуговые печи: принцип работы
- Вакуумные дуговые печи
- Дуговая сталеплавильная печь постоянного тока
- Производство стали в электрических дуговых печах
Вакуумные дуговые печи
Дуговые печи: принцип работы
Принцип работы дуговых печей базируется на выделении энергии тепла, которая требуется для процесса плавления металла и формируется при появлении электрической дуги. Возникновение дуги между двумя электродами связано с повышенной способностью разреженной газовой среды проводить электричество, что обеспечивается при подаче тока и последующей ионизации. Данный процесс происходит в разреженной вакуумной среде и позволяет достигать температурных условий в пределах 2000°С. За счет повышенной концентрации тепловой энергии и высокой мощности электрической дуги нагрев металла и его плавление производится за короткий период времени. Охлаждение нагревательных элементов осуществляется с помощью водяного контура, что позволяет выполнять процессы плавки, кристаллизации и раскисления в условиях высоких температур.
Конструкция дуговой печи предусматривает наличие следующих элементов:
- Герметичной рабочей камеры;
- Поддона;
- Системы охлаждения;
- Теплового источника;
- Приборов контрольно-измерительного назначения;
- Вакуумной системы;
- Изложницы;
- Соленоида;
- Электрического додержателя с движущимся механизмом.
Дуговые печи: принцип работы
Устройство современных дуговых печей характеризуется присутствием различных откачных агрегатов. Откачка воздушной среды производится с помощью форвакуумных, бустерных и высоковакуумных установок. Для защиты масляного уплотнения оборудования от пылевых и мусорных частиц насосы оснащаются фильтрами-уловителями. Резервация форвакуумных конструкций осуществляется за счет монтажа дополнительных вентилей.
С учетом типа расходных материалов печи предусматривают модификации:
- С расходуемым электродом - широко используются в промышленных условиях, обрабатывают крупные объемы сырья и обеспечивают выплавку качественных сплавов с низким содержанием газовых примесей;
- С электродом нерасходуемого типа - применяются в лабораторных условиях, имеют небольшой объем рабочей камеры и позволяют получать малые слитки металла.
Вакуумные дуговые печи
Вакуумные дуговые печи - агрегаты, предназначенные для обработки металлов и сплавов под воздействием высоких температур в условиях разреженной среды. По принципу работы установки делятся на устройства косвенного и прямого действия.
Дуговые печи прямого действия предполагают формирование тепловой дуги между слоем сплава и проводником, что обеспечивает нагрев обрабатываемого металла. Данные агрегаты характеризуются процессом быстрого испарения сплава, имеют высокую мощность и функционируют за счет подачи трехфазного тока. Установки прямого действия оптимально подходят для нагрева металла с тугоплавкими свойствами и его переплавки в слитки.
Печи косвенного действия предусматривают формирование дуги между двумя электродами, которые находятся над поверхностью плавящегося металла и обеспечивают подачу тепловой энергии от источника к обрабатываемому составу. Дополнительными компонентами устройств косвенного типа выступает трансформаторная установка, регулятор и электропривод, подающий электроды. Среди достоинств данных печей значится небольшой процент испарения металла, а также низкий уровень угарных компонентов. Устройства оптимально подходят для плавки цветных металлов и имеют компактные габариты. Но при этом ограничены в мощности и объеме рабочей камеры, что не позволяет их применять для некоторых сплавов.
Вакуумные дуговые печи
В числе преимуществ вакуумных дуговых электропечей значатся:
- Быстрый нагрев металла и доведение его до температуры плавления;
- Обеспечивает расплавку смесей в исходном состоянии, независимо от типа сплава;
- Возможность регулировки температурных показателей;
- Простота конструкции и поддержка ремонтных работ;
- Отсутствует риск взрыва при эксплуатации;
- Использование лома и футеровочных материалов среднего качества;
- В результате плавки получается сплав с небольшим процентом примесей;
- Даже при недорогих исходных материалах возможно получить качественный сплав на выходе;
- Высокие показатели производительности и эффективности работы;
- Пониженный объем угара легирующих веществ.
Дуговая сталеплавильная печь постоянного тока
Дуговые сталеплавильные печи предусматривают функционирование в режиме подачи постоянного и переменного тока. Агрегаты, работающие на базе переменного тока, используют подачу трехфазного тока через посредника (шихту) и предусматривают использование компенсирующих элементов.
Дуговая электросталеплавильная печь постоянного тока не требуется присутствия компенсаторов. Схема установки характеризуется наличием одного электрода, который поддерживает возможность расщепления. В качестве второго электрода используется подовый анод. Основным конструкционным элементом выступает рабочая камера, которая взаимодействует с вакуумной системой. В состав агрегата также входят:
- Штоковый электрододержатель;
- Кристаллизатор;
- Поддон;
- Соленоид.
Дуговая сталеплавильная печь постоянного тока
Среди преимуществ дуговых сталеплавильных печей постоянного тока значатся:
- Повышенный ресурс эксплуатации огнеупоров;
- Небольшой уровень шума при работе;
- Сниженный объем пылевых выбросов (в пределах 1 кг/тонну);
- Экономичный расход электроэнергии (до 15% ниже);
- Расход графитовых электродов в 2 раза меньше.
Дуговая плавильная печь данного типа требует высоких затрат на процесс преобразования тока, полученного от переменного источника, в постоянный. Использование полупроводниковых технологий при модернизации агрегата дает возможность усовершенствовать этот недостаток.
Производство стали в электрических дуговых печах
Технологии обработки металла в дуговой печи предусматривает следующие стадии:
- Подготовительный этап - производится подготовка оборудования и электродов, загрузка шихты в дуговую печь для стали;
- Плавление шихты - при достижении максимальной температуры в рабочей камере сталь нагревается, происходит процесс плавления и образование шлака. Расплавка остаточного объема шихты осуществляется с помощью кислородного обдува. При этом с помощью пленки обеспечивается защита поверхности стали от нежелательного воздействия газовых смесей;
- Окислительный процесс - удаление посторонних примесей из рабочего материала за счет использования присадок, при этом полученный сплав нагревается до температурных параметров выплавки. Требуется применение специального окисляющего состава. Минимизируется содержание вредных веществ, происходит корректировка азота и водорода в составе сплава;
- Процедура восстановления - контроль процентного содержания марганца и хрома с учетом качественных характеристик изготавливаемой марки стали. Проведение процедуры легирования металла для получения необходимой структуры и выход полученного сплава.
Производство стали в электрических дуговых печах
Производство стали в дуговых печах предусматривает различные временные рамки в соответствии с мощностью агрегата и температурными показателями футеровки. Модели дуговых электрических печей отличаются конфигурацией и набором функциональных опций, объемом рабочей камеры и уровнем производительности.
