Электродуговая печь вакуумная для плавки стали: принцип работы, устройство, производительность, как работает
Установки нашли применение в металлургической промышленности. С помощью электродуговой печи плавят черный и цветной металл, получают чистые сплавы. Также они востребованы в лабораторной и научно-исследовательской деятельности. Существует больше количество их модификаций.
Содержание:
- Электродуговая печь для плавки: принцип работы, устройство
- Электродуговые сталеплавильные печи – производительность
- Вакуумные электродуговые печи
Электродуговая печь для плавки: принцип работы, устройство
Конструкция оборудования зависит от его модели. Есть установки для промышленных и лабораторных работ. Они отличаются габаритами, а также определенными техническими характеристиками.
Электродуговая печь для плавки: принцип работы, устройство
Общее устройство электродуговых печей:
- Кожух, выполненных их жаропрочных материалов;
- Рабочее пространство (камера с футеровкой);
- Емкость для плавки, выполненная из огнестойкого материала;
- Механические устройства для загрузки и выгрузки материалов;
- Электрические приборы и автоматизированная система, с помощью которых регулируется и контролируется работа оборудования;
- Системы подачи прогретого воздуха, охлаждения и газоочищения.
Основным элементом, который обеспечивает стабильную работу оборудования, является трансформатор.
Выплавка стали в электродуговых печах происходит за счет нагревания дуги. Она передает свое тепло обрабатываемому сырью.
По принципу действия различают такие виды установок:
- Постоянного тока;
- Переменного тока.
В оборудовании первого типа электрическая дуга расположена в центре рабочего пространства. Ее удерживают электромагниты. Конструкция печей постоянного тока (действия) представлена следующими элементами:
- Корпусом, выполненным из металла;
- Рабочей камеры;
- Сводом, изготовленным из огнеупорных материалов;
- Подом, оснащенным двумя электродами;
- Контролируемым электродом, монтированным в своде;
- Тремя электромагнитами, поддерживающими расположение дуги в рабочем пространстве;
- Блока управления.
Такая конструкционная особенность, как расположение дуги в центре рабочей камеры, позволяет значительно повысить эффективность плавления металла, а также продлить срок службы установки.
Электродуговые сталеплавильные печи переменного действия оснащены корпусом из прочного металла. Он имеет цилиндрическую форму. Нижняя часть выполнены в виде сферы. Она и служит рабочим пространством, в которое помещают шихту для плавления.
Во внутренней камере оборудования монтированы электроды из графита. Их удерживают специальные держатели. На электроды подается электрическая энергия. Вследствие такого воздействия появляется дуга. Она действует на обрабатываемый материал. В результате он расплавляется.
Как работает электродуговая печь:
- Первый этап. В рабочем пространстве создают необходимый температурный режим. Под его воздействием начинается плавление шихты. Ее поверхность покрывается пленкой. Она защищает плавящееся сырье от попадания различных загрязнений. Они могут повлиять на качество выплавки.
- Второй этап. Происходит окисление металла. На этом этапе регулируется состав сплава: сколько в нем может содержаться серы и фосфора. От таких веществ зависит качество и плотность металлического сплава.
- Третий этап. В нем происходит восстановление. Из сплава удаляются серные включения. Вводятся специальные добавки, которые повышают показатели эксплуатационные показатели металла.
Затем полученный сплав сливают с помощью механических или автоматических устройств. Все зависит от модификации установки.
Электродуговые сталеплавильные печи – производительность
Она зависит от определенных параметров оборудования. Печи электродуговые лабораторные имеют меньшую производительность, чем промышленные. Это обусловлено их компактными габаритами. Но есть установки, которые используют в лабораториях, более крупных размеров. Они предназначены для испытаний перед выпуском определенной партии выплавленного металла.
Электродуговые сталеплавильные печи – производительность
Производительность любой дуговой сталеплавильной установки зависит от таких параметров:
- Размера рабочего пространства и корпуса. Их большие габариты обеспечивают высокий показатель производительности, поскольку они способны переплавлять большое количество шихты при выполнении одного технологического процесса. Это позволяет экономить на обслуживании оборудования.
- Мощности трансформатора. На сколько он сможет обеспечить потребность установки в непрерывной подаче электрической энергии. Чтобы обезопасить это устройство от перегрева, устанавливают специальный охладитель.
- Технологии выплавки. Не все металлы плавятся под воздействием одинакового температурного режима. В их состав могут входить различные примеси, которые необходимо удалить в процессе термической обработки. Именно по этому к оборудованию подключают насосные агрегаты, которые создают в рабочем пространстве вакуум нужного уровня. В результате такого оснащения процесс плавки происходит гораздо быстрее и качественней.
Производство стали в электродуговых печах позволяет получить чистые сплавы. В дальнейшем из них будут получены металлические изделия. Их прочность и устойчивость к окислению будут иметь высокие показатели.
Вакуумные электродуговые печи
Установки предназначены для обработки металлов под воздействием не только высокого температурного режима, но и вакуума. Они позволяют улучшить качество получаемого сплава, а также исключить в нем наличие газовых смесей и вредных неметаллических включений. Под таким воздействием повышается плотность и однородность структуры металла. Также изменяется прочность и устойчивость к коррозии.
Вакуумные электродуговые печи
Вакуумные электродуговые сталеплавильные печи бывают двух типов:
- с расходуемым электродом;
- с нерасходуемым электродом.
Конструкция установки с расходуемым электродом:
- Корпус из прочного материала;
- Рабочее пространство;
- Электрод;
- Кристаллизатор.
Принцип действия печей этого типа заключается в следующем. В рабочем пространстве дуга горит между поверхностью ванны с переплавляемым металлом и электродом. В результате этого образуется тепло.
Конструкция установки с нерасходуемым электродом:
- Корпус;
- Рабочее пространство;
- Электрод;
- Тугоплавкая насадка для электрода;
- Кристаллизатор;
- Устройство для загрузки обрабатываемой шихты.
В печах этого типа дуга горит между металлическим и графитовым электродами и расплавляемой шихтой.
Для создания нужного уровня вакуума в рабочем пространстве к оборудованию подключают насосные агрегаты. Основной конструкционной особенностью любой вакуумной сталеплавильной печи является отсутствие огнеупорной футеровки в вакуумной камере. Все ее элементы выдерживают воздействие высокого температурного режима. Они не деформируются и не вступают в реакцию с обрабатываемым сырьем. Именно по этой причине установки используют для обработки тугоплавких сплавов из титана, циркония, вольфрама, тантала и других. Также в вакуумной среде удается получить чистый металлический сплав, которые не требует дополнительной термической обработки с целью удаления из него примесей.