Выбор технологии плавки

Для плавки чугуна и стали наибольшее распространение получили плавильные агрегаты, использующие огневые методы – печи-вагранки и электронагрев – индукционные и дуговые печи. Индукционные печи средней частоты (ИПСЧ) обладают несомненными техническими и экономическими преимуществами, обусловленными эффектом внутреннего нагрева шихты вихревыми токами в сильных электромагнитных полях повышенной частоты.

Индукционный метод обеспечивает выделение теплоты непосредственно в металле без теплопередачи излучением или конвекцией, сопровождаемых значительными потерями, поэтому индукционные печи имеют значительно более высокий технологический КПД, чем агрегаты, работающие на топливе.
По сравнению с индукционными печами промышленной частоты (ИППЧ) плавка чугуна на средней частоте также имеет преимущества, состоящие в следующем:
- расход электроэнергии вдвое меньше, чем в ИППЧ, работающих в непрерывном цикле плавки с частичным сливом металла и периодической дозагрузки шихты;

- садочный режим плавки, т.е. без использования переходящего от плавки к плавке остатка жидкого металла («болота») позволяет исключить предварительную сушку шихты и связанные с ней затраты, кроме этого, сократить расходы на футеровку, т.к. долговечность футеровки при садочном режиме плавки возрастает, и, наконец, исключить непроизводительные затраты труда, электроэнергии и материалов, связанные с невозможностью отключения ИППЧ на время перерывов в работе литейного производства;
- допустимая удельная мощность, подводимая к металлу, в 3 раза выше, чем в ИППЧ (ИПСЧ - 1000 кВт×ч/т, ИППЧ - 300 кВт×ч/т), что обеспечивает короткие циклы плавки (40-45 минут), повышает теплотехнический КПД и позволяет оптимизировать процесс образования центров кристаллизации,

благодаря одноразовому нагреву металла и меньшей средней температуре в течение плавки, чем у ИППЧ, работающим с «болотом»;

По сравнению с дуговыми печами переменного тока (ДСП) и дуговыми печами постоянного тока (ДППТ) индукционная плавка на средней частоте имеет более высокие показатели технико-экономической эффективности. Потребление электроэнергии на тонну выплавляемого чугуна в ДСП несколько выше, чем в ИПСЧ и составляет 600-800 кВт×ч/т. В ДППТ этот показатель лучше – 475-550 кВт×ч/т. Однако широко известные недостатки электродуговой плавки значительно снижают эффективность этого метода. К ним относятся:
- интенсивные пыле- и газовыбросы, что требует дополнительных затрат на устройство газоочистки, особенно в густонаселенных регионах;
- значительный расход графитовых электродов;
- угар металла и легирующих элементов;
- интенсивное воздействие на питающие энергосистемы, связанное с резконеравномерным характером нагрузки в цикле плавки, возникновением эксплуатационных коротких замыканий, низким качеством потребления электроэнергии
Весьма существенным преимуществом плавки в ИПСЧ по сравнению с вагранками и дуговыми печами является пониженное на 25-30% содержание газа (азота, водорода, кислорода) в расплаве металла, а также значительное уменьшение содержания неметаллических примесей. Это повышает прочность отливок и уменьшает каверны на их поверхности, что позволяет снизить отходы металла при дальнейшей обработке на 20-25% и уменьшить металлоемкость оборудования.
С производственно-технологической точки зрения для литейного производства ИПСЧ имеют существенные преимущества по сравнению с вагранками и дуговыми печами. Более высокая удельная мощность позволяет быстрее нагревать чугун (со скоростью 30-35 °С/мин.), а потери исходного материала из-за угара снижаются. Циркуляция расплава под действием электромагнитных сил в индукционной тигельной печи приводит к равномерному температурному распределению и хорошему перемешиванию. В сочетании с отсутствием загрязняющих веществ это обеспечивает высокую точность химического состава металла, расплавленного индукционным методом. Перегрев расплава, труднодостижимый при использовании вагранок, можно успешно реализовать в индукционных печах. Эти технологические преимущества дают наибольшую гарантию качества чугуна и возможность получения высокопрочных специальных чугунов, а также обеспечивают более высокое качество литых изделий.

Учитывая все выше сказанное, для плавильного отделения проектируемого цеха в качестве плавильного агрегата принимается индукционная плавильная установка средней частоты марки OTTO JUNKER MFT Ge 12.000.