Плавильное оборудование

министерство  образования и науки российской федерации

 

Федеральное государственное бюджетное  образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ  АКАДЕМИКА М.Ф. РЕШЕТНЕВА»

 

ЗЕЛЕНОГОРСКИЙ ФИЛИАЛ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                           Реферат

Машины и оборудование

                              Плавильное оборудование  

 

 

 

 

 

 

Выполнил:              

 Студент гр.ЭЗ-03

Груненко А.А.           

 

         Проверил:              

Ивасев С.С.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Зеленогорск, 2012

Содержание

 

Введение……………………………………………………………………………..3

1 Глава………………………………………………………………………………4

1.1 Вакуумные дуговые печи…………………………………………………4

1.2 Установки электрошлакового переплава…………………………………

1.3 Электронно-лучевые установки…………………………………………..

         1.4 Установки плазменно-дугового переплава в водоохлаждаемый кристаллизатор……………………………………………………………………….

1.5 Вакуумные индукционные печи………………………………………….

Заключение……………………………………………………………………………….

Список использованной литературы…………………………………………………..

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

       Введение

 

        Оборудование плавильных отделений литейных цехов включает печи для плавки металлов, загрузочные устройства, оборудование для очистки отходящих газов, воздухоподогреватели для топливных печей, контрольно-измерительные приборы и аппаратуру для автоматического управления процессом плавки.

         Для плавки стали, чугуна, сплавов  на основе алюминия, магния, меди  обычно служат индукционные печи и дуговые печи. Чугун плавят также в Вагранках или применяют Дуплекс-процесс, а сталь — в мартеновских печах и конвертерах с боковой продувкой. Тугоплавкие металлы и некоторые специальные стали и сплавы плавят в плазменных печах и электроннолучевых печах. Загрузка плавильных печей осуществляется скиповыми подъёмниками, монорельсовыми и мостовыми кранами. Для очистки газов окись углерода дожигают, а пыль перед выбросом газов в атмосферу улавливают сначала в сухих футерованных циклонах, а затем в мокрых скрубберах или пенных аппаратах.

Особенностью большинства из перечисленных агрегатов является наличие в плавильной зоне вакуума или нейтральной атмосферы (обычно аргона), что позволяет эффективно удалять из переплавляемого металла газы и неметаллические включения, а также обеспечивать минимальный угар легирующих элементов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 глава.

 

1.1 Вакуумные дуговые печи

 

Промышленное освоение этих печей относится к периоду 1953—1954 гг. Если первые слитки, выплавленные в ВДП, имели диаметр 100—150 мм, то в настоящее время, например в  ФРГ, выплавляют стальные слитки диаметром 1500 и 1800 мм и массой 50 и 200 т соответственно.

Наибольшее распространение  в настоящее время получили ВДП, в которых дуга горит между  зеркалом расплава и расходуемым  электродом, изготовленным из предназначенного для переплава металла. Оторвавшиеся от расходуемого электрода капли расплавленного и перегретого металла формируются в слиток в металлической водоохлаждаемой изложнице-кристаллизаторе (рис. 1, а). Это обеспечивает направленную кристаллизацию слитка и получение зерен с относительно мелкой структурой. В результате вакуумного дугового переплава сталей в зависимости от их химического состава содержание кислорода в составе неметаллических включений в металле снижается на 30—65 %, содержание азота уменьшается на 25-30%, водород удаляется полностью, испаряются вредные примеси цветных металлов, таких как свинец, висмут, сурьма.

Все это улучшает механические свойства металла: пластичность, усталостную  прочность, ударную вязкость. В, ВДП  преимущественно используется постоянный ток прямой полярности, при которой переплавляемый электрод служит катодом, а металл наплавляемого слитка анодом. Это обеспечивает более устойчивое горение электрической дуги.

Источником тепла в  ВДП является мощный электрический  разряд, для которого характерными являются большая сила постоянного тока и сравнительно низкое напряжение 20—ЗОВ Межэлектродный промежуток заполняется парами переплавляемого металла и выделяющимися из него газами.

Процесс плавки в ВДП  осуществляется в следующей последовательности. На поддон кристаллизатора укладывают затравку (металлическую шайбу). К подвижному штоку, жестко связанному с электрододержателем, присоединяют (приваривают) расходуемый электрод. Химический состав металла затравки и расходуемого электрода должен быть одинаковым. Уплотняют плавильную камеру печи и откачивают вакуумными насосами воздух. Получив необходимый вакуум (0,06 Па), включают печь, т.е. подают на электроды напряжение, и опускают расходуемый электрод к затравке до зажигания дуги. По окончании плавки печь отключают, разгерметизируют плавильную камеру и извлекают из кристаллизатора готовый слиток.

 

Рис. 1. Схема (а) и общий вид (б) дуговой вакуумной печи

типа ДСВ-11-2-Г37

1-расходуемый электрод; 2- рабочая (вакуумная) камера; 3-кристаллизатор; 4- слиток; 5- откачная система; 6- проходное вакуумное уплотнение; 7- токоведущий шток; 8- механизм передвижения электрода; 9,10,11- соответственно механизмы подъема, разгрузки и выката кристаллизатора

 

(рис 1)

 

По принципу действия ВДП с расходуемым электродом разделяются на печи для плавки в глухой кристаллизатор и печи с вытягиванием слитка по мере его наплавления. При выплавке стали преимущественно применяются ВДП с глухим кристаллизатором.

Общий вид промышленной печи ДСВ-11.2-Г37, предназначенной для  плавки стального слитка массой до 60 т, показан на рис. 1,6.

Отечественной промышленностью  освоено производство печей серии  ДСВ для выплавки стальных слитков  массой от 1 до 60 т.

ВДП с глухим кристаллизатором включает следующие основные узлы: вакуум-камеру, кристаллизатор, шток электро-додержателя с механизмом подачи переплавляемой заготовки, механизм подачи кристаллизатора с расходуемым электродом в вакуум-камеру и разгрузки слитка из кристаллизатора, вакуумную систему. Одним из основных узлов ВДП является вакуум-камера, в которой размещается расходуемый электрод. Вакуум-камера представляет собой водоохлаждаемый герметичный сосуд с двойными стенками. К вакуум-камере снизу крепят кристаллизатор, который является наиболее теплонагруженным и взрывоопасным узлом печи (рис. 1). Он состоит из внутренней гильзы и наружного кожуха, между которыми имеется полость для протока воды. Гильза изготовляется из металла с высокой теплопроводностью — меди или хромистой бронзы БрХ-0,8 и имеет толщину стенки 30—40 мм. Наружный кожух кристаллизатора изготовляют обычно из немагнитной стали. Ширину водяного зазора выбирают такой, чтобы обеспечить достаточную скорость воды при отсутствии кипения и выпадения солей жесткости. Максимальная величина удельных тепловых потоков, воспринимаемых стенками кристаллизатора, составляет при выплавке стали 510—1300 кВт/м2.

Геометрические параметры  печи зависят от массы и размеров слитка. При переплаве расходуемого электрода получают, как правило, цилиндрические слитки, что объясняется  простотой их механической обработки при обдирке поверхности. Наряду с цилиндрическими выплавляют слитки квадратного и прямоугольного сечений.

Параметрами печи, определяющими  ее габариты, особенно по высоте, являются длина слитка и соотношение длины  и размеров сечения. На выбор этих параметров влияют следующие факторы:

1) возможность передела  выплавленных слитков методами  пластической деформации. С этой  точки зрения отношение длины  слитка к его диаметру не  должно превышать 2,5-3 для слитков,  подвергаемых ковке и прессованию. При прокатке на сорт это отношение может быть увеличено до 4-5;

2) изготовление расходуемых  электродов. Стальные электроды  изготавливаются посредством прокатки, ковки или отливки в изложнице  или полунепрерывным методом.  Длина их может быть достаточно  большой;

3) удаление газов из  зоны их максимального выделения.  При большой длине кристаллизатора  промежуток между ним и электродом  начинает снижать проводимость  системы откачки и дегазация  металла в начале плавки ухудшается. Это особенно заметно при высоком  вакууме (0,133—0,00133 Па);

4) производительность  печи. Для улучшения этого показателя  целесообразно максимально увеличивать  длину, а следовательно, и массу  слитка.

Увеличение длины слитка требует увеличения длины кристаллизатора  и штока, что приводит к пропорциональному росту высоты цеха, стоимости изготовления печи и монтажа ее в цехе. Для стальных слитков, подлежащих ковке или прессованию, отношение длины к диаметру слитка не должно превышать 2,5-3,0. Для стальных слитков, прокатываемых на сортовую заготовку, это отношение следует увеличить до 4—5. Масса расходуемого электрода определяется массой слитка и остатка (огарка) электрода после плавки, а размеры электрода — выбором соотношения диаметра электрода и кристаллизатора. Решающее влияние на диаметр расходуемого электрода обычно оказывает возможность его изготовления современными средствами. При выборе сечения следует учитывать кривизну электродов, возможности центровки и крепления огарка, качество приварки к огарку. Не следует допускать уменьшение зазора между электродом и кристаллизатором менее 30—60 мм, увеличивая его при росте диаметра кристаллизатора. При чрезмерно малом зазоре может произойти переброс дуги на стенку кристаллизатора. Следует также учитывать проводимость зазора с точки зрения откачки газов из зоны дуги.

Приведенные соображения  показывают, что целесообразно иметь  соотношение диаметров электрода  и кристаллизатора максимально  близким к единице, ограничивая  его лишь возможностями откачки  и исключением переброса дуги. На большинстве промышленных печей величина зазора составляет при переплаве стали 30-60 мм.

 

1.2 Установки электрошлакового переплава.

Способ электрошлакового переплава (ЭШП) был впервые разработан в Институте электросварки имени  Е.О. Патона АН УССЕ и внедрен в  промышленных условиях в 1958 г. Сущность процесса ЭШП состоит в переплаве металла расходуемого электрода в слое электропроводного флюса (шлака), размещенного в водоохлаждаемом металлическом кристаллизаторе, который устанавливается на водоохлаждаемый поддон (рис. 2)

 

Рис. 2. Принципиальная схема однофазной установки ЭШП (а) и распределение

тепла в шлаковой ванне при использовании флюса АНФ-6 (б): 1 — расходуемый электрод; 2 — водоохлаждаемый кристаллизатор; 3 — расплавленный шлак; 4 — слиток; 5 — ванна жидкого металла; 6 — шлаковый гарнисаж; 7 — понижающий трансформатор; 8 — поддон

 

Переменный ток проходит через электрод и шлак, который  при высокой температуре становится электропроводным и разогревается  до 1600—2000 °С. За счет выделения мощности в шлаковой ванне температура последней поддерживается более или менее постоянной (1700—2000 °С).

Часть тепла шлаковой ванны передается погруженному в  нее торцу электрода, который  оплавляется, а капли металла, проходя  через шлак, очищаются от вредных  примесей. Химический состав применяемых флюсов отличается высокой основностью. Наплавляемый в водоохлаждаемый кристаллизатор металл формируется в плотный слиток с однородной макроструктурой, отличающейся ровной гладкой поверхностью, которая не требует дополнительной механической обработки (обдирки) перед прокаткой, ковкой. Хорошая поверхность слитка, получаемого в установках ЭШП, связана с образованием на поверхности кристаллизатора шлакового гарнисажа.

Высокая основность и  температура шлаковой ванны обеспечивают высокую степень удаления серы (от 0,015—0,02 до 0,003—0,006%). Кроме того, при электрошлаковом переплаве из металла удаляются газы и неметаллические включения. Так, если сталь не содержит нитридообразующих элементов (титана, ниобия), то содержание кислорода снижается в 2 раза, водорода — в 1,5—2,0 раза, азота — в 1,5—2,5 раза, общее содержание неметаллических включений — в 2—Зраза. Необходимо отметить, что степень удаления газов при электрошлаковом переплаве стали меньше, чем при вакуумно-дуговой плавке.

Процесс плавки включает следующие операции: вспомогательные (разгрузка слитка из кристаллизатора, установка расходуемого электрода и соединение его с головкой электрододержателя), наведение шлаковой ванны, наплавление слитка в кристаллизатор и выведение усадочной раковины. Шлаковая ванна может наводиться с применением твердого или предварительно расплавленного флюса. Для расплавления твердого флюса непосредственно в кристаллизаторе применяют специальные электропроводящие в холодном состоянии смеси. При этом перед загрузкой смеси на медный поддон кристаллизатора укладывают затравку - шайбу из углеродистой стали. Расход флюса независимо от способа наведения шлака составляет обычно 3-5 % массы слитка.

Таблица 1. Состав и свойства флюсов для установок ЭШП

Марка флюса	Химический состав, %			Температура плавления, °С	Плотность, т/м3	Удельное электрическое сопротивление, Ом • м
CaF2	А12О3	СаО	MgO
АНФ-1П 95	_	5	_	1390-1410	2,25	0,0015-0,002
АНФ-6 70	30	—		1320-1340	2,47	0,003-0,0035
АН-291 18	40	25	17	1450	2,64	0,0037-0,004