Электродуговая печь

редактировать
Электродуговая печь (большой цилиндр), на которой выполняется постукивание Визуализация внешнего вида и внутренней части электродуговой печи.

электродуговая печь (EAF ) - это печь, которая нагревает загружаемый материал с помощью электрической дуги.

линейки промышленных дуговых печей. размером от небольших агрегатов мощностью приблизительно одна тонна (используемых в литейных цехах для производства изделий из чугуна ) до примерно 400-тонных агрегатов, используемых для вторичного производства сталеплавильное производство. Дуговые печи, используемые в исследовательских лабораториях и дантистами, могут иметь емкость всего несколько десятков граммов. Температура в промышленных электродуговых печах может достигать 1800 ° C (3272 ° F), в то время как лабораторные блоки могут превышать 3000 ° C (5432 ° F).

Дуговые печи отличаются от индукционных печей тем, что загружаемый материал подвергается прямому воздействию электрической дуги, и ток на выводах печи проходит через загруженный материал.

Содержание
  • 1 История
  • 2 Конструкция
  • 3 Эксплуатация
  • 4 Преимущества для сталеплавильного производства
  • 5 Проблемы
  • 6 Другие электродуговые печи
  • 7 Методы охлаждения
  • 8 Плазма Дуговая печь
  • 9 Вакуумно-дуговая переплавка
  • 10 См. также
  • 11 Ссылки
  • 12 Дополнительная литература
  • 13 Внешние ссылки
История
Печь Стассано, представленная на Museo della Scienza e della Tecnologia "Леонардо да Винчи", Милан

В XIX веке некоторые люди использовали электрическую дугу для плавления железа. Сэр Хэмфри Дэви провел экспериментальную демонстрацию в 1810 году; сварку исследовал Пепыс в 1815 г.; Пинчон попытался создать электротермическую печь в 1853 году; а в 1878–1879 гг. сэр Уильям Сименс получил патенты на электрические печи дугового типа.

Первая успешная и действующая печь была изобретена Джеймсом Берджессом Ридманом в Эдинбурге, Шотландия в 1888 году и запатентована в 1889 году. Это было специально для создания фосфор.

Другие электродуговые печи были разработаны Полем Эру из Франции с коммерческим заводом, основанным в Соединенных Штатах в 1907 году. Sanderson братья основали компанию Sanderson Brothers Steel Co. в Сиракузах, штат Нью-Йорк, установив первую электродуговую печь в США. Эта печь сейчас выставлена ​​на Стейшн-сквер в Питтсбурге, штат Пенсильвания.

Схематическое изображение в разрезе дуговой печи Heroult. E - электрод (показан только один), поднимаемый и опускаемый с помощью зубчатой ​​рейки R и S. Внутренняя часть облицована огнеупорным кирпичом H, а K обозначает нижнюю облицовку. Дверь в А позволяет попасть внутрь. Кожух печи опирается на коромысла, что позволяет наклонять его для выпуска выпускного отверстия.

Первоначально «электрическая сталь» была специальным продуктом для таких применений, как станки и пружинная сталь. Дуговые печи также использовались для приготовления карбида кальция для использования в карбидных лампах. Электропечь Stassano представляет собой дуговую печь , которая обычно вращается для перемешивания ванны. Печь Girod похожа на печь Héroult.

Хотя ЭДП широко использовались во время Второй мировой войны для производства легированных сталей, производство стали в электросталеплавильном производстве начало расширяться только позже. Низкие капитальные затраты для мини-завода - около 140–200 долларов США на тонну годовой установленной мощности по сравнению с 1000 долларов США на тонну годовой установленной мощности для интегрированной сталелитейный завод - позволил быстро создать заводы в разоренной войной Европе, а также позволил им успешно конкурировать с крупными производителями стали Соединенных Штатов, такими как Bethlehem Steel и США Сталь, для недорогой, углеродистой стали «сортовой прокат» (конструкционная сталь, пруток и пруток, проволока и крепежные детали ) на рынке США.

Когда Nucor - в настоящее время один из крупнейших производителей стали в США - в 1969 году решила выйти на рынок сортового проката, они решили запустить мини-завод с ЭДП в качестве свою сталеплавильную печь, за которой вскоре последовали другие производители. В то время как Nucor быстро расширялась в восточной части США, компании, которые последовали за ней и начали работу на мини-заводах, сосредоточились на местных рынках сортового проката, где использование ЭДП позволяло предприятиям варьировать производство в соответствии с местным спросом. Этой схеме также придерживались во всем мире: производство стали из ДСП в основном использовалось для производства сортового проката, в то время как интегрированные заводы с использованием доменных печей и кислородных печей захватили рынки «плоского проката» - листовая сталь и более толстый стальной лист. В 1987 году Nucor приняла решение выйти на рынок плоского проката, все еще используя метод производства ДСП.

Конструкция
Схематический разрез ДСП. Три электрода (желтый), ванны расплавленной металла (золота), выпускной желоб слева, огнеупорный кирпич подвижной крыши, кирпичная оболочка и огнеупорная футеровкой чашеобразного под.

Электрическая дуговая печь используется для производства стало состоит из огнеупорный -lined сосуд, как правило, с водяным охлаждением в больших размерах, покрытый раздвижной крышей, и через которую один или несколько графитовых электродов ввести в печь. В основном печь разделена на три секции:

  • кожух, который состоит из боковых стенок и нижней стальной «чаши»;
  • под, который состоит из огнеупора, покрывающего нижнюю чашу;
  • крыша, которая может быть облицована огнеупором или иметь водяное охлаждение и может иметь форму секции сферы или в виде усеченного конуса (коническая секция). Свод также поддерживает огнеупорную дельту в центре, через которую проходит один или несколько электродов из графита

.

Под может быть полусферической формы или в выпускной печи с эксцентричным подом (см. Ниже) очаг имеет форму разрезанного пополам яйца. В современных плавильных цехах печь часто приподнимается над первым этажом, так что ковши и шлаковые котлы можно легко перемещать под любым концом печи. Отдельно от конструкции печи находится опора электродов и электрическая система, а также наклонная платформа, на которой стоит печь. Возможны две конфигурации: электродные опоры и откидная крыша с топкой, либо крепятся к приподнятой платформе.

Свод дуговой печи снят, показаны три электрода.

Типичная печь переменного тока питается от трехфазного источника питания и поэтому имеет три электрода. Электроды имеют круглое сечение и, как правило, сегменты с резьбовыми соединениями, так что по мере износа электродов можно добавлять новые сегменты. Дуга образуется между заряженным материалом и электродом, заряд нагревается как током, проходящим через заряд, так и лучистой энергией, выделяемой дугой. Температура электрической дуги достигает около 3000 ° C (5000 ° F), что приводит к тому, что нижние части электродов во время работы накаляются. Электроды автоматически поднимаются и опускаются с помощью системы позиционирования, которая может использовать либо электрические подъемники лебедки, либо гидроцилиндры. Система регулирования поддерживает приблизительно постоянный ток и потребляемую мощность во время плавления шихты, даже несмотря на то, что лом может перемещаться под электродами во время плавления. На плечах мачты, удерживающих электроды, могут быть либо тяжелые шины (которые могут быть полыми трубами с водяным охлаждением медными, по которым ток идет к зажимам электродов), либо быть «горячими рукавами», когда все рука несет ток, увеличивая эффективность. Горячие рукава могут быть изготовлены из плакированной медью стали или алюминия. Большие кабели с водяным охлаждением соединяют шинные трубки или плечи с трансформатором, расположенным рядом с печью. Трансформатор установлен в хранилище и охлаждается трансформаторным маслом с насосной циркуляцией, при этом масло охлаждается водой через теплообменники.

Печь построена на наклонной платформе, чтобы жидкую сталь можно было перелить в другую емкость для транспортировки. Операция наклона печи для разливки жидкой стали называется «выпуском». Первоначально все сталеплавильные печи имели выпускной желоб, закрытый огнеупорным материалом, который вымывался при наклоне печи, но часто современные печи имеют выпускное отверстие с эксцентриковым днищем (EBT) для уменьшения включения азота и шлак в жидкой стали. Эти печи имеют летку, которая проходит вертикально через под и кожух и расположена не по центру в узком «носу» овального очага. В закрытом состоянии он заполнен огнеупорным песком, например оливином. Современные установки могут иметь две оболочки с одним набором электродов, которые можно переносить между ними; одна оболочка предварительно нагревает лом, а другая используется для плавления. Другие печи на основе постоянного тока имеют аналогичное устройство, но имеют электроды для каждой оболочки и один комплект электроники.

В печах переменного тока обычно наблюдается рисунок горячих и холодных точек по периметру пода, причем холодные точки расположены между электродами. Современные печи устанавливают кислородно-топливные горелки в боковые стенки и используют их для подачи химической энергии в холодные точки, делая нагрев стали более равномерным. Дополнительная химическая энергия обеспечивается введением кислорода и углерода в печь; раньше это делалось через фурмы (полые низкоуглеродистые трубы) в шлаковой дверце, теперь это в основном осуществляется с помощью настенных устройств впрыска, которые объединяют кислородно-топливные горелки и системы впрыска кислорода или углерода в один блок.

Современная сталеплавильная печь среднего размера должна иметь трансформатор номиналом около 60000000 вольт-ампер (60 МВА), с вторичным напряжением от 400 до 900 вольт и вторичным током, превышающим 44000 ампер. В современном цехе такая печь могла бы производить 80 метрических тонн жидкой стали примерно за 50 минут от загрузки холодного лома до выпуска из печи. Для сравнения: кислородные печи могут иметь производительность 150–300 тонн на партию, или «нагрев», и могут производить тепло за 30–40 минут. Существуют огромные различия в деталях конструкции и эксплуатации печи в зависимости от конечного продукта и местных условий, а также текущих исследований по повышению эффективности печи. Самая большая печь для переработки только лома (с точки зрения веса выпуска и номинальной мощности трансформатора) - это печь постоянного тока, эксплуатируемая компанией Tokyo Steel в Японии, с весом выпускного отверстия 420 метрических тонн и питаемой от восьми трансформаторов 32 МВА для общей мощности 256 МВА.

Для производства тонны стали в электродуговой печи требуется примерно 400 киловатт-часов на короткую тонну или примерно 440 кВтч на метрическую тонну ; Теоретически минимальное количество энергии, необходимое для плавления тонны стального лома, составляет 300 кВт · ч (точка плавления 1520 ° C / 2768 ° F). Следовательно, 300-тонная ДСП мощностью 300 МВА потребует приблизительно 132 МВт-ч энергии для плавления стали, а «время включения» (время, в течение которого сталь плавится с помощью дуги) составляет примерно 37 минут. Электродуговое производство стали рентабельно только при обильном и надежном электроснабжении и хорошо развитой электросети. Во многих местах комбинаты работают в непиковые часы, когда у коммунальных предприятий есть избыточные генерирующие мощности, а цена на электроэнергию ниже.

Операция
Дуговая печь, разливающая сталь в небольшую тележку-ковш. Хранилище трансформатора можно увидеть в правой части изображения. Что касается масштаба, обратите внимание на оператора, стоящего на платформе слева вверху. Это фотография 1941 года, поэтому на ней нет обширной системы пылеулавливания, которая была бы у современной установки, а также на операторе нет каски или респиратора.

Металлолом доставляется на склад металлолома., расположенный рядом с плавильным цехом. Обычно лом бывает двух основных сортов: дробленый (белые товары, автомобили и другие предметы, изготовленные из аналогичной легкоплавкой стали) и тяжелый расплав (большие плиты и балки), а также некоторое железо прямого восстановления (DRI) или чугун для химического баланса. Некоторые печи плавят почти 100% DRI.

Лом загружается в большие ведра, называемые корзинами, с дверцами-раскладушками в качестве основания. Уложите лом в корзину, чтобы обеспечить хорошую работу печи; Тяжелый расплав кладется поверх легкого слоя защитного лоскута, поверх которого кладется еще лоскуток. Эти слои должны присутствовать в печи после загрузки. После загрузки корзина может перейти в подогреватель лома, который использует горячие отходящие газы для нагрева лома и рекуперации энергии, повышая эффективность установки.

Корзина для лома затем отправляется в плавильный цех, свод откидывается с печи, и в печь загружается лом из корзины. Зарядка - одна из самых опасных операций для операторов ДСП. Большое количество потенциальной энергии выделяется тоннами падающего металла; любой жидкий металл в печи часто вытесняется твердым скрапом вверх и наружу, и смазка и пыль на скрапе воспламеняются, если печь горячая, что приводит к взрыву огненного шара. В некоторых двустенных печах лом загружается во вторую оболочку, в то время как первая расплавляется, и предварительно нагревается отходящим газом из активной оболочки. Другими операциями являются непрерывная загрузка - предварительный нагрев скрапа на конвейерной ленте, которая затем выгружает скрап в саму печь, или загрузка скрапа из шахты, установленной над печью, при этом отходящие газы направляются через шахту. В другие печи можно загружать горячий (расплавленный) металл от других операций.

После загрузки свод откидывается над печью и начинается плавление. Электроды опускают на скрап, зажигают дугу, и электроды устанавливают так, чтобы они просверливали слой измельченного материала наверху печи. Для этой первой части операции выбираются более низкие напряжения, чтобы защитить крышу и стены от чрезмерного нагрева и повреждения от дуги. Когда электроды достигают тяжелого расплава у основания печи и дуги экранируются ломом, напряжение может быть увеличено, а электроды слегка приподняты, что удлиняет дуги и увеличивает мощность расплава. Это позволяет ванне расплавленного металла образовываться быстрее, сокращая время между выпусками. Кислород вдувается в металлолом, сжигая или разрезая сталь, а дополнительное химическое тепло вырабатывается настенными кислородно-топливными горелками. Оба процесса ускоряют расплавление лома. Сверхзвуковые сопла позволяют струям кислорода проникать сквозь вспенивающийся шлак и достигать жидкой ванны.

Важной частью сталеплавильного производства является образование шлака, который плавает на поверхности жидкой стали. Шлак состоит обычно из металла оксидов, и действует в качестве места для окисленных примесей, как термоодеяла (остановка чрезмерных потерь тепла), а также помогает снизить эрозию огнеупорная подкладки. Для печи с основными огнеупорами, которая включает в себя большинство печей для производства углеродистой стали , обычными шлакообразующими веществами являются оксид кальция (CaO, в виде обожженного известь ) и оксид магния (MgO, в форме доломита и магнезита ). Эти шлакообразователи либо загружают вместе с ломом, либо выдувают в печь во время плавки. Другим важным компонентом шлака EAF является оксид железа из стали, горящей с введенным кислородом. Позже при нагревании углерод (в форме кокса или угля ) вводится в этот слой шлака, вступая в реакцию с оксидом железа с образованием металлического железа и моноксида углерода газа, который затем вызывает пену шлака, обеспечивая более высокий термический КПД, а также лучшую стабильность дуги и электрический КПД. Покрытие из шлака также покрывает дуги, предотвращая повреждение свода и боковых стен печи из-за лучистого тепла.

После того, как начальная загрузка лома будет расплавлена, в печь можно загрузить еще одно ведро с ломом, хотя разработка ЭДП движется в сторону однозарядных конструкций. Процесс загрузки и плавления лома может повторяться столько раз, сколько необходимо для достижения требуемого теплового веса - количество загрузок зависит от плотности лома; Лом меньшей плотности означает больше зарядов. После того, как все загрузки лома полностью расплавлены, выполняются операции рафинирования для проверки и корректировки химического состава стали и перегрева расплава выше его температуры замерзания для подготовки к выпуску. Вводится больше шлакообразующих веществ, и в ванну вдувается больше кислорода, выжигая такие примеси, как кремний, сера, фосфор, алюминий, марганец и кальций, и удаление их оксидов в шлак. Удаление углерода происходит после того, как эти элементы сначала выгорят, так как они имеют большее сродство к кислороду. Металлы, которые имеют более низкое сродство к кислороду, чем железо, такие как никель и медь, не могут быть удалены посредством окисления и должны контролироваться только с помощью химии металлолома, например как введение железа прямого восстановления и чушкового чугуна, упомянутого ранее. Вспенивающийся шлак сохраняется повсюду и часто переливается через печь, чтобы выливаться из шлаковой двери в шлаковую яму. Отбор проб по температуре и отбор химических проб осуществляется с помощью автоматических копий. Кислород и углерод могут быть автоматически измерены с помощью специальных зондов, которые погружаются в сталь, но для всех остальных элементов «холодный» образец - небольшой затвердевший образец стали - анализируется на дуговом эмиссионном спектрометре.

После того, как температура и химический состав будут правильными, сталь выгружается в предварительно нагретый ковш путем наклона печи. В печах с простой углеродистой сталью, как только шлак обнаруживается во время выпуска, печь быстро наклоняется назад в сторону удаления шлака, сводя к минимуму вынос шлака в ковш. Для некоторых специальных марок стали, включая нержавеющую сталь, шлак также заливается в ковш для обработки в печи-ковше для извлечения ценных легирующих элементов. Во время выпуска некоторые добавки сплава вводятся в поток металла, и больше флюсов, таких как известь, добавляются в верхнюю часть ковша, чтобы начать образование нового слоя шлака. Часто в печи остается несколько тонн жидкой стали и шлака, чтобы образовалась «горячая пятка», которая помогает предварительно нагреть следующую загрузку лома и ускорить его плавление. Во время выпуска и после него печь «переворачивается»: дверца для шлака очищается от затвердевшего шлака, проверяются видимые огнеупоры и компоненты с водяным охлаждением на герметичность, а электроды проверяются на предмет повреждений или удлинения за счет добавления новых сегментов. ; по окончании врезки летка заполняется песком. Для 90-тонной печи средней мощности весь процесс обычно занимает около 60–70 минут от выпуска одной плавки до выпуска следующей (время отвода к выпуску).

Печь полностью очищается от стали и шлака на регулярной основе, чтобы можно было проводить осмотр огнеупоров и, при необходимости, более крупный ремонт. Поскольку огнеупоры часто изготавливаются из кальцинированных карбонатов, они чрезвычайно чувствительны к гидратации из воды, поэтому любые предполагаемые утечки из компонентов с водяным охлаждением рассматриваются чрезвычайно серьезно, помимо непосредственной озабоченности потенциальные паровые взрывы. Чрезмерный износ огнеупора может привести к прорывам, когда жидкий металл и шлак проникают через огнеупор и кожух печи и выходят в окружающие области.

Преимущества для производства стали

Использование ДСП позволяет производить сталь из 100% исходного металлолома. Это значительно снижает затраты энергии на производство стали по сравнению с первичным производством стали из руды.

Другим преимуществом является гибкость: в то время как доменные печи не могут сильно изменять свою производительность и могут оставаться в эксплуатации в течение многих лет, ЭДП можно быстро запускать и останавливать, что позволяет металлургическому заводу варьировать производство в зависимости от спроса.

Хотя в дуговых сталеплавильных печах обычно используется стальной лом в качестве основного сырья, если чугун из доменной печи или чугун прямого восстановления доступен с экономической точки зрения, их также можно использовать в качестве сырья для печи.

Поскольку ЭДП требуют большого количества электроэнергии, многие компании планируют свои операции так, чтобы воспользоваться преимуществами внепикового периода ценообразования на электроэнергию.

Типичная дуговая печь для производства стали является источником стали для мини-завода, из которых могут изготавливаться стержни или полосы. Мини-заводы могут располагаться относительно недалеко от рынков стальной продукции, поэтому требования к транспортировке меньше, чем для интегрированного завода, который обычно размещается рядом с гаванью для лучшего доступа к судоходству.

Проблемы

Хотя современная электродуговая печь является высокоэффективным переработчиком стального лома, работа электродугового цеха может иметь неблагоприятные экологические последствия. Большая часть капитальных затрат на новую установку будет потрачена на системы, предназначенные для снижения этих эффектов, которые включают:

  • кожухи для снижения высоких уровней шума
  • пылеуловитель для отходящих газов печи
  • производство шлака
  • Потребность в охлаждающей воде
  • Движение тяжелых грузовиков для лома, погрузочно-разгрузочных работ и продукции
  • Влияние производства электроэнергии на окружающую среду

Из-за очень динамичного качества нагрузки дуговых печей, мощность системы могут потребовать технических мер для поддержания качества электроэнергии для других потребителей; мерцание и гармонические искажения - частые побочные эффекты энергосистемы при работе дуговой печи.

Другие электродуговые печи
Обработка печи-ковша, разновидности электродуговой печи, используемой для поддержания жидкой стали в горячем состоянии

Для сталеплавильного производства дуга постоянного тока (DC) используются печи с одним электродом в своде и обратным током через проводящую футеровку днища или токопроводящие штыри в основании. Преимущество постоянного тока заключается в более низком расходе электродов на тонну произведенной стали, поскольку используется только один электрод, а также в меньшем количестве электрических гармоник и других подобных проблем. Размер дуговых печей постоянного тока ограничен допустимой токовой нагрузкой имеющихся электродов и максимально допустимым напряжением. Техническое обслуживание пода токопроводящей печи является узким местом при длительной эксплуатации дуговой печи постоянного тока.

На сталеплавильном заводе печь-ковш (LF) используется для поддержания температуры жидкой стали во время обработки после выпуска из ДСП или для изменения состава сплава. Ковш используется в первую очередь, когда в процессе выплавки стали происходит задержка. Печь-ковш состоит из огнеупорного свода, отопительной системы, и, когда это применимо, положение для инжекции газа аргона в нижнюю часть расплава для перемешивания. В отличие от печи для плавки лома, печь-ковш не имеет механизма наклона или загрузки лома.

Электродуговые печи также используются для производства карбида кальция, ферросплавов и других сплавов цветных металлов , а также для производства фосфора. Печи для этих услуг физически отличаются от сталеплавильных печей и могут работать в непрерывном, а не в периодическом режиме. В печах непрерывного процесса также можно использовать пастообразные печи, чтобы предотвратить перерывы при замене электродов. Такая печь известна как А, потому что концы электродов погружены в шлак / шихту, и дуга возникает через шлак между штейном штейном и электродом. Для сравнения, дуговая печь для производства стали - это дуга на открытом воздухе. Ключевым моментом является электрическое сопротивление, которое генерирует необходимое тепло: сопротивление в сталеплавильной печи - это атмосфера, а в a - шлак (или шихта) обеспечивает сопротивление. Жидкий металл, образующийся в любой печи, слишком проводящий, чтобы образовывать эффективное сопротивление тепловыделению.

Любители сконструировали множество дуговых печей, часто на основе комплектов для электродуговой сварки, содержащихся в кварцевых блоках или цветочных горшках. Несмотря на то, что эти простые печи неочищены, они могут плавить широкий спектр материалов, создавать карбид кальция и многое другое.

Методы охлаждения
Система охлаждения без давления

Небольшие дуговые печи можно адекватно охлаждать за счет циркуляции воздуха над конструктивными элементами кожуха и свода, но более крупные установки требуют интенсивного принудительного охлаждения для поддержания конструкции в пределах безопасной эксплуатации. Кожух и свод печи могут охлаждаться либо водой, циркулирующей по трубам, образующим панель, либо водой, распыляемой на элементы панели. Трубчатые панели можно заменить, когда они потрескались или достигли своего жизненного цикла термического напряжения. Распылительное охлаждение является наиболее экономичным и эффективным методом охлаждения. Оборудование для распылительного охлаждения можно заменять практически бесконечно; оборудование, которое прослужит 20 лет, является нормой. Однако в то время как трубчатая утечка сразу же обнаруживается в работающей печи из-за аварийных сигналов потери давления на панелях, в настоящее время не существует немедленного способа обнаружения утечки очень небольшого объема при охлаждении распылением. Обычно они прячутся за шлаковой оболочкой и могут гидратировать огнеупор в поде, что приводит к разрыву расплавленного металла или, в худшем случае, к паровому взрыву.

Плазменно-дуговая печь

Плазменно-дуговая печь (PAF) использует плазменные горелки вместо графитовых электродов. Каждая из этих горелок имеет кожух с соплом и осевыми трубками для подачи плазмообразующего газа (азот или аргон) и выгорающий цилиндрический графитовый электрод внутри трубки. Такие печи можно назвать печами PAM (Plasma Arc Melt); они широко используются в промышленности по плавке титана и аналогичных отраслях металлургической промышленности.

Вакуумно-дуговая переплавка

Вакуумно-дуговая переплавка (VAR) - это процесс вторичного переплава для вакуумного рафинирования и производства слитков с улучшенная химическая и механическая однородность.

В критических военных и коммерческих аэрокосмических приложениях инженеры по материалам обычно используют стали VIM-VAR. VIM означает вакуумно-индукционный переплав, а VAR - вакуумно-дуговый переплав. Стали VIM-VAR используются в качестве подшипников для реактивных двигателей, валов несущих винтов военных вертолетов, приводов закрылков для истребителей, зубчатых передач в трансмиссиях реактивных или вертолетных двигателей, опор или креплений для реактивных двигателей, хвостовых крюков реактивных двигателей и других ответственных применений.

Большинство марок стали плавят один раз, а затем разливают или разливают в твердую форму перед обширной ковкой или прокаткой до металлургической формы. Напротив, стали VIM-VAR проходят еще две плавки с высокой степенью очистки под вакуумом. После плавки в электродуговой печи и легирования в сосуде для обезуглероживания кислородом аргона стали, предназначенные для вакуумного переплава, разливают в изложницы. Затем затвердевшие слитки направляются в вакуумную индукционную плавильную печь. Этот процесс вакуумного переплава очищает сталь от включений и нежелательных газов, оптимизируя химический состав. Операция VIM возвращает эти твердые слитки в расплавленное состояние в вакууме, свободном от загрязнений. Для этого строго контролируемого плавления часто требуется до 24 часов. По-прежнему охваченный вакуумом, горячий металл течет из тигля печи VIM в гигантские формы для электродов. Типичный электрод имеет высоту около 15 футов (5 м) и может быть разного диаметра. Электроды затвердевают под вакуумом.

Для сталей VIM-VAR поверхность охлаждаемых электродов должна быть отшлифована для удаления неровностей поверхности и примесей перед следующей вакуумной переплавкой. Затем заземляющий электрод помещается в печь VAR. В печи VAR сталь постепенно плавится по капле в герметичной камере. Вакуумно-дуговая переплавка дополнительно удаляет застарелые включения, обеспечивая превосходную чистоту стали и удаляя такие газы, как кислород, азот и водород. Контроль скорости образования и затвердевания этих капель обеспечивает постоянство химического состава и микроструктуры по всему слитку VIM-VAR, что делает сталь более устойчивой к разрушению или усталости. Этот процесс доработки необходим для соответствия эксплуатационным характеристикам таких деталей, как вал несущего винта вертолета, привод закрылка военного реактивного самолета или подшипник реактивного двигателя.

Для некоторых коммерческих или военных применений стальные сплавы могут проходить только одну вакуумную переплавку, а именно VAR. Например, стали для корпусов твердотопливных ракет, шасси или торсионов для боевых машин обычно требуют одной вакуумной переплавки.

Вакуумно-дуговая переплавка также используется при производстве титана и других металлов, которые являются химически активными или требуют высокой чистоты.

См. Также
  • значок Инженерный портал
Ссылки
Дополнительная литература
  • J.A.T. Джонс, Б. Боуман, П.А. Лефранк, "Производство стали в электропечи", в "Производство, формование и обработка стали", R.J. Фруэн, редактор. 1998 г., Фонд AISE Steel: Питтсбург. п. 525–660.
  • Томас Коммерфорд Мартин и Стивен Лейди Коулз, История электричества, Нью-Йорк 1919, без ISBN, глава 13 «Электропечь», доступно в Интернет-архиве
Внешний ссылки
На Викискладе есть материалы, связанные с Дуговыми печами.

.

Последняя правка сделана 2021-05-18 11:19:44
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте