Материалът за зареждане е най-големият променлив разход при индукционното топене — и променливата, която най-пряко влияе върху скоростта на топене, консумацията на енергия и качеството на метала. Внимателно управляваната програма за зареждане може да намали консумацията на енергия с 10-15% и да подобри скоростта на топене със сравнима сума, в сравнение със зареждането на какъвто и да е наличен скрап.
MONTE INTELLIGENCE предоставя препоръки за шихта като част от доставката на индукционни пещи. Тази статия разглежда принципите за избор, подготовка и управление на шихтата за индукционно топене на чугун и стомана.
Шахтовият материал за индукционно топене се разделя на няколко категории: връщания от леярната (врати, щрангове и отливки от собствената дейност на леярната), закупен стоманен скрап (от търговци на скрап, обикновено сортиран по клас), чугун (чист чугун от доменна пещ или директно редуциране) и легиращи добавки (феросплави, науглерождатели и други материали, добавени за регулиране на химичния състав).
Идеалната шихта е смес, която осигурява целевия химичен състав с минимална корекция, топи се равномерно без образуване на мостове и струва най-малко на тон течен метал. Постигането на този идеал изисква балансиране на металургичните свойства и цената на всеки компонент на шихтата.
Разпределението на размера на шихтата е от значение за ефективността на топене в индукционни пещи. Механизмът на индукционно нагряване – вихрови токове, генерирани от променливото магнитно поле – прониква в шихтата до дълбочина, наречена референтна дълбочина, която зависи от честотата и електрическите свойства на материала на шихтата. За желязо при 1000 Hz референтната дълбочина е приблизително 7 mm. Нагряването се осъществява предимно в този повърхностен слой и след това топлината се отвежда във вътрешността.
Заряд, състоящ се от големи, плътни парчета - например стоманени щанци с диаметър 200 мм - се нагрява само в рамките на 7 мм от повърхността, докато топлината се отведе до центъра. Повърхността може да се стопи, докато центърът е все още студен, което води до образуване на мостове, при които частично разтопено парче образува арка през пещта, която блокира останалата част от шихтата да се спусне в стопилката. Заряд с различни размери - от нарязан скрап с размер 10 мм до скрап с размер 150 мм - се утаява по-равномерно в пещта и се топи по-ефективно, защото по-малките парчета запълват празнините между по-големите парчета и увеличават ефективното съотношение повърхност-обем.
Чистотата на шихтата е от решаващо значение за качеството на метала и живота на футеровката на пещта. Ръждата (железен оксид) увеличава обема на шлаката, консумира енергия (редуцирането на Fe2O3 до Fe изисква въглерод и енергия) и атакува силициевата футеровка (FeO е флюс за силициеви огнеупорни материали, намалявайки живота на футеровката). Маслото и мазнините върху шихтата произвеждат дим по време на топенето - проблем с околната среда в цеха и емисиите - и могат да внесат водород в метала, причинявайки порьозност в отливките. Пясъкът и мръсотията върху шихтата увеличават обема на шлаката, без да допринасят за извличаем метал.
Предварителното нагряване на шихтата е техника, използвана в по-големи индукционни пещи (над около 5 тона) за подобряване на ефективността. Предварителното нагряване на шихтата до 400-600°C преди зареждане премахва влагата (елиминирайки риска от парни експлозии, ако мократа шихта влезе в контакт със стопената вана), изгаря масло и органични замърсители (намалявайки отделянето на дим и водород) и намалява електрическата енергия, необходима в пещта (предварителният нагревател използва по-евтин природен газ, а не електричество). Предварителният нагревател на шихтата може да намали общите разходи за топене с 5-10% в зависимост от относителните цени на природния газ и електричеството.
Последователността на зареждане влияе върху скоростта на топене и безопасността. Първото зареждане в студена пещ трябва да бъде от по-малки парчета, които се опаковат добре по стените и осигуряват добро свързване със серпентината – те се нагряват по-бързо и спомагат за равномерното затопляне на облицовката на пещта до желаната температура. След като се образува течна локва, могат да се добавят по-големи парчета, защото течният метал около тях подобрява свързването. Крайното зареждане трябва да оставя достатъчно свободно пространство (разстоянието от повърхността на стопилката до горната част на тигела) за разбъркване и за добавяне на легиращи елементи.
Образуването на мостове е оперативен проблем, с който се е сблъсквала всяка индукционна топилна пещ. Парче шихта образува мост през диаметъра на пещта над стопилката, предотвратявайки спускането на шихтата отгоре в стопилката. Стопилката отдолу продължава да се нагрява и може да прегрее до температури, които увреждат огнеупорната облицовка. Предотвратяването на образуването на мостове изисква правилно оразмеряване на шихтата (без парче, по-голямо от около една трета от диаметъра на пещта), внимателно зареждане (без нито едно голямо парче, изпускано плоско) и внимателно наблюдение по време на цикъла на топене.
За леярните, които топят множество сплави, кръстосаното замърсяване между сплавите представлява риск за качеството. Пещ, която току-що е разтопила ковък чугун (съдържащ магнезий) и след това е заредена със скрап от сив чугун (който не би трябвало да съдържа магнезий), може да доведе до отливки с несъответстващи спецификации, ако футеровката е запазила магнезий от предишното плавление. Решението е или специални пещи за всяка група сплави, или цялостно почистване на пещта между смяната на сплавите, включително остъргване на футеровката за отстраняване на полепналия метал и шлака.
MONTE INTELLIGENCE предлага консултации относно шихтовия материал като част от нашите проекти за индукционни пещи, включително спецификация на скрапа, оптимизация на шихтовия микс и интеграция на предварителния подгревател.
За препоръки относно шихтов материал за вашата леярна, свържете се с helenxu@cnlymonte.com.
