Электродуговая печь - Electric arc furnace
Электрическая дуговая печь ( ДСП ) представляет собой печь , которая нагревает материал , при помощи электрической дуги .
Промышленные дуговые печи варьируются по размеру от небольших агрегатов мощностью около одной тонны (используемых в литейных цехах для производства чугуна ) до агрегатов массой около 400 тонн, используемых для вторичного производства стали . Дуговые печи, используемые в исследовательских лабораториях и стоматологами, могут иметь емкость всего несколько десятков граммов. Температура в промышленных электродуговых печах может достигать 1800 ° C (3300 ° F), в то время как лабораторные блоки могут превышать 3000 ° C (5400 ° F).
В электродуговых печах загруженный материал (материал, вводимый в печь для нагрева, не путать с электрическим зарядом ) непосредственно подвергается воздействию электрической дуги, и ток от выводов печи проходит через загруженный материал. Дуговые печи отличаются от индукционных , в которых шихта нагревается вихревыми токами .
История
В 19 веке некоторые люди использовали электрическую дугу для плавления железа . Сэр Хэмфри Дэви провел экспериментальную демонстрацию в 1810 году; сварку исследовал Пепис в 1815 г .; Пинчон попытался создать электротермическую печь в 1853 году; а в 1878–1879 годах 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 фосфора .
Другие электродуговые печи были разработаны Полем Эру из Франции на коммерческом предприятии, основанном в Соединенных Штатах в 1907 году. Братья Сандерсон основали компанию Sanderson Brothers Steel Co. в Сиракузах, Нью-Йорк, установив первую электродуговую печь в США. Эта печь сейчас выставлена на Вокзальной площади в Питтсбурге, штат Пенсильвания.
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 . Электрическая печь Stassano является типом дуги печи , которая обычно вращается , чтобы смешать ванну. Печи Girod аналогична печи Эры .
В то время как ЭДП широко использовались во время Второй мировой войны для производства легированных сталей, производство стали в электросталеплавильном производстве начало расширяться только позже. Низкие капитальные затраты на мини-завод - около 140–200 долларов США на тонну годовой установленной мощности по сравнению с 1000 долларов США на тонну годовой установленной мощности для металлургического комбината - позволили быстро создать заводы в разоренной войной Европе. а также позволили им успешно конкурировать с крупными производителями стали США , такими как Bethlehem Steel и US Steel , за дешевый «сортовой прокат» из углеродистой стали ( конструкционная сталь , пруток и пруток, проволока и крепежные детали ) на рынке США. .
Когда Nucor - в настоящее время один из крупнейших производителей стали в США - решила выйти на рынок сортового проката в 1969 году, они решили запустить мини-завод со сталеплавильной печью с ЭДП, за которым 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» - листовой стали и более толстого стального листа. В 1987 году Nucor приняла решение выйти на рынок плоского проката, все еще используя метод производства ЭДП.
Строительство
Электродуговая печь, используемая для выплавки стали, состоит из корпуса с огнеупорной футеровкой, обычно с водяным охлаждением в больших размерах, покрытого выдвижной крышей и через который один или несколько графитовых электродов входят в печь. В основном печь разделена на три секции:
- оболочки , которая состоит из боковых стенок и нижней сталь «чаши»;
- пода , который состоит из огнеупорного материала, что линии нижней чаши;
- крыши , которые могут быть с огнеупорной футеровкой или водяным охлаждением, и могут быть выполнены в виде секции шара , или в виде усеченного конуса (коническая секция). Крыша также поддерживает огнеупорную дельту в центре, через которую входят один или несколько графитовых электродов.
Под может быть полусферической формы или в печи с эксцентриковым 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.
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 излучательной энергией, выделяемой дугой. Температура электрической дуги достигает примерно 3000 ° C (5400 ° 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 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 медными трубами с водяным охлаждением, по которым ток идет к зажимам электродов), либо быть «горячими рукавами», когда ток проходит по всей руке, что увеличивает эффективность. Горячие руки могут быть изготовлены из стали, плакированной медью, или из 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), чтобы уменьшить включение азота и шлака в жидкую сталь. Эти печи имеют летку, которая проходит вертикально через под и кожух и расположена не по центру узкого «носа» 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 постоянном токе имеют аналогичное устройство, но имеют электроды для каждой оболочки и один комплект электроники.
Печи переменного тока обычно имеют 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, что делает нагрев стали более равномерным. Дополнительная химическая энергия обеспечивается введением кислорода и углерода в печь; раньше это делалось с помощью фурм (полых труб из мягкой стали ) в дверце для шлака, теперь это в основном осуществляется с помощью настенных блоков впрыска, которые объединяют кислородно-топливные горелки и системы впрыска кислорода или углерода в один блок.
Современная сталеплавильная печь среднего размера будет иметь трансформатор мощностью около 60 000 000 вольт-ампер (60 МВА) с вторичным напряжением от 400 до 900 вольт и вторичным током, превышающим 44 000 ампер. Ожидается, что в современном цехе такая печь будет производить 80 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, предназначенная только для металлолома (с точки зрения веса выпуска и номинальной мощности трансформатора), - это печь постоянного тока, эксплуатируемая Tokyo Steel в Японии, с весом выпускного отверстия 420 тонн и питаемая от восьми трансформаторов 32 МВА на общую мощность 256 МВА.
Плотность энергии
Для производства тонны стали в электродуговой печи требуется приблизительно 400 киловатт-часов (1,44 гигаджоулей ) на короткую тонну или около 440 кВтч (1,6 ГДж) на тонну ; теоретическое минимальное количество энергии, необходимое для плавления тонны стального лома, составляет 300 кВтч (1,09 ГДж) (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 наличии обильного и надежного электричества и хорошо развитой электросети. Во многих местах комбинаты работают в непиковые часы, когда у коммунальных предприятий есть избыточные мощности по выработке электроэнергии, а цена на электроэнергию ниже. Это очень выгодно по сравнению с потреблением энергии при мировом производстве стали всеми методами, которое оценивается примерно в 20 ГДж на тонну (1 гигаджоуль равен примерно 270 кВтч).
Операция
Металлолом доставляется на склад металлолома, расположенный рядом с плавильным цехом. Лом обычно бывает двух основных сортов: измельченный ( белые товары , автомобили и другие предметы, изготовленные из аналогичной легкой стали) и тяжелый расплав (большие плиты и балки), а также некоторое количество железа прямого восстановления (DRI) или чушкового чугуна для химического баланса. Некоторые печи плавят почти 100% DRI.
Лом загружается в большие ведра, называемые корзинами, с дверцами типа «раскладушка» 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 к предварительному нагревателю лома, который использует горячие отходящие газы печи для нагрева лома и рекуперации энергии, повышая эффективность установки.
Затем корзина для лома отправляется в плавильный цех, свод снимается с печи и в печь загружается лом из корзины. Зарядка - одна из самых опасных операций для операторов ДСП. Тонны падающего металла выделяют много потенциальной энергии ; любой жидкий металл в печи часто вытесняется твердым скрапом вверх и наружу, а жир и пыль на скрапе воспламеняются, если печь горячая, что приводит к извержению 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 опускаются на скрап, зажигается дуга, и затем электроды устанавливаются так, чтобы врезаться в слой измельченного материала в верхней части 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 расплава формироваться быстрее, сокращая время отвода к выпуску. Кислород вдувается в металлолом, сжигая или разрезая сталь, а дополнительное химическое тепло обеспечивается настенными кислородно-топливными горелками. Оба процесса ускоряют расплавление лома. Сверхзвуковые сопла позволяют струям кислорода проникать во вспенивающийся шлак и достигать жидкой ванны.
Важной частью сталеплавильного производства является образование шлака , который плавает на поверхности жидкой стали. Шлак обычно состоит из оксидов металлов и действует как место назначения для окисленных примесей, как тепловой покров (останавливающий чрезмерные потери тепла) и помогающий уменьшить эрозию огнеупорной футеровки. Для печи с основными огнеупорами, которая включает в себя большинство печей для производства углеродистой стали , обычными шлакообразователями являются оксид кальция (CaO в виде негашеной извести ) и оксид магния (MgO в форме доломита и магнезита ). Эти шлакообразователи либо загружаются вместе с ломом, либо выдуваются в печь во время плавки. Еще одним важным компонентом шлака ДСП является оксид железа из стали, сжигаемой с введенным кислородом. Позже при нагревании в этот слой шлака вводится углерод (в виде кокса или угля ), который вступает в реакцию с оксидом железа с образованием металлического железа и газообразного монооксида углерода , который затем вызывает вспенивание шлака , обеспечивая более высокий термический КПД , и лучшая стабильность дуги и электрический КПД . Покрытие из шлака также покрывает дуги, предотвращая повреждение свода печи и боковых стенок из-за лучистого тепла.
После того, как начальная загрузка лома будет расплавлена, в печь можно загрузить еще одно ведро лома, хотя разработка ЭДП движется в сторону однозарядных конструкций. Процесс загрузки и расплавления лома можно повторять 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, проводятся 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 примеси, такие как кремний , сера , фосфор , алюминий , марганец и кальций , и удаляя их оксиды 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 путем окисления и должны контролироваться только химическим составом лома, например введением железа прямого восстановления и 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 других элементов «холодный» образец - небольшой затвердевший образец стали - анализируется на дуговом эмиссионном спектрометре .
Как только температура и химический состав будут правильными, сталь выгружается в предварительно нагретый ковш путем наклона печи. Для печей с простой углеродистой сталью, как только шлак обнаруживается во время выпуска, печь быстро наклоняется назад в сторону удаления шлака, сводя к минимуму унос 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, добавляется 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 и после выпуска 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 регулярно полностью опорожняется от стали и шлака, чтобы можно было провести осмотр огнеупоров и, при необходимости, провести 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 непосредственного беспокойства о потенциальных паровых взрывах . 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 сталеплавильного производства
Использование ЭДП позволяет производить сталь из 100% исходного металлолома. Это значительно снижает затраты энергии на производство стали по сравнению с первичным производством стали из руды.
Еще одним преимуществом является гибкость: хотя 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 сталелитейному заводу изменять производство в соответствии с потребностями.
Хотя в дуговых сталеплавильных печах в качестве основного сырья обычно используется стальной лом, если чугун из доменной печи или чугун прямого восстановления доступен с экономической точки зрения, его также можно использовать в качестве сырья для печи.
Поскольку ЭДП требуют большого количества электроэнергии, многие компании планируют свои операции, чтобы воспользоваться преимуществами ценообразования на электроэнергию в непиковые периоды .
Типичная дуговая печь для производства стали является источником стали для мини-завода, который может производить пруток или полосу. Мини-заводы могут быть расположены относительно близко к рынкам стальной продукции, поэтому требования к транспортировке меньше, чем для интегрированного завода, который обычно размещается рядом с гаванью для лучшего доступа к судоходству.
Производство стали в электродуговых печах приводит к снижению выбросов диоксида углерода примерно на 0,6 тонны CO 2 на тонну произведенной стали, что значительно ниже, чем при традиционном производственном процессе с использованием доменных печей и кислородной печи.
Проблемы
Хотя современная электродуговая печь является высокоэффективным переработчиком стального лома , работа электродугового цеха может иметь неблагоприятные последствия для окружающей среды. Большая часть капитальных затрат на новую установку будет потрачена на системы, предназначенные для уменьшения этих эффектов, которые включают:
- Корпуса для снижения высокого уровня 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 энергосистемам могут потребоваться технические меры для поддержания качества электроэнергии для других потребителей; мерцание и гармонические искажения являются обычными побочными эффектами энергосистемы при работе дуговой печи.
Электродуговые печи прочие
Для выплавки стали используются дуговые печи постоянного тока (DC) 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 возникает задержка. Печь-ковш состоит из огнеупорного свода, системы обогрева и, если применимо, устройства для впрыскивания газообразного аргона в нижнюю часть расплава для перемешивания. В отличие от печи для плавки лома, печь-ковш не имеет механизма наклона или загрузки металлолома.
Электродуговые печи также используются для производства карбида кальция , ферросплавов и других цветных сплавов , 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 могут использоваться пастообразные электроды Содерберга, чтобы предотвратить прерывания из-за замены электродов. Такая печь известна как печь с погруженной дугой , поскольку концы электродов погружены в шлак / шихту, и дуга возникает через шлак между 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, в то время как в печи с подводной дугой 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 являются сырыми, они могут плавить широкий спектр материалов, создавать карбид кальция и многое другое.
Способы охлаждения
Небольшие дуговые печи можно адекватно охлаждать за счет циркуляции воздуха над конструктивными элементами кожуха и свода, но для более крупных установок требуется интенсивное принудительное охлаждение для поддержания конструкции в безопасных рабочих пределах. Кожух и свод печи могут охлаждаться либо водой, циркулирующей по трубам, образующим панель, либо водой, распыляемой на элементы панели. Трубчатые панели могут быть заменены, 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 вырыву расплавленного металла или, в худшем случае, к паровому взрыву.
Плазменная дуговая печь
В плазменно-дуговой печи (PAF) вместо графитовых электродов используются плазменные горелки. Каждая из этих горелок имеет кожух с соплом и осевыми трубками для подачи плазмообразующего газа (азота или аргона) 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 металлообработки.
Вакуумно-дуговый переплав
Вакуумно-дуговый переплав (VAR) - это вторичный процесс переплава для вакуумного рафинирования и производства слитков с улучшенной химической и механической однородностью.
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 для 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 сложных приложений.
Большинство марок стали плавят один раз, а затем разливают или разливают в твердую форму перед обширной ковкой или прокаткой до металлургически приемлемой 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 загрязняющих веществ. Для этого строго контролируемого плавления часто требуется до 24 часов. Все еще охваченный вакуумом, чугун перетекает 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 загрязнений 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, делая сталь более устойчивой к разрушению или усталости. Этот процесс доработки необходим для соответствия эксплуатационным характеристикам таких деталей, как вал винта вертолета, привод закрылков 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-дуговый переплав также используется в производстве титана и других металлов, которые являются химически активными или требуют высокой чистоты.
Смотрите также
использованная литература
дальнейшее чтение
- Дж.Т. Джонс, Б. Боуман, П.А. Лефранк, «Сталеплавильное производство в электропечи», в «Производство, формование и обработка стали» , Р.Дж. 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
внешние ссылки
- Признание первого литейного завода историческим памятником
- Самодельная малогабаритная дуговая печь с использованием сварщика (осторожно с экспериментами!)
- Модуль «Электродуговая печь» на сайте steeluniversity.org , включая полностью интерактивное моделирование.
- Модели процессов демонстрируют работу и управление ДСП (MPC)
- Видео на YouTube о небольшой печи EAF в Новой Зеландии