Выплавка стали в индукционных печах

В индукционных печах для выплавки металла используется тепло, которое выделяется в металле за счет возбуждения в нем электрического тока переменным магнитным полем. Источником электромагнитного поля в индукционной печи служит индуктор. Проводящая электрический ток шихта, помещенная в тигель печи, подвергается воздействию магнитного переменного поля, возникающего от индуктора, нагревается вследствие теплового воздействия вихревых токов, наводимых в металлической шихте. После расплавления металл в индукционной печи непрерывно циркулирует под действием электродинамических эффектов вызванных отталкивающими усилиями между индуктором и садкой и сжимающими усилиями между токоподводящими слоями садки. Электродинамические силы имеют радиальное направление к оси тигля с наибольшей величиной создаваемого ими давления на середине высоты тигля. Таким образом, жидкий металл непрерывно вытесняется из области с высоким давлением в пространство с низким давлением вдоль оси тигля в направлениях к подине и поверхности, т. е. возникает циркуляция.

Индукционная печь (рис. 8) состоит из огнеупорного тигля, помещенного в индуктор. Индуктор представляет, собой соленоид, выполненный из медной водоохлаждаемой трубки. Ток к индуктору подается гибкими кабелями. Воду для охлаждения подводят резиновыми шлангами. Вся печь заключена в металлический кожух. Сверху тигель закрывается сводом. Для слива металла печь может наклоняться в сторону сливного носка.

Поскольку плавка в индукционной печи протекает очень быстро, шихта для нее используется, как правило, из высококачественного металлолома известного состава. Перед плавкой проводится точный расчет шихты по содержанию углерода, серы и фосфора, а также легирующих элементов.

	1 - медная трубка, охлаждаемая водой; 2 - обмотка из медной трубки; 3 - огнеупорный тигель; 4 - корка твёрдого шлака; 5 - расплавленный металл
Рис. 8 - Индукционная печь высокой частоты

Шихту загружают в тигель таким образом, чтобы она плотно заполняла весь объем тигля. После загрузки шихты включают ток на полную мощность. По мере проплавления шихты подгружают оставшуюся часть. Затем на поверхность металла загружают шлакообразующую смесь, состоящую из извести, магнезитового порошка и плавикового шпата. В процессе плавки шлак раскисляют добавками порошка кокса и молотого раскислителя. По ходу плавки добавляют легирующие материалы. Металл раскисляют кусковыми ферросплавами и в конце плавки алюминием.

В индукционных печах выплавляют, как правило, стали и сплавы сложного химического состава. Крупные печи (вместимостью >6 т) питаются токами промышленной частоты 50 Гц, малые промышленные и экспериментальные печи требуют применения токов высокой частоты (500-10000 Гц).

По сравнению с дуговыми электропечами индукционные печи имеют ряд преимуществ: отсутствие электродов и электрических дуг - позволяет получать стали и сплавы с низким содержанием углерода и газов; плавка характеризуется низким угаром легирующих элементов; высоким электрическим к. п. д. и возможностью точного регулирования температуры металла.