Особенности плавки черных металлов в индукционных печах. Назначение, принцип действия, конструкция, футеровка, виды и применение индукционной печи. Технологические процессы. Расчет теплового баланса печи. Характеристика их достоинств и недостатков.
Аннотация к работе
Она появилась лишь в годы второй мировой войны и в настоящее время представлена предприятиями полного и неполного цикла производства. Он объединяет два завода - полного цикла производства, использующего привозные железорудные концентраты из Костанайской области, и предельной металлургии, или неполного цикла производства, работающего на металлоломе. Запасы железной руды в Казахстане оценивается в 16,6 млрд. тонн, что составляет около 8 % всех мировых запасов, из них около 8800 млн. тонн разведано, подготовлено к эксплуатации. В 1992 году объем добычи железной руды в республике Казахстан составляет 23 млн. тонн. В предыдущие годы этот показатель был в два раза больше, при этом ежегодное производство окатышей составляло 10 млн. тонн, а концентратов - 40 млн. тонн.Все металлургические печи, применяемые в черной и цветной металлургии можно классифицировать по различным показателям. Нагревательные толкательные печи характеризуются противоточным движением нагреваемого металла и продуктов сгорания, а так же наличием в начале печи (со стороны посада металла) развитой не отапливаемой методической зоны. Дуговая печь состоит из рабочего пространства (собственно печи) с электродами и токо-подводами и механизмов, обеспечивающих наклон печи, удержание и перемещение электродов, и загрузку шихты. В таких печах электроэнергия превращается в тепловую, топливо здесь не нужно. Печи бывают дуговые, индукционные и печи сопротивления.Индукционная печь - это своего рода трансформатор, имеющий первичную и вторичную обмотки. Если по первичной обмотке электрический ток, то вокруг нее образуется электромагнитное поле, которое индуцирует вихревые токи во вторичной обмотке. Если в электромагнитное поле вместо вторичной обмотки поместить тигель с загруженным в него металлом, то вихревые токи будут возникать в металле.Поэтому к тиглю и к используемым футеровочным материалам предъявляются следующие требования: материал тигля должен быть «прозрачен» для электромагнитного поля, нагревающего металл. Тигель должен быть механически прочным в условиях воздействия высоких температур, большого металлостатического воздействия, значительных механических усилий, возникающих при наклонах печи, ударных нагрузках, возникающих при загрузке и осаждения шихты и чистке тигля. Материал тигля должен иметь малый коэффициент линейного (объемного) расширения для исключения возникновения трещин в тигле в условиях высокого значения градиента температур в стенке (до 30 тыс. /м) и для снижения термических напряжений в тигле. В настоящее время в практике изготовления индукционных тигельных печей (ИТП) используют следующие методы: 1) Набивку по шаблону непосредственно в печи, когда сваренный из листовой стали шаблон по форме внутренней поверхности тигля устанавливают на подине, точно на оси печи, порошкообразные огнеупорные массы засыпают в зазор между индуктором и шаблоном, и послойно трамбуют пневматической или электрической трамбовкой. 2) Изготовление футеровки внепечным методом: тигли прессуют, трамбуют или формуют в специальных разборных пресс-формах, затем тигли устанавливают в индуктор печи и засыпают боковое пространство порошкообразным огнеупорным материалом, что предупреждает прорыв жидкого металла к индуктору через сквозные трещины, которые могут образоваться в предварительно обожженных тиглях.Расплавленный металл в индукционной тигельной печи обжимается с электромагнитным полем. В средней по высоте части цилиндрического тигля, где не сказывается краевой эффект, силы электродинамического взаимодействия индукционного тока и магнитного поля индуктора направлены радиально к оси цилиндра и убывают от максимального значения на поверхности до нуля на оси. Тигельная печь представляет собой относительно короткую электромагнитную систему (отношение высоты загрузки к диаметру редко превосходит 1,5), поэтому электродинамические силы направлены строго радиально только в средней по высоте части тигля. Ближе к верхнему и нижнему краям тигля, где магнитное поле искажается, и линии его не идут параллельно оси, радиальная составляющая электродинамических сил уменьшается. Под действием такой системы сил, металл в средней части тигля перетекает от периферии к оси, затем по оси тигля выжимается вверх к зеркалу ванны и вниз ко дну тигля.Индукционная печь - часть индукционной установки, включающая в себя: индуктор, каркас, камеру для нагрева или плавки, вакуумную систему, механизмы наклона печи или перемещения нагреваемых изделий в пространстве и др. Индукционная тигельная печь (ИТП), которую иначе называют индукционной печью без сердечника, представляет собой плавильный тигель, обычно цилиндрической формы, выполненный из огнеупорного материала и помещенный в полость индуктора, подключенного к источнику переменного тока. интенсивная электродинамическая циркуляция расплава в тигле, обеспечивающая быстрое плавление мелкой шихты, отходов, выравнивание температуры по объему ванны и отсутствие местных перегревов, гарантирующая получение многокомпонентных сплавов, однородных по химичес
План
Содержание
Введение
1. Виды печей
2. Основная часть
2.1 Конструкция печи
2.2 Описание технологического процесса
2.3 Устройства ТСУ (топливо - сжигающие устройства)
2.4 Применение печи
3. Расчет теплового баланса печи
Заключение
Список использованных источников
Введение
Черная металлургия - сравнительно молодая отрасль тяжелой промышленности Казахстана. Она появилась лишь в годы второй мировой войны и в настоящее время представлена предприятиями полного и неполного цикла производства. Они дают чугун, сталь, изделия проката и ферросплавы. Крупнейшее предприятие черной металлургии республики - Карагандинский металлургический комбинат в г. Темиртау. Он объединяет два завода - полного цикла производства, использующего привозные железорудные концентраты из Костанайской области, и предельной металлургии, или неполного цикла производства, работающего на металлоломе. Комбинат выпускает чугун, сталь, трубы, рельсы, тонколистовое железо. Важной отраслью черной металлургии Казахстана является добыча и обогащение железных руд на Соколовско-Сарбайское (город Рудный) Качарском горно-обогатительных комбинатах в Костанайской области. Отсюда концентраты железных руд миллионами тонн отправляются в Темиртау и Магнитогорск.
Запасы железной руды в Казахстане оценивается в 16,6 млрд. тонн, что составляет около 8 % всех мировых запасов, из них около 8800 млн. тонн разведано, подготовлено к эксплуатации. Около 90 % железной руды сосредоточено в Тургайской области Северного Казахстана, Остальная часть находится в Центральном Казахстане.
В 1992 году объем добычи железной руды в республике Казахстан составляет 23 млн. тонн. В предыдущие годы этот показатель был в два раза больше, при этом ежегодное производство окатышей составляло 10 млн. тонн, а концентратов - 40 млн. тонн.
Основная часть добываемой железной руды (65 %) экспортируется из республики, в основном в Россию. Внутренними потребителями продукции железорудной промышленности республики является Карагандинский металлургический комбинат, Ермаковский и Актюбинский ферросплавные заводы.
Железорудная промышленность Казахстана представлена крупными предприятиями республики: Соколовско-Сарбайским горно-производственным объединением, Лисаковским горно-обогатительным комбинатом и Атасуйским рудоплавлением.
Разработка железорудных месторождений ведется, главным образом, в Костанайской области (Соколовское, Сарбайское и Качарское месторождения, разрабатываемые Соколовско-Сарбайским горно-производственным объединением (г. Рудный Костанайская область).
Железная руда этих месторождений является довольно богатой (среднее содержание железа 35-74%).
На Лисаковском горно-обогатительном комбинате (г. Лисаковск, Костанайская область) ежегодно добывалось 10,5 млн. тонн руды и производилось 6,1 млн. тонн концентратов. В связи с уменьшением содержанием железа в руде Лисаковского месторождения бурых железняков, спрос на концентраты комбината падает. В результате реконструкции Карагандинского металлургического комбината, переходящего на переработку высококачественных магнетитовых руд, производительность Лисаковского горно-обогатительного комбината, вероятно, будет снижаться.
Атасуйское рудоплавление (г. Атасу, Жезказганская область) добывает богатые магнетитовые и гематитовые руды из железомарганцевых месторождений Жезказганской области. Будущее комбината во многом зависит от реконструкции и расширении шахты на месторождении Западный Каражал, что позволит увеличить его производительность до 6 млн. тонн руды и 3,8 млн. тонн концентратов в год.
В Казахстане имеется примерно 17 % марганцевых руд СНГ, что составляет около 600 млн. тонн. В основном, запасы марганцевой руды сосредоточены на месторождении Западный Каражал, Ушкатын-3 и Большой Китай (Жезказганская область).
Годовая добыча марганцевых руд в республике достигает 0,5 млн. тонн. Основная добыча марганцевой руды в Казахстане производится Жездинским рудоплавлением (г. Жезды, Жезказганская область). Попутная добыча марганцевой руды осуществляется Атасуйским рудоплавлением и Жайремским горно-обогатительным комбинатом (г. Жайрем, Жезказганская область).
Около половины, добываемой в Казахстане руды, перерабатывается на Жездинской обогатительной фабрике, выпускающей концентрат с содержанием 33-39 % марганца. При этом руда с низким содержанием железа (не более 5 % железа) перерабатывается для получения марганцевого концентрата, из которого производят металлический марганец, низкоуглеродистый и чистый ферромарганец. Руда с более высоким содержанием железа используется для производства силикомарганца. Потребителями продукции предприятия являются Аксуйский ферросплавный завод (г. Аксу, Павлодарская область) и металлургические заводы России.
В Казахстане отсутствует собственное ферромарганцевое производство. Внутренние потребности республики в ферромарганцевых сплавах удовлетворяются за счет поставок из Украины. В перспективе намечается создание производства марганцевых ферросплавов, которое станет одним из приоритетных направлений экспортного производства республики.
Количество и качество запасов хромовой, руды в республике могут обеспечить прекрасные позиции для Казахстана на мировом рынке хрома и сплавов. Разведанные запасы хромитов в республике по количеству уступают лишь ЮАР, а по качеству (содержание окиси хрома в руде колеблется от 10 до 60 %) являются лучшими в мире. От общих запасов в СНГ запасы хромовой руды в Казахстане составляют 95 %.
В 1992 году добыча хромовой руды в республике достигла 3,7 млн. тонн, при этом значительная часть добываемого сырья экспортируется. Добыча и обогащение хромитов производится в Донском горно-обогатительным комбинатом (г. Хромтау, Актюбинская область).
Положение хромоворудной промышленности, вероятно, улучшится в связи объединением всех трех предприятий республики, осуществляющих добычу и переработку хромосодержащего сырья корпорацию "Казхром" и ее передачей в иностранное управление.
В отраслевой структуре черной металлургии наибольший удельный вес занимает металлургическое производство, которое специализировано, в основном, на изготовлении различных видов листового проката (88 % общего выпуска проката черных металлов в республике), ферросплавное производство - на выпуск ферросилиция и феррохрома (соответственно 59 и 84 % от общего производства ферросплавов в республике).
Металлургическое производство черной металлургии Казахстана представлено тремя предприятиями: Карагандинским металлургическим комбинатом, Актюбинским и Ермаковским заводами ферросплавов.
Высокая степень комбинирования производства достигнута на Карметкомбинате, включающим все основные и смежные пределы предприятия полного цикла с развитой производственной инфраструктурой. Комбинат работает, в основном, на концентратах Лисаковского, Соколовско-Сарбайского комбинатов, железных и железомарганцевых руд Атасуйского рудоплавление и др.
Вероятно, можно ожидать еще более эффективных показателей работы отрасли в связи с передачей корпорации «Казхром» в управление японской компанией «Джапан Хром».