Плавильно-разливочный ковш с индукционным нагревом
Приведены результаты разработки переносного плавильно-разливочного модуля. Показана принципиальная возможность создания агрегатов ковш-печь с индукционным нагревом для плавки, обработки и транспортировки жидкой стали. Results of development of a portable melting-pouring module are given. The princip...
Saved in:
| Published in: | Современная электрометаллургия |
|---|---|
| Date: | 2010 |
| Main Authors: | , , , , , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2010
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/96070 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Плавильно-разливочный ковш с индукционным нагревом / В.А. Шаповалов, Ф.К. Биктагиров, А.П. Игнатов, В.И. Колесниченко, О.В. Карускевич, Ю.А. Никитенко, В.В. Якуша, А.В. Гнатушенко, А.Н. Гниздыло // Современная электрометаллургия. — 2010. — № 1 (98). — С. 37-39. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859711652734173184 |
|---|---|
| author | Шаповалов, В.А. Биктагиров, Ф.К. Игнатов, А.П. Колесниченко, В.И. Карускевич, О.В. Никитенко, Ю.А. Якуша, В.В. Гнатушенко, А.В. Гниздыло, А.Н. |
| author_facet | Шаповалов, В.А. Биктагиров, Ф.К. Игнатов, А.П. Колесниченко, В.И. Карускевич, О.В. Никитенко, Ю.А. Якуша, В.В. Гнатушенко, А.В. Гниздыло, А.Н. |
| citation_txt | Плавильно-разливочный ковш с индукционным нагревом / В.А. Шаповалов, Ф.К. Биктагиров, А.П. Игнатов, В.И. Колесниченко, О.В. Карускевич, Ю.А. Никитенко, В.В. Якуша, А.В. Гнатушенко, А.Н. Гниздыло // Современная электрометаллургия. — 2010. — № 1 (98). — С. 37-39. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Современная электрометаллургия |
| description | Приведены результаты разработки переносного плавильно-разливочного модуля. Показана принципиальная возможность создания агрегатов ковш-печь с индукционным нагревом для плавки, обработки и транспортировки жидкой стали.
Results of development of a portable melting-pouring module are given. The principal feasibility of creation of units of a ladle-furnace type with induction heating for melting, treatment and transporting of molten steel is shown.
|
| first_indexed | 2025-12-01T05:05:58Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 669.187.58
ПЛАВИЛЬНО-РАЗЛИВОЧНЫЙ КОВШ
С ИНДУКЦИОННЫМ НАГРЕВОМ
В. А. Шаповалов, Ф. К. Биктагиров, А. П. Игнатов,
В. И. Колесниченко, О. В. Карускевич, Ю. А. Никитенко,
В. В. Якуша, А. В. Гнатушенко, А. Н. Гниздыло
Приведены результаты разработки переносного плавильно-разливочного модуля. Показана принципиальная возмож-
ность создания агрегатов ковш-печь с индукционным нагревом для плавки, обработки и транспортировки жидкой стали.
Results of development of a portable melting-pouring module are given. The principal feasibility of creation of units
of a ladle-furnace type with induction heating for melting, treatment and transporting of molten steel is shown.
Ключ е вы е с л о в а : ковш-печь; дуговой нагрев;
индукционный нагрев; конструкция
В современном металлургическом производстве
сталь, выплавленная в том или ином агрегате с целью
доводки и рафинирования, подвергается обработке
на установках типа ковш-печь. При этом для компен-
сации тепловых потерь в процессе данной и будущих
обработок (вакуумирование, транспортировка,
разливка) применяется дуговой нагрев, при котором
тепло передается верхним слоям металла.
Поэтому для усреднения температуры по высоте
ковша, как правило, используют донную продувку
металла аргоном с соответствующим техническим
исполнением (аргонопровод, пористые вставки, регу-
лирующая и контролирующая аппаратура и т. д.).
Особенностью дугового нагрева является местный
подэлектродный перегрев расплава, приводящий к
угару легирующих элементов, а также высокий уро-
вень тепловых нагрузок на свод и верхний пояс
ковша, способствующие преждевременному износу
футеровки.
Для соблюдения режимов разливки и обеспе-
чения высокого качества получаемой стальной за-
готовки температуру металла в сталеразливочном
ковше необходимо поддерживать в определенных
(довольно узких) пределах. Чрезмерное понижение
температуры металла в ковше приводит к зарас-
танию разливочного стакана, а перегрев металла
над температурой разливки – к сокращению срока
службы ковша и необоснованным энергозатратам.
При дуговом нагреве с учетом его особенностей
обеспечить равномерную и заданную температуру
металла по всему объему ковша довольно сложно.
С этой точки зрения предпочтительным является
индукционный нагрев, при котором возможна плав-
ная регулировка мощности нагрева, а металл в
ковше интенсивно перемешивается за счет электро-
магнитных сил, обеспечивая однородность темпе-
ратурного поля.
Кроме того, при индукционном нагреве можно
совмещать во времени операции нагрева и ваку-
умирования, что положительно сказывается на се-
бестоимости металлургической продукции.
Что касается наведения рафинировочного шлака
в ковше при индукционном нагреве, то для этого
можно использовать тот же электродуговой или
электро-шлаковый нагрев, но значительно меньшей
мощности, по сравнению с чисто электродуговым
нагревом всего объема ковша, применяют и газовый
обогрев, в том числе так называемыми факельно-
шлаковыми горелками [1].
Ковш-печь с индукционной или гибридной схе-
мой нагрева позволяет обрабатывать стали с задан-
ной температурной скоростью, сокращать время
обработки, а температуру металла поддерживать в
точно заданных пределах. Индукционный нагрев
можно использовать и для работы сталеразливочно-
го ковша в режиме «миксера», например при
ожидании его подачи на позицию разливки или в
случае сбоя цикла разливки.
При создании такого агрегата необходима раз-
работка конструкции ковша с возможностью его
транспортировки с позиции на позицию, т. е. с раз-
делением классической схемы «индукционная
тигельная печь» на две независимые единицы –
стационарный нагреватель и мобильный ковш.
В этом случае неводоохлаждаемый корпус ковша
дол-жен быть «прозрачным» для электро-
магнитного поля. Существующие разработки пре-
дусматривают изготовление корпуса из ме-
© В. А. ШАПОВАЛОВ, Ф. К. БИКТАГИРОВ, А. П. ИГНАТОВ, В. И. КОЛЕСНИЧЕНКО, О. В. КАРУСКЕВИЧ,
Ю. А. НИКИТЕНКО, В. В. ЯКУША, А. В. ГНАТУШЕНКО, А. Н. ГНИЗДЫЛО, 2010
37
таллических немагнитных материалов, например
нержавеющей стали или титана, что, однако,
приводит к существенному увеличению стоимости
ковша и не исключает частичного экранирования
электромагнитного поля, а также потерь мощности.
В патенте [2] предложено корпус индукционного
ковша, кроме донной и верхней частей, изготовлять
из неметаллических материалов (огнеупорных бето-
нов). Такие ковши, однако, могут применяться
преимущественно при разливке легкоплавких метал-
лов, а для сталеплавильного производства ма-
лопригодны. Поэтому потребовалось создание
плавильно-разливочного модуля с индукционным наг-
ревом, позволяющего разделить нагреватель и ковш,
характеризующийся высокой эксплуатационной
прочностью корпуса.
За основу разработки взята конструкция корпу-
са ковша в виде металлического каркаса типа
«беличье колесо». Отдельные элементы такого кар-
каса представляют собой пакеты из электрически
изолированных полос немагнитной стали, жестко
скрепленных между собой, толщиной менее глубины
проникновения тока, наводимого индукционным
нагревателем.
Пространство между металлическим каркасом за-
полняется огнеупорным материалом, формирующим
тигель ковша. Благодаря наличию металлического
каркаса такой ковш имеет высокую прочность, при
этом сам корпус практически не экранирует электро-
магнитное поле индуктора [3].
Для принципиальной проверки работоспособ-
ности указанного ковша разработано и создано ла-
бораторное оборудование (рис. 1). С учетом имею-
щегося источника питания (машинного преобразо-
вателя частотой 8 кГц и мощностью 100 кВт) вы-
браны следующие геометрические параметры ковша:
внутренний диаметр – 120…150 мм; высота – 400 мм;
футеровка – набивная магнезитовая; толщина
футеровки – 30…50 мм; масса жидкого металла –
до 30 кг. Кольцевой многовитковый индуктор изго-
товляли из медной трубки в виде спирали. Индуктор
не связан с ковшом и прикреплен к несущим стойкам.
В лабораторных условиях слив жидкого металла из
ковша осуществляли через носок путем его
опрокидывания на специальном разливочном модуле
с механизмом наклона установленного в «стакан»
ковша под углом 90° (рис. 1, б). Общий вид такого
плавильно-разливочного модуля показан на рис. 2.
В процессе работы ковш, предварительно запол-
ненный выплавленным металлом, устанавливали
внутрь индуктора. Подавали питание на индуктор
и осуществляли нагрев металла до требуемой тем-
пературы с одновременным его легированием и
рафинированием.
После достижения заданной температуры и за-
вершения технологических операций отключали
питание индуктора, ковш извлекали из него и пере-
мещали на позицию разливки, где и происходил
слив металла в изложницу. При необходимости
перед этим скачивали шлак.
Рис. 1. Схема лабораторного плавильно-разливочного модуля (а) с индукционным нагревом металла в ковше-печи (б): 1 – ковш;
2 – механизм наклона; 3 – «стакан»; 4 – футеровка; 5 – индуктор; 6 – стойки для крепления индуктора
Рис. 2. Общий вид плавильно-разливочного модуля: 1 –
индуктор; 2 – ковш; 3 – разливочный модуль
38
Проведенные испытания с изменением режимов
нагрева и марок обрабатываемой стали показали
полную работоспособность и безопасность разрабо-
танной конструкции. Созданная технологическая
схема и оборудование позволяют не только вы-
держивать расплав при определенной температуре
для проведения металлургических операций, но и
с учетом запаса мощности индукционного
источника расплавлять шихтовую загрузку без
снижения несущей способности ковша [4].
Таким образом, в перспективе возможно внед-
рение различных вариантов конструкций ковша и
индуктора в зависимости от объема. Предваритель-
ные расчеты показали, что для ковшей вместимостью
10…20 т предпочтительным является стационарный
кольцевой индуктор, а для ковшей вместимостью
более 50 т – стационарная система магнитопроводов
с индивидуальными индукторами (рис. 3). При этом
с целью стыковки магнитопроводов в корпусе ковша
необходимо предусмотреть наличие специальных
«окон», прозрачных для электромагнитного поля.
Кроме того, корпус ковшей с индукционным
обогревом может иметь грушевидную форму для
уменьшения тепловых потерь, в том числе с зеркала
металла, и улучшения перемешивания металличес-
кой ванны. Грушевидная форма является более
предпочтительной и с точки зрения распределения
напряжений в кожухе ковша.
Индукционный нагрев можно использовать и
для поддержания заданной температуры металла в
промежуточном ковше (рис. 4), также предус-
матривается разделение нагревательного узла и
стационарно установленного индуктора.
На основе проведенных исследований и анализа
литературных источников можно сделать вывод о
том, что применение индукционного нагрева пере-
носного агрегата ковш-печь позволяет усреднить и
плавно регулировать температуру металла во всем
объеме; сократить длительность обработки металла
в 2 раза; совместить операцию нагрева с обработкой
металла вакуумом и шлаками, продувкой газом,
рафинированием и долегированием; снизить угар
металла и легирующих вследствие исключения ло-
кального перегрева металла; сократить потребление
электроэнергии на дополнительный перегрев метал-
ла; продлить срок службы ковша и сэкономить огне-
упоры; уменьшить техногенную нагрузку на окру-
жающую атмосферу.
1. Дудко Д. А., Крутиков Р. Г., Прохоренко К. К. Комп-
лексное улучшение качества стальных слитков. – Киев:
Техника, 1969. – 180 с.
2. Пат. 4618964 US, МПК Н 05 В 5/16. Ladle or tundish
/ H. G. Larsson, E. Ewstman, A. Ostlund. – Publ.
21.10.1986.
3. Пат. 36318 Україна, МПК B 22 D 41/005. Пристрій для
нагріву, транспортування і розливу рідкого металу /
Б. Є. Патон, В. О. Шаповалов, В. І. Колєсніченко та
ін. – Опубл. 27.10.2008, Бюл. № 20.
4. Ковш-печь с индукционным нагревом / В. А. Шаповалов,
Ф. К. Биктагиров, В. И. Колесниченко и др. // Ключе-
вые проблемы развития электрометаллургической
отрасли: II междунар. науч.-техн. конф. (Киев, 23—24 ап-
реля 2009 г.). – Киев, 2009. – С. 44.
Ин-т электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины, Киев
Поступила 18.01.2010
Рис. 3. Схема гибридного индукционного ковша-печи с магнитопроводами: 1 – дуговой нагреватель; 2 – ковш; 3 – магнитопровод;
4 – опора ковша
Рис. 4. Схема индукционного нагрева в промежуточном ковше:
1 – нагревательный узел; 2 – индуктор
39
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-96070 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0233-7681 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-01T05:05:58Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Шаповалов, В.А. Биктагиров, Ф.К. Игнатов, А.П. Колесниченко, В.И. Карускевич, О.В. Никитенко, Ю.А. Якуша, В.В. Гнатушенко, А.В. Гниздыло, А.Н. 2016-03-10T19:08:51Z 2016-03-10T19:08:51Z 2010 Плавильно-разливочный ковш с индукционным нагревом / В.А. Шаповалов, Ф.К. Биктагиров, А.П. Игнатов, В.И. Колесниченко, О.В. Карускевич, Ю.А. Никитенко, В.В. Якуша, А.В. Гнатушенко, А.Н. Гниздыло // Современная электрометаллургия. — 2010. — № 1 (98). — С. 37-39. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 0233-7681 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/96070 669.187.58 Приведены результаты разработки переносного плавильно-разливочного модуля. Показана принципиальная возможность создания агрегатов ковш-печь с индукционным нагревом для плавки, обработки и транспортировки жидкой стали. Results of development of a portable melting-pouring module are given. The principal feasibility of creation of units of a ladle-furnace type with induction heating for melting, treatment and transporting of molten steel is shown. ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Современная электрометаллургия Вакуумно-индукционная плавка Плавильно-разливочный ковш с индукционным нагревом Melting-pouring ladle with induction heating Article published earlier |
| spellingShingle | Плавильно-разливочный ковш с индукционным нагревом Шаповалов, В.А. Биктагиров, Ф.К. Игнатов, А.П. Колесниченко, В.И. Карускевич, О.В. Никитенко, Ю.А. Якуша, В.В. Гнатушенко, А.В. Гниздыло, А.Н. Вакуумно-индукционная плавка |
| title | Плавильно-разливочный ковш с индукционным нагревом |
| title_alt | Melting-pouring ladle with induction heating |
| title_full | Плавильно-разливочный ковш с индукционным нагревом |
| title_fullStr | Плавильно-разливочный ковш с индукционным нагревом |
| title_full_unstemmed | Плавильно-разливочный ковш с индукционным нагревом |
| title_short | Плавильно-разливочный ковш с индукционным нагревом |
| title_sort | плавильно-разливочный ковш с индукционным нагревом |
| topic | Вакуумно-индукционная плавка |
| topic_facet | Вакуумно-индукционная плавка |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/96070 |
| work_keys_str_mv | AT šapovalovva plavilʹnorazlivočnyikovšsindukcionnymnagrevom AT biktagirovfk plavilʹnorazlivočnyikovšsindukcionnymnagrevom AT ignatovap plavilʹnorazlivočnyikovšsindukcionnymnagrevom AT kolesničenkovi plavilʹnorazlivočnyikovšsindukcionnymnagrevom AT karuskevičov plavilʹnorazlivočnyikovšsindukcionnymnagrevom AT nikitenkoûa plavilʹnorazlivočnyikovšsindukcionnymnagrevom AT âkušavv plavilʹnorazlivočnyikovšsindukcionnymnagrevom AT gnatušenkoav plavilʹnorazlivočnyikovšsindukcionnymnagrevom AT gnizdyloan plavilʹnorazlivočnyikovšsindukcionnymnagrevom AT šapovalovva meltingpouringladlewithinductionheating AT biktagirovfk meltingpouringladlewithinductionheating AT ignatovap meltingpouringladlewithinductionheating AT kolesničenkovi meltingpouringladlewithinductionheating AT karuskevičov meltingpouringladlewithinductionheating AT nikitenkoûa meltingpouringladlewithinductionheating AT âkušavv meltingpouringladlewithinductionheating AT gnatušenkoav meltingpouringladlewithinductionheating AT gnizdyloan meltingpouringladlewithinductionheating |