Плавка стали в индукционных печах

Для плавки стали применяют печи без железного сердечника. Индукционная печь (рис. 6) состоит из индуктора, представляющего собой первичную обмотку трансформатора, и тигля, изготовленного из огнеупорного материала, в котором производится плавка стали. Индуктор изготовляется в виде катушки из медной трубки, по которому во время плавки циркулирует вода. К индуктору при помощи гибкого кабеля или медных шин подается электрический ток от мотор-генератора или лампового генератора с частотой от 500 до 2500 пер/сек. На крупных печах понижают частоту до 50 пер/сек. Мощность генераторов принимают от 1,0 до 0,3 квт/кг загружаемого металла в печь. Мощность и частоту тока определяют в зависимости от емкости тигля и рода переплавляемой шихты.

Тигли изготовляют как из кислых, так и основных огнеупорных материалов в зависимости от назначения выплавляемой марки стали или сплава. В качестве кислого материала для изготовления тиглей применяют кварцитовый порошок и до 1,5% (вес.) порошка борной кислоты. Последний используют как связующую добавку. Для изготовления основных тиглей используют магнезитовый порошок и в виде связующей добавки — борную кислоту в количестве 3% от веса порошка.

Тигель располагают внутри индуктора. Между тиглем и индуктором делают прокладку из теплоизолирующего материала. Индуктор и тигель размещают в каркасе, который устраивают из немагнитной стали. Каркас печи с индуктором и тиглем может наклоняться для выпуска стали из печи.

Во время плавки в индукционных печах нагрев металла 'происходит за счет образования переменного магнитного поля вокруг индуктора и вихревых токов в металле. Шлаки нагреваются за счет тепла, содержащегося в металле. Средняя температура шлака ниже температуры металла. Поэтому активных обменных реакций между шлаком и металлом не протекает. Вследствие этого вредные примеси (сера и фосфор) из металла не удаляются. С учетом этого шихту используют с низким содержанием вредных примесей и с таким расчетом, чтобы после расплавления получить заданный состав металла. Плавку ведут быстро, в конце плавки в металл вводят раскислители, а при необходимости — легирующие добавки. Преимуществом процесса плавки в индукционных печах является то, что в них можно нагревать металл до очень высоких температур и без особых трудностей вести плавку под вакуумом. Соответственно, кроме обычных марок, можно выплавлять различные высоколегированные стали (нержавеющие, жаростойкие и др.), а также сплавы специального назначения. Емкость современных печей колеблется в пределах от 50 кг до 10 т. Сталь в индукционных печах получают для отливки слитков и изготовления фасонных отливок.