Плавка у плазмово-дугових печах
Плавка в плазмово-дугових печах - Печі цього типу щодо їх конструкції є модифікацією звичайних дугових сталеплавильних печей, відрізняючись від них лише тим, що замість електродів встановлюють один або кілька плазмотронів, а для подачі потенціалу на метал, що нагрівається, в подину закладають подовий електрод. Для зменшення підсмоктування повітря в простір печі кожух печі виконують більш герметичним і ущільнюють усі місця зчленування.
На одному з вітчизняних металургійних заводів працює плазмово-дугова піч з керамічним тиглем ємністю 5 т, створена на базі стандартної дугової сталеплавильної печі ДСВ-5 з викочуванням. При реконструкції печі замість графітованих електродів було встановлено 3 плазмотрони та подовий водоохолоджуваний електрод, пічний трансформатор був замінений силовим понижувальним трансформатором та блоком напівпровідникових випрямлячів, була покращена герметичність кожуха та ущільнень. Потужність джерела живлення була збільшена більш ніж у 3 рази і становить тепер майже 10 000 кВА при вторинній напрузі 380В і силі випрямленого струму 25 000 А. Незважаючи на значне збільшення потужності та концентрації тепла в стислій дузі теплове навантаження на футерування стін завдяки екрануванню збільшилася, що дозволяє значно інтенсифікувати нагрівання та підвищити продуктивність агрегату.
Зважаючи на те, що переваги плазмово-дугового переплаву найбільш повно реалізуються при безшлаковому процесі, шихту підбирають чистою за фосфором і сіркою, хоча в принципі ПДП дозволяє вести процес зі шлаком і видаляти ці шкідливі домішки. Бажано також, щоб шихта не була сильно окисленою. При виплавці сталі деяких марок шихту доцільноосвітлювати як для ВІП. В іншому вимоги до шихти для ПДП не відрізняються від вимог до шихти для звичайної дугової плавки.
При завантаженні печі на подіну завантажують малогабаритну шихту, що оберігає подіну від руйнування і забезпечує хороший електричний контакт з подовим електродом. Для зв'язування кисню повітря, що залишилося в обсязі печі після «промивання» його робочим газом, до складу завалки доцільно вводити невелику кількість матеріалів, що зв'язують кисень (силікокальцій, феросиліцій, магній та ін.).
Перед увімкненням печі з плавильного об'єму необхідно витіснити повітря робочим газом. Для цього через один із плазмотронів подають аргон або інший плазмоутворюючий газ, піднявши при цьому другий плазмотрон до межі і даючи тим самим вихід повітря. Через 7-8 хв плазмотрон опускають і починають плавлення.
На початку плавлення енергія дуги добре поглинається холодною шихтою в анодній плямі і теплопровідністю передається решті шихти. Під плазмотронами дуже швидко пропалюються колодязі. Надалі тепло дуги поглинається в основному рідким металом, що накопичується на подині печі, сильно перегрівається і розчиняє тверду шихту. Таким чином, на відміну від звичайних дугових печей, розплавлення шихти в плазмових печах йде знизу і футерування значний час виявляється екранованою від випромінювання з поверхні рідкого металу твердою шихтою. Це дозволяє значно збільшувати навантаження та зменшувати тривалість розплавлення порівняно з плавленням звичайною дугою.
Плазмова ж плавка в атмосфері нейтрального газу, що містить менше 0,02% активних газових домішок, при тиску 1 кПа (1 ат) термодинамічно еквівалентна проведенню процесу у вакуумі порядку 2 Па і дозволяє здійснюватиефективну дегазацію великих мас металу без використання вакуумного устаткування.
Слабкою ланкою плазмово-дугового переплаву в печах з керамічним тиглем є випуск і розлив металу, тому що в цей час рафінована сталь контактує з повітрям. Розроблені заходи щодо захисту металу від впливу повітря під час випуску та розливання поки що недостатньо ефективні. Крім того, при використанні печей такого типу є небезпека прогорання подового водоохолоджуваного електрода, що може призвести до аварії.
Використання плазмового нагріву значно полегшує технологію отримання якісного металу у великих кількостях, покращує умови праці. Плазмова піч працює практично безшумно і значно менше виділяє диму.