ТКМ (Вальтер А.І.)-Лабор. заоч.-2 - ешп
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №3
ЕЛЕКТРОШЛАКОВИЙ ПЕРЕПЛАВ СТАЛИ
1. МЕТА ТА ЗАВДАННЯ РОБОТИ
Ознайомлення з пристроєм та роботою електрошлакової печі та технологією електрошлакового переплаву.
2. ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ
2.1. Сутність процесу.
Мал. 1. Схема електрошлакового переплаву з одним (а) і двома (б) витрачаються електродами: 1 – витрачається електрод; 2 – шлакова ванна;
3 – металева ванна; 4 – злиток; 5 - водоохолоджуваний кристалізатор,
Електричний струм підводиться до електроду, що переплавляється 1, зануреному в шлакову ванну 2 і до піддону 6. Переплав ведеться у водоохолоджуваному мідному кристалізаторі 5, в якому знаходиться сталева затравка 7. Виділяється в шлаковій ванні 2 і теплота нагріває її до температури оплавлення кінця електрода. Краплі рідкого металу проходять через шлак, утворюючи під шлаковим шаром металеву ванну 2.
Електрошлакова піч живиться переплавленим струмом промислової або зниженої частоти або (рідше) постійним струмом. Потужність пічного трансформатора 5-10 МВА. Зазвичай це печі періодичної дії; є «міні-печі» безперервної дії. Розрізняють одно-і трифазові, одно-і багатоелектродні, спеціальні та універсальні електрошлакові щілини.
Шлак, що складається CaF2, CaO, SiO2, Al2O3 та інших компонентів і має температуру порядку 2500 ºС попередньо розплавляють в електропечі з графітовою футеровкою і графітовим електродом, і заливають в кристалізатор, включають електричний струм і починають подавати витрачається електрод в шла.
Відповідно до закону Джоуля - Ленца кількість тепла, що виділяється струмом під час його проходженнячерез шлак, можна визначити за формулою
Q = J 2 R
де Q – кількість тепла, Дж; J – сила струму, А; R – опір провідника, Ом;
Повну потужність, що виділяється в шлаку, визначають за формулою
де P - Повна потужність, Вт; U-повне падіння напруги на шлаковій ванні,; J-сила струму, А.
Не вся потужність, що виділяється в шлаку, витрачається на нагрівання металу та шлаку, частина її витрачається на електроліз шлаку. Потужність, що виділяється в шлаку і йде на нагрівання металу та шлаку, можна визначити з рівняння
де Рн - потужність що йде на нагрівання металу та шлаку, Вт; U0 - падіння напруги в приелектродної області, що йде на електроліз шлаку (для шлаку на фторидній основі U0 = 19).
Питома витрата енергії 1000-1500 кВт∙год/т; витрата флюсу до 5 % маси зливка, витрата води на охолодження кристалізатора, піддону, електроутримувача струмопровідних частин до 500 м 3 /год.
Перенесення крапель металу через основний шлак сприяє їхній активній взаємодії, видаленню з металу сірки, неметалевих включень та розчинених газів. Металева ванна безперервно наповнюється шляхом розплавлення електрода, під впливом кристалізатора поступово формується злиток 4.
Продуктивність електрошлакової печі підраховується за формулою
де G – продуктивність печі, кг/г; D – сторона квадрата (блюмінговий злиток), широка грань (слябінговий злиток), діаметр круглого зливка суцільного перерізу, мм.
3 ОБ'ЄКТИ ДОСЛІДЖЕННЯ, ОБЛАДНАННЯ, ІНСТРУМЕНТ, МАТЕРІАЛИ
3.1, Напівпромислова електрошлакова піч.
3.2. Флюсоплавильна піч.
3.3. Сталевий електрод, що переплавляється.
4. ЗАВДАННЯ НА РОБОТУ
4.1. Вивчитисутність процесу електрошлакового переплаву та конструкції електрошлакових печей.
4.2. Визначити Електричні параметри (J та U) флюсоплавильної печі та встановити залежність струму від міжелектродної відстані.
5. ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ
5.1. Ознайомлення з описом роботи.
5.2. У флюсоплавильній печі з графітовим тиглем, електродом наплавити 1 кг шлаку АНФ-6 і, змінюючи міжелектродну відстань шляхом підйому або опускання електрода, зафіксувати відповідні значення сили струму, наприклад,
5.3. Для фіксованих значень сили струму J розрахувати електроопір шлаку за формулою
Rшл =
де Rшл - електроопір шлаку, Ом; Uеф - різниця падіння напруги на шлаковій ванні і в електродній області, Ом,
і розрахувати міжелектродну відстань L за формулою
де L - міжелектродна відстань, см; Sте - площа поверхні торця електрода, см 2; Sбе - площа бічної поверхні електрода, см 2;
6. ОФОРМЛЕННЯ ЗВІТУ
6.1. Замалювати схему електрошлакової печі (рис.1.) та описати сутність електрошлакового переплаву.
6.3. За результатами вимірів та розрахунків заповнити таблицю. Під час розрахунків використовувати дані, наведені у додатку.