Плазменная металлургия это

Плазменная металлургия – это процесс выплавки металлов из подготовленных руд, которые относятся к комплексному или забалансовому типу. В качестве источника нагрева используется низкотемпературная плазма, подаваемая через плазматроны. Плавка выполняется в специально сконструированных печах, оснащаемых системами контроля.

Применение плазменного нагрева позволяет добиться заданного температурного режима в зоне реакции. Такое воздействие значительно повышает интенсивность физических и химических процессов, благодаря чему появляется возможность получать материалы, изготовление которых иными способами не возможно.

Применение плазменного нагрева в металлургическом производстве

В настоящее время плазменный нагрев широко используется металлургами во многих областях их деятельности. Сюда можно отнести следующий перечень технологических процессов:

выплавка металлов из руды;
процедура расплавления тугоплавких окислов для получения изделий с высокими огнеупорными свойствами;
увеличение показателей температурного режима в мартеновских печах, для выплавки специализированных стальных сплавов;
процедура рафинирования металлов, обладающих тугоплавкими свойствами;
возможность ускоренной резки и зачистки стального проката.

Основное применение низкотемпературной плазмы в металлургическом производстве заключается в использовании двух видов нагрева: при помощи струи плазменного потока и дуги. КПД применяемых плазматронов напрямую зависит от их мощности.

В большинстве случаев предпочтение отдается использованию плазменной струи. Она позволяет выполнять более мягкое нагревание большего количества сплавляемого материала, независимо от свойств его электропроводности, которые очень важно для режима применения плазменной дуги.

Основные схемы использования плазменного нагрева

Весь перечисленный перечень технологических процессов использования плазменного нагрева в металлургическом производстве можно объединить следующими методами:

Первый метод основан на смешивании подготовленного рудного порошка с рассчитанным количеством графита и последующем прессовании полученного материала, с последующим воздействием плазменной дуги. В результате происходит испарение обрабатываемого материала с последующей его диссоциацией на простые окислы или с восстановлением до металлического осадка либо карбида после подачи в дугу восстановителя.
Второй метод основан на воздействии на подготовленный рудный материал струи плазмы. В процессе плавки руда разлагается на простые окислы или при взаимодействии с восстановительной газовой средой переходит в свободное состояние. Дальнейшее извлечение металл из полученного материала выполняется при помощи стандартных процедур.
Третий метод состоит из процесса плавления подготовленного рудного порошка с использованием огнеупорной подины. Данный способ позволяет применять как дугу, так и струю плазмы.
Четвертый метод признан наиболее эффективным для сплавления рудной шихты. Из подготовленного порошка формируется стержень, который сплавляется при помощи воздействия струи или дуги плазмы. Расплавленный металл подается в кристаллизатор с водным охлаждением, для формирования готового слитка. Применение дуги плазмы в данном методе предпочтительнее струи плазменного потока.

Преимущества использования плазменной плавки в печах оснащенных огнеупорной футеровкой

Еще одним направлением применения плазменной плавки низкотемпературной категории является производство рафинированных стальных сплавов. Для этих целей применяются специализированные печи, оснащенные нагревателями плазменного типа. Преимущества данного способа представлены следующими позициями:

полностью исключается попадание в выплавляемый сплав нежелательных примесей;
использование плазменной струи позволяет регулировать характер среды внутри печи (окислительный, восстановительный, нейтральный). Такая возможность достигается за счет использования различных видов газов подаваемых через плазматрон;
получение условий дегазации расплава метала равноценных условиями при использовании вакуумных печей, при значительно меньших затратах на выполнение процесса плавки;
значительно меньший процент испарения основных компонентов расплава по сравнению с другими способами плавки;
высокий уровень стабильности процесса;
высокая скорость плавления;
простота выполнения всех этапов технологического процесса.

Ликвидность использования плазменной плавки в металлургии очень высокая. Применяемое оборудование имеет невысокую стоимость, которая приравнена к уровню стоимости обычной дуговой печи. При этом уровень эффективности и список получаемых преимуществ значительно превосходит другие способы плавки.