Procesul duplex se referă la un proces tehnologic în care pregătirea metalului lichid se realizează secvențial în două unități de topire: în prima — topirea încărcăturii, iar în a doua — nivelarea și finisarea compoziției chimice și supraîncălzirea la temperatura necesară.
Atunci când se utilizează o cupolă ca unitate principală de topire, încărcătura este topită în cupolă, la o temperatură de 1.300-1.350 ° C, fonta lichidă este transferată într-un alt cuptor, unde i se egalizează compoziția chimică și uneori este supraîncălzită. Este posibilă și a doua variantă a procedeului duplex, când în al doilea cuptor fonta brută este nu numai supraîncălzită, ci și adusă la compoziția chimică necesară prin adăugarea de deșeuri de oțel, feroaliaje etc.
Ca a doua unitate de topire, atunci când se lucrează în conformitate cu prima variantă a canalului de inducție, se utilizează cuptoare cu inducție cu creuzet și cuptoare cu arc, precum și piggy banks încălzite cu gaz; atunci când se lucrează în conformitate cu a doua variantă — cuptoare cu inducție cu creuzet și cuptoare cu arc.
Topirea fontei brute prin procedeul duplex oferă o serie de avantaje tehnologice și organizatorice, permițând obținerea fontei brute de o anumită compoziție cu supraîncălzire ridicată la costuri minime. Cuptorul în zona de încălzire a încărcăturii are un randament maxim de 50-60 %, în zona de topire 30-40 %, iar în zona de încălzire a picăturilor de metal lichid (supraîncălzire) doar 5-10 %, în timp ce cuptorul cu canal de inducție în supraîncălzire are un randament de 60 %, iar cuptorul cu creuzet — 55 %. Prin urmare, este mai economic să se topească fonta în cuptoare și să se supraîncălzească în cuptoare electrice.
Principalele avantaje ale topiturii fierului prin procedeul duplex sunt următoarele
- consumul minim de energie și reducerea consumului de cocs;
- posibilitatea de a asigura consistența compoziției chimice a fontei brute, a cărei stabilitate va fi cu atât mai mare, cu cât capacitatea celui de-al doilea topitor-mixer va fi mai mare;
- asigurarea stabilității condițiilor de funcționare a cuptorului la modul optim;
- crearea unui stoc tampon de metal lichid;
- reducerea efectului nociv al eredității materialelor de încărcare în timpul expunerii prelungite a metalului în malaxor la o anumită temperatură de supraîncălzire
- posibilitatea de a produce fontă brută de diferite calități dintr-un singur metal de bază topit în cupole;
- atunci când se produce fontă cenușie de calitate superioară, fontă de înaltă rezistență sau fontă ductilă, costul de instalare a unui proces duplex este mai mic în comparație cu costul de instalare a cuptoarelor electrice simple de aceeași capacitate.
Se pot distinge diferite variante ale procedeului duplex. Astfel, pentru topirea fontei cenușii de aceeași calitate, se utilizează un proces duplex în care cuptorul funcționează împreună cu un malaxor cu canal de inducție de capacitate mare. Pentru a obține fontă cenușie de diferite grade dintr-o singură încărcătură de bază, topirea se realizează în cuptor. Fonta brută lichidă este turnată într-un cuptor cu inducție cu creuzet, în care sunt adăugați aditivii necesari pentru a produce fontă brută de o anumită calitate. Pentru topirea fontei brute ductile și de înaltă rezistență de calitate inferioară, se utilizează procedeul duplex: cupola și cuptorul cu arc, cupola și cuptorul cu inducție cu creuzet sau cu canal. Pentru topirea fontei ductile și de înaltă rezistență sau a fontei aliate, se utilizează un cuptor cu arc ca unitate primară de topire, care permite reducerea semnificativă a conținutului de impurități nocive din fonta brută, asociat cu un cuptor cu inducție cu creuzet sau canal.
Procesul duplex de furnal + cuptor electric principal cu arc este utilizat atunci când este necesar să se obțină fontă brută puternic supraîncălzită, redusă la sulf, cu o compoziție chimică precisă.
Procedeul duplex de furnal + cuptor electric principal este adesea utilizat în producția de inele de piston.
Procesul duplex cuptor + cuptor electric cu arc acid este utilizat atunci când nu este necesar să se obțină fontă brută cu un conținut foarte scăzut de sulf, dar este necesar să se obțină fontă brută fierbinte cu o compoziție chimică precisă. Acest proces duplex este utilizat, în special, în industria automobilelor, la turnarea blocurilor de cilindri ale motoarelor auto.
Acest proces asigură consecvența compoziției chimice și a structurii fontei brute, precum și funcționarea neîntreruptă a liniei automate.
Procedeul duplex cupola + cuptor electric cu canal de inducție, precum și procedeul duplex cupola + cuptor electric cu arc acid, sunt utilizate în cazurile în care nu este necesară rafinarea metalului. Cuptoarele cu canal sunt căptușite cu căptușeală refractară, care trebuie doar să reziste efectelor metalului lichid la temperaturi ridicate.
Scoriile cuptoarelor cu inducție sunt întotdeauna încălzite la temperaturi mai scăzute decât cele ale cuptoarelor cu arc, astfel încât orice proces de rafinare este exclus. Acest lucru se datorează faptului că în acest tip de cuptor curentul este indus numai în metal, iar zgura este încălzită numai din metal.
Cuptorul cu inducție trebuie să asigure o medie a compoziției chimice, crescând temperatura metalului. În plus, linia de turnare trebuie să fie aprovizionată cu metal în ciuda posibilelor fluctuații ale cererii sale.
În toate procesele duplex descrise, topirea metalului se realizează în modul cel mai economic: în cuptoare cu arbore cu contracurent. Reîncălzirea metalului se realizează în același mod economic în cuptoare electrice. În ciuda reducerii puternice a consumului de cocs în procedeele duplex, dezavantajul lor general este o anumită saturație a fontei cu sulf în timpul topirii acesteia în cuptoarele de cocs. Cu toate acestea, posibilitatea de a utiliza un cuptor cu gaz în locul unui cuptor cu cocs ca primă unitate va elimina acest dezavantaj.
Un alt dezavantaj al procedeelor duplex descrise este necesitatea de a cheltui mulți bani pentru purificarea gazelor din cuptorul cuptorului de cocserie, care conțin mai mult praf și gaze otrăvitoare precum CO și SiO2Utilizarea cuptoarelor alimentate cu gaz în procesele duplex în locul cuptoarelor alimentate cu cocs elimină și acest dezavantaj.
