Индукционные канальные печи - Реферат

В индукционных печах и устройствах тепло в электропроводном нагреваемом теле выделяется токами, индуктированными в нем переменным электромагнитным полем. Индукционный нагрев металлов основан на двух физических законах: законе электромагнитной индукции Фарадея-Максвелла и законе Джоуля-Ленца. Под действием ЭДС индукции в телах протекают вихревые (замкнутые внутри тел) токи, выделяющие теплоту по закону Джоуля-Ленца. Эта ЭДС создает в металле переменный ток, тепловая энергия, выделяемая данными токами, является причиной нагрева металла.1) Передача электрической энергии непосредственно в нагреваемое тело позволяет осуществить прямой нагрев проводниковых материалов. При этом повышается скорость нагрева по сравнению с установками косвенного действия, в которых изделие нагревается только с поверхности. 2) Передача электрической энергии непосредственно в нагреваемое тело не требует контактных устройств.Канальные печи или, как их называют, печи с железным сердечником используют литейном производстве, в основном в качестве миксеров и раздаточных печей для черных и цветных сплавов. Индукционная канальная печь состоит из следующих основных узлов: каркаса, футеровки, индукционных единиц, механизма наклона и электрооборудования. Продолжительность работы печи до очередного ремонта зависит практически только от состояния ее футеровки. Внутренний слой футеровки печи должен иметь высокую огнеупорность, шлакоустойчивость и термостойкость. Для следующего слоя футеровки применяют огнеупор с 60% AI2O3, для третьего слоя - обычный шамотный огнеупор, для теплоизоляционного слоя - асбестовые плиты, укладываемые по всей внутренней поверхности каркаса печи.Принцип действия канальной печи состоит в том, что переменный магнитный поток Ф пронизывает замкнутый контур, представляющий собой кольцо из жидкого металла, и индуктирует в этом кольце ЭДС. Переменный магнитный поток создается первичной катушкой, в которой течет ток I1; и которую подключают к сети переменного. тока промышленной частоты (50 Гц), напряжение U1. Рабочее пространство печи соединено с каналом двумя отверстиями, поэтому при ее заполнении жидким металлом образуется замкнутый контур. Однако изза того, что в канале нет металла, его электрическое сопротивление велико и ток в нем не протекает. Температура металла в канале на 100-150° С температуры металла в ванне печи, поэтому горячий металл из канала поднимается в ванну, а из нее в канал поступает более холодный металл.К основным достоинствам индукционных канальных печей можно отнести: 1. К наиболее нагретой части расплава, находящейся в каналах, нет доступа воздуха, а поверхность металла в ванне имеет сравнительно низкую температуру. В то же время высок и тепловой КПД печи, так как основная масса расплава находится в ванне, имеющей толстую теплоизолирующую футеровку. Однородность химического состава металла в ванне благодаря циркуляции расплава, обусловленной электродинамическими и тепловыми усилиями. Стойкость этой футеровки снижается при повышении температуры расплава, при плавке сплавов, содержащих химически активные компоненты (например, бронзы, имеющие в своем составе олово и свинец).Полезная тепловая мощность, передаваемая жидкому металлу, Рпол qteop где qteop-теоретический удельный расход энергии на перегрев металла на 1 С, - температура перегрева металла, °С. Сечение магнитопровода, см?, S где отношение массы стали магнитопровода к массе меди первичной катушки: 5-25 при воздушном принудительном охлаждении катушки, 0,9-1,3 при водяном; В - магнитная индукция в магнитопроводе, Т; j-допустимая плотность тока в катушке, А/мм 2: 4 при воздушном охлаждении и 20 при водяном; cos - коэффициент мощности индукционной единицы (для предварительных расчетов 0,6-0,75 для чугуна и 0,4-0,5 для алюминия). Наружный диаметр первичной катушки, мм, dkat=dмг 2skat, где skat-толщина катушки, зависящая от числа рядов намотки и равная 20-50 мм. Под длиной канала подразумевается длина замкнутого контура, проходящего как по самому каналу, так и по ванне печи. Внешнюю индуктивность определяют для пространства, заключенного между каналом и первичной катушки.Примем канал прямоугольной формы, ширина которого равна глубине проникновения тока в жидкий металл, а высота в 1,5 раза больше его ширины, т. е. bk = =76 мм, hk=l,5 bk = 114 мм. Радиус закруглений в углах канала примем 20 мм, тогда площадь поперечного сечения канала Принимая толщину футеровки 135 мм и зазор между катушкой и футеровкой 15 мм, получим d мм. По длине канал состоит из четырех участков: одного криволинейного длиной 1234 мм, двух вертикальных каждый длиной 393 мм и одного горизонтального длиной 786 мм, т. е. Найдем внешнюю индуктивность вертикального участка длиной 205 мм (рис.Печи индукционные канальные по принципу действия основаны на использовании тока короткого замыкания. Трансформатор индукционной единицы выполнен так, что петля жидкого металла, является короткозамкнутой обмоткой, разогревающейся при пропускании тока.

Содержание

1. Общие сведения

2. Преимущества индукционного нагрева

3. Индукционные канальные печи

4. Принцип работы индукционных канальных печей

5. Достоинства и недостатки канальных печей

6. Расчет индукционной канальной печи

6.1 Пример расчета индукционной канальной печи

Заключение

1. Общие сведения

Печи индукционные канальные по принципу действия основаны на использовании тока короткого замыкания. Трансформатор индукционной единицы выполнен так, что петля жидкого металла, является короткозамкнутой обмоткой, разогревающейся при пропускании тока. Во избежание разрыва цепи вторичной обмотки в печи постоянно должно находиться некоторое количество металла ("болото"). Мощность индукционной единицы ограничивается огнеупорностью футеровки, поэтому для печей большой вместимости приходится устанавливать несколько таких единиц. Индукционно канальные печи более совершенны, чем индукционно тигельные печи: у них более высокий КПД, поэтому меньше расход энергии и, следовательно, требуется меньше конденсаторных батарей.

Размещено на .ru