Компактность электромагнитной системы "индуктор–металл". Плавка черных металлов. Вакуумные печи, их характеристика и особенности тепловой работы. Индукционные плавильные печи. Печи без железного сердечника. Установки для плавки во взвешенном состоянии.
Аннотация к работе
Компактность электромагнитной системы «индуктор-металл», характерная для индукционных тигельных печей, обусловила развитие на их основе разнообразных конструкций индукционных вакуумных плавильных (рисунок 1) и нагревательных печей, различающихся расположением индуктора вне (рисунок 1,а) или внутри (рисунок 1, б-г) вакуумной камеры. Слив металла из тигля плавильных печей может быть через донное отверстие, путем наклона корпуса печи малых размеров (рисунок 1, б) или тигля внутри вакуумной камеры больших габаритов (рисунок 1, в и г) в изложницы или литейные формы. Такие печи - наиболее сложные агрегаты (рисунок 1, г), имеющие помимо основной (плавильной) вакуумной камеры с индукционной печью ряд вспомогательных шлюзовых камер для загрузки шихты, разливки, подачи изложниц или литейных форм, дозаторы для присадок, устройство для отбора проб и измерения температуры жидкого металла по ходу плавки и другое технологическое оборудование.Однако конструктивные особенности электромагнитной системы «индуктор-металл», связанные с возможным расположением индуктора вне вакуумной камеры (рисунок 1,а), наличием металлического кожуха вокруг индуктора (рисунок 1, б-г) и другие, снижают коэффициент использования электрической энергии изза увеличения магнитного потока рассеяния и реактивной мощности, не участвующей в теплогенерации.Плавка черных металлов в индукционных печах имеет ряд преимуществ перед плавкой в дуговых печах, поскольку исключается такой источник загрязнения, как электроды. В индукционных печах тепло выделяется внутри металла, а расплав интенсивно перемешивается за счет возникающих в нем электродинамических усилий. Однако важнейшее достоинство индукционных печей, обусловленное генерацией тепла внутри расплавленного металла, становится недостатком при использовании их для рафинирующей плавки.Для выпуска металла из печи предусматривается возможность наклона печи, что осуществляется с помощью тельфера на малых печах или при помощи гидравлических цилиндров на крупных. Футеровка (тигель) индукционной печи работает в очень тяжелых условиях, так как интенсивное движение металла и большие скорости изменения температуры вызывают ее размывание и разрушение, поэтому, чем толще стенки тигля, тем больше срок его службы. Стойкость кислой футеровки составляет 100-150 плавок для стали и 200-250 для чугуна, а основной футеровки 30-80 плавок для стали и 150 плавок для чугуна. Продолжительность плавки в печах серии ИСТ., колеблется от 50 мин (печь емкостью 60 кг) до 2 ч (печь емкостью 10 т). Печь ИЧТ-2,5 имеет емкость 2,5 т при потребляемой мощности 718 КВТ и производительности 11 т/ч; печь ИЧТ-6 имеет емкость 6 т при потребляемой мощности 1238 КВТ и производительности 2,1 т/ч.Плавильная индукционная печь с железным сердечником (рисунок 4) состоит из футерованной рабочей емкости шахтного или барабанного типа, где сосредоточена основная масса металла, железного сердечника (магнитопровода) с индуктором и узкого канала, заполненного металлом. Угар металла очень мал, так как нагрев до высокой температуры происходит в канале, изолированном от окружающей среды. Индуктор имеет обычно принудительное воздушное охлаждение, осуществляемое при помощи вентилятора; иногда витки индуктора изготовляют из трубки и охлаждают водой. Схема рабочего модуля, из которых собираются эти установки, показана на (рисунке 5), (без устройств для перемещения заготовок и роликов, устанавливаемых между индукторами для обеспечения транспортировки металла через нагреватель). При нагреве прутков диаметром 70-150 мм индукторы питаются током с частотой 1 КГЦ, диаметром 35-120 мм 2,4 КГЦ, диаметром 25-90 мм 4 КГЦ, диаметром 15-50 мм 10 КГЦ.Как уже отмечалось ранее, электромагнитные волны, создаваемые индуктором, помимо теплогенерации создают в проводящей среде электромагнитные силы, сжимающие и перемешивающие жидкий металл.Технологическое применение установок для плавки во взвешенном состоянии при физико-химических исследованиях металлов часто связано с достижением заданной установившейся температуры Туст: при расплавлении Туст > Тпл, при кристаллизации металла во взвешенном состоянии Туст <Тпл. Любое значение Туст соответствует тепловому равновесию металла, когда энергия теплогенерации в результате индукционного нагрева полностью расходуется на испарение металла и на тепловые потери излучением (в вакууме) или конвекцией (в инертных газах). Однако параметры электромагнитного поля, необходимые для удержания металла во взвешенном состоянии, могут создавать теплогенерацию, не соответствующую тепловому равновесию.Индукционные вакуумные печи по сравнению с открытыми тигельными печами имеют более низкие значения к. п. д. ?э и ?т.
1.1 Общая характеристика............................................................ 4
1.2 Особенности тепловой работы …………………………………..5
2 Индукционные печи …………………………………………….….6
2.1 Индукционные плавильные печи ………………………………..6
2.2 Печи без железного сердечника ………………………….……..6
2.3 Печи с железным сердечником………………………….…….. 10
3 Установки для плавки во взвешенном состояния ……….……..17
3.1 Общая характеристика …………………………………………..17
3.2 Особенности тепловой работы ………………………………….17
Заключение ……………………………………………………………19
Список использованных источников ………………………………20
Вывод
Технико-экономические показатели
Индукционные вакуумные печи по сравнению с открытыми тигельными печами имеют более низкие значения к. п. д. ?э и ?т. Общий к. п. д. ?0 составляет 0,2-0,4, а в печах с «холодным» тиглем 0,05-0,15, что вызывает повышенный удельный расход электроэнергии. Например, при выплавке стали в печах типа ИСВ Wy ? 2?3 КВТ • ч/кг.
Строительство индукционных вакуумных печей связано с большими дополнительными капитальными затратами, что в сочетании с высокими расходами по переделу делает вакуумную индукционную плавку достаточно дорогостоящей, целесообразной только для получения металлов и сплавов особо высокого качества.
Список литературы
1 Кривандин В.А. Металлургическая теплотехника - 2 том / В.А. Кривандин; профессор, доктор техн. наук. - Москва: Металлургия, 1986 г. - 590 с.
2 Кривандин В.А. Теория, конструкции и расчеты металлургических печей - 1 том / Ю. П. Филимонов, В.А. Кривандин; профессор, доктор техн. наук. - Москва: Металлургия, 1986 г. - 477 с.