Расчет и проектирование индукционных тигельных печей - Курсовая работа

Такие печи удобны в эксплуатации, область их применения за последнее время значительно расширилась. В индукционных печах металл нагревается токами, возбуждаемыми в непеременным полем индуктора. По существу индукционные печи также являются печами сопротивления, но отличаются от них способом передачи энергии нагреваемому металлу. В печах с сердечником металл находится в кольцевом желобе вокруг индуктора, внутри которого проходит сердечник. Удельная мощность индукционных тигельных печей может быть достаточно высока, а силы, возникающие в результате взаимодействия магнитных печей металла и индуктора, оказывают в этих печах положительное воздействие на процесс, способствуя перемешиванию металла.1.1) состоит из следующих основных конструктивных элементов: корпуса с ферромагнитным или электромагнитным экраном, подины, крышки и слоя тепловой изоляции, индуктора с водяным охлаждением, изготовляемого из полой медной трубки, огнеупорной футеровки, вспомогательных устройств (механизма наклона печи, механизма поворота свода, контактного устройства). Дальнейшее уменьшение электрических потерь внутри корпуса может быть достигнуто либо увеличением размеров корпуса печи, либо путем установки между корпусом печи и индуктором дополнительного магнитопровода (электрический экран), выполненного в виде металлической вставки из материалов с малым удельным электрическим сопротивлением. Его выполняют из материалов с малым удельным электрическим сопротивлением (медь, алюминий), толщиной равной 1,5…2,0 глубины проникновения тока и располагают между индуктором и корпусом печи. Индуктор изготовляют в виде однослойной цилиндрической катушки из медной полой трубки специального профиля (рис.1.2) (соленоида), витки которого укладываются или в виде спирали (спиральный индуктор) с постоянным углом наклона витков и заданным шагом навивки (рис.1.3,а) или в виде катушки, все витки которой располагаются в горизонтальных плоскостях, а переходы между соседними витками осуществляют наклонным участком (индуктор с транспозицией витков) (рис.1.3,б). Огнеупорная футеровка тигельной индукционной печи состоит из тигля, образующего плавильное пространство и определяющего емкость печи; подины, служащей основанием, на которое устанавливаются тигель и индуктор; леточной керамики (носка), предназначенной для формирования струи жидкого металла при сливе его из тигля; воротника, соединяющего тигель и леточную керамику; крышки, футерованной шамотными огнеупорами.Рисунок 2.1 Эскиз к геометрическому расчету тигельной печи Полезный объем тигля, занимаемый жидким металлом: , (2.1) где Vt - полезный объем тигля, м3; Принимая, что форму тигля можно представить в виде цилиндра диаметром d0 и высотой h1. Средняя толщина стенки тигля определяется по формуле ?т=6 Gt , (2.4) ?т=6 6=12 см=0,12 м Высота внутренней полости тигля определяется по формуле h1= (1,2…1,4) h (2.6) h1=1,3•1,08=1,4 мПри расчетах принимаем обозначение ?20, ?с, ?пл - соответственно удельное сопротивление при температурах 20ОС, точки Кюри и температуре плавления. Для выбранных условий частоту тока в индукторе ориентировочно определяют по формуле В качестве источника питания выбираем преобразователь с генератором с частотой тока 500 Гц, мощностью 1500 КВТ, напряжением 1600/800 В, КПД ?ГЕН=0,86 и электродвигателем мощностью 350 КВТ, напряжением 6000/3000 В, 2900 об/мин, КПД ?дв=0,927. Тип печи Вместимость, т Мощность установленная, КВА, Мощность потребляемая, КВТ Частота, тока Гц Число фаз питающей сети Номинальное напряжение сети Температура перегрева металла, 0С Поэтому напряжение на индукторе в первый период UИ=UПР=1600 В, а ток в индукторе I1, во второй период UИ=2000 В, а ток в индукторе I2 составит по формуле (3.13)По величине выделяемых мощностей и потерь в печи можно установить приближенный энергетический баланс, в котором мощность, забираемая индукционной установкой из сети РС, расходуется следующим образом: (4.1) где - полезно используемая мощность, КВТ; потери в источнике питания (преобразователе), КВТ. а) Потери в индукторе уже определены и составляют Ри=349,7 КВТ. б) Потери в токопроводе принимаем равными 15% активной мощности (предполагая, что соединение печи с токоподводом осуществляется гибкими проводами РТПР = 0,15• 1069,7=160,455 КВТ. в) Потери тепла в конденсаторной батарее определяем по формуле Активная мощность, забираемая от преобразователя, составит: КПД преобразователя Потери в преобразователе при его КПД составляют Активная мощность, забираемая преобразователем из сети, составляетКроме того, в новых цехах улавливают и подвергают очистке так называемые неорганизованные выбросы, т.е. газы, которые попали в цех в период заливки чугуна, завалки шихты и выпуска стали. Рисунок 5.2 Схема раздельной очистки газов, отводимых от электропечи через зонт под фонарем цеха Газ отводят от печи 1 через водоохлаждаемый патрубок, расположенный в своде печи. После дожигания окись углерода в камере 3 газ охлаждают в устройстве 4.