Индукционная плавильная печь
Индукционная плавильная печь
Индукционная тигельная плавильная печь имеет простую конструкцию и состоит из многовиткового индуктора, внутри которого располагается огнеупорный тигель. Размеры печи и масса выплавляемого металла зависят от емкости тигля. Основными элементами печи считаются: высокочастотный генератор, каркас, индуктор, футеровка, токоподводящее устройство, система охлаждения, механизм для опрокидывания и крышка. Каркас печи может быть изготовлен из немагнитных металлов или неметаллических материалов, чтобы не рассеивать магнитное поле.
Он также должен быть расположен на удалении от индуктора и изготовлен таким образом, чтобы тигель можно было наклонить для слива металла через сливной носок.
Описание конструкции индукционной
тигельной плавильной печи
Различные элементы каркаса разделяются друг от друга. В нижней части каркаса устанавливается нижняя плита, которая используется для закрепления индуктора и создания огнеупорного днища. В верхней части каркаса находится верхняя сводовая плита, которая служит для закрепления и крепления индуктора и огнеупорного тигля.
Фото взято из открытого источника яндекс.картинки
Обычно для создания каркаса используют верхнюю и нижнюю плиты, а также боковые стенки, которые изготавливают из материалов на основе асбеста и цемента. Боковые стенки могут быть сделаны из металлических листов, чтобы индуктор всегда был доступен для наблюдения и очистки от металлической пыли и конденсации. Внутри каркаса находятся изолированные стойки, которые перемещаются назад, чтобы индуктор мог свободно двигаться при нагреве и защищать футеровку от повреждений.
Индуктор создается из полых медных трубок прямоугольного или эллиптического сечения, внутри которых проходит холодная вода. Он выполняет не только функцию создания магнитного переменного поля, но и является основным элементом, формирующим внешние стенки огнеупорного тигля. Поэтому он должен соответствовать не только электротехническим требованиям, но и обладать достаточной механической жесткостью и прочностью для сопротивления силам, направленным на сдвиг тигля, особенно при поворотах и наклонах печи.
Токоподводящее устройство должно гарантировать безопасное переворачивание и повороты печи. Самой надежной системой токоподвода является подача тока от шин через контактные ножи и губки. Однако эта система работает надежно только при наличии водяного охлаждения.
Индукционная плавильная печь, общая электрическая схема включения печи приведена на рисунке.
Эта схема часто используется в промышленных индукционных тигельных печах, которые работают от машинных генераторов. Чтобы повысить эффективность использования машинного генератора, предусмотрена возможность питания двух плавильных печей одновременно. Работа этих печей может быть организована таким образом, что одна печь готовится к плавке, пока другая уже находится в процессе плавки.
Система охлаждения используется для охлаждения индуктора, который имеет медные стенки, которые могут быстро расплавиться из-за высокой передачи тепла от расплавленного металла. Во время работы печи вода подается непрерывно, чтобы предотвратить остановку подачи воды. Чтобы избежать образования конденсата на витках индуктора, температура отходящей воды должна быть не ниже 50 ᴼС.
Индукционная плавильная печь, механизм наклона
Механизм наклона печи служит для слива металла и является важной частью любой тигельной плавильной печи. Чтобы уменьшить длину струи металла и избежать перемещения разливочного ковша вместе с носком печи (как это происходит при использовании дуговых сталеплавильных печей), ось наклона ИТП располагается рядом с носком. Для наклона печей малой ёмкости (60 и 160 кг) используется тельфер печного пролёта, который предназначен для загрузки шихты в тигель. Для наклона печи крюк тельфера соединяется с серьгой, которая крепится на каркасе печи. При вращении барабана тельфера крюк поворачивает печь на нужный угол (около 95-100 градусов).
Главными элементами гидравлического механизма наклона печи являются цилиндры одностороннего действия, которые расположены по одному с каждой стороны печи. Под действием давления рабочей жидкости (обычно масла) плунжеры цилиндров, соединенные с корпусом печи, перемещаются вверх и наклоняют печь. Цилиндры установлены на шарнирах, которые позволяют им во время наклона печи поворачиваться в соответствии с траекторией, описываемой головкой плунжера. Когда давление рабочей жидкости снимается, печь опускается под собственным весом.
Если печь нужно наклонять в обе стороны, то гидравлический механизм наклона имеет две пары цилиндров, каждая из которых отвечает за наклон в определенную сторону. Осью поворота служат цапфы плунжеров второй пары цилиндров. Гидравлический механизм обеспечивает плавный поворот, но требует наличия гидравлической установки. Недостатком является необходимость большого пространства под печью для размещения цилиндров, что может ограничить его использование.
Внутри индуктора находится огнеупорная облицовка, состоящая из следующих компонентов: тигель, который создает пространство для плавления и определяет вместимость печи. Он является основной частью футеровки высокочастотной плавильной печи. Тигель покрывается крышкой, облицованной огнеупорным шамотом; нижняя плита, используемая для формирования подины в тигле; верхняя сводовая плита, определяющая высоту тигля. Она соединяется с тиглем через керамический воротник; воротник, соединяющий тигель с верхней плитой и ленточной керамикой.
Ленточная керамика (носок) используется для направления струи жидкого металла при его сливе из тигля. Сигнализатор контролирует состояние футеровки печи. Его принцип работы заключается в следующем: при значительном износе стенок тигля сопротивление падает ниже установленного значения, которое определяется в процессе наладки печи. В схему вводится сетка-электрод, и когда металл соприкасается с этим электродом, реле прибора срабатывает и подает звуковой и световой сигналы.
Для предотвращения аварийной остановки плавки при опасном состоянии стенок тигля используется стандартное реле ЭН-526. При получении сигнала о опасности, оно отключает воду, предназначенную для охлаждения тигля. Сигнализатор позволяет увеличить срок службы печи и повысить ее производительность. Однако, он не является полноценным предохранителем, поэтому необходимо визуально контролировать состояние футеровки в процессе работы и после каждой плавки.
Схематический разрез футеровки индукционной тигельной печи представлен на рисунке.
Достоинства тигельных плавильных печей:
1. Получение энергии во время загрузки без использования промежуточных нагревательных элементов;
2. Интенсивное перемешивание расплава в тигле, обеспечивающее быстрое плавление мелкой смеси, выравнивание температуры во всем объеме и отсутствие перегревов, что гарантирует получение однородных сплавов;
3. Возможность создания любой атмосферы и давления в печи;
4. Высокая производительность благодаря высокой удельной мощности, особенно на средних частотах;
5. Возможность полного слива металла из тигля и небольшая масса футеровки, что позволяет снизить тепловую инерцию печи и быстро переходить на плавку других сплавов;
6. Простота обслуживания, управления и регулировки процесса, а также возможность механизации и автоматизации;
7. Безопасность процесса и минимальное загрязнение воздуха.
Недостатки тигельных печей
включают в себя низкую температуру шлаков, которые наводятся на зеркале расплавленного металла. Шлак нагревается от металла, поэтому его температура всегда ниже, а также футеровка не очень стойка при высоких температурах и может подвергаться тепловым напряжениям при полном сливе металла. Однако преимущества тигельных печей перед другими плавильными агрегатами значительны, и они широко используются в различных отраслях промышленности.
В зависимости от условий плавок, которые могут быть на воздухе или в защитной атмосфере, выделяются различные типы печей: открытые (для плавки на воздухе), вакуумные (для плавки в вакууме) и компрессорные (для плавки под избыточным давлением)
По планированию действий в определенное время:
• периодическое
• полунепрерывное
• непрерывное
С использованием различных тиглей:
— с тиглем из керамики (с футеровкой),
— с тиглем из металла,
— с тиглем из графита,
— с тиглем из металла охлаждаемого водой.
