Разработка и проектирование индукционной тигельной печи

Индукционные тигельные печи (ИТП) широко применяются в промышленности для плавки черных и цветных металлов как на воздухе, так и в вакууме и в защитных атмосферах.

В настоящее время используются такие печи емкостью от десятков грамм до десятков тонн.

Тигельные индукционные печи применяют главным образом для плавки высококачественных сталей и других специальных сплавов, требующих особой чистоты, однородности и точности химического состава, что недостижимо при плавке в пламенных и дуговых печах.

Недостатками индукционных тигельных печей являются высокая стоимость электрооборудования, особенно при частотах выше 50 Гц, и низкий КПД при плавке материалов с малым удельным сопротивлением.

Основной тенденцией в развитии индукционных тигельных печей является рост как единичной емкости, так и суммарной емкости парка печей, связанный прежде всего с потребностью в больших количествах высококачественного металла.

Кроме того, при увеличении емкости повышается КПД печи и снижаются удельные расходы на ее изготовление и эксплуатацию.

В последние годы наметилась тенденция к расширению области использования тигельных индукционных печей в направлении плавки металлов с низким удельным сопротивлением, таких, как алюминий и медные сплавы.

Это объясняется эксплуатационными преимуществами, которые создает плавка в тигельных печах по сравнению с плавкой в печах других типов (например, в канальных индукционных печах).

В частности, при плавке алюминия и его сплавов в тигельных печах отпадает необходимость регулярной чистки каналов (не реже 1 раза в смену и иногда после каждой плавки).

Кроме того, в тигельных печах можно вести одиночные плавки, что трудноосуществимо в канальных печах, предназначенных для непрерывной круглосуточной работы. В некоторых случаях этот довод может явиться решающим в пользу применения тигельных печей для плавки цветных металлов. электропечь шихта чугун плавильный

Индукционная тигельная электропечь состоит из индуктора, внутри которого расположен набивной тигель, и каркаса печи.

Для защиты металлоконструкций печи от магнитных потоков рассеяния индуктора вокруг него устанавливают магнитопровод. Ось поворота печи для слива металла выполняется вблизи сливного носка.

Для поворота расплавленного тигля печи снабжаются механизмом наклона. Наклон печи должен осуществляться на угол до с регулированием скорости.

Для снижения тепловых потерь печи нужно иметь футерованную крышку.

В печах малой емкости открывание и закрывание крышки производится с помощью ручного привода, а в печах средней и большой емкости - с помощью электропривода или гидропривода, управление которыми должно быть выведено на рабочую площадку.

Печи промышленной частоты должны получать питание от сети через трансформатор или автотрансформатор со ступенями напряжения, обеспечивающими рабочие режимы печи (в том числе миксерный режим) и режим спекания тигля.

Переключение ступеней напряжения у всех трансформаторов нужно производить дистанционно.

При питании печи от трехфазной сети для выравнивания нагрузки по фазам устанавливается симметрирующее устройство, состоящее из регулируемых реактора и конденсаторной батареи с автоматическим регулятором симметрии.

Печи повышенной частоты питаются от преобразователей частоты. В систему питания входит компенсирующая конденсаторная батарея. Переменная часть емкости конденсаторной батареи должна составлять 0,4 - 0,6 общей емкости и подключаться к общим контурным шинам группами с помощью контакторов.

Печи средней и большой емкости комплектуются сигнализаторами состояния изоляции печи, основанными на контроле изменения электрического сопротивления изоляции индуктора относительно заземленного расплава, находящегося в тигле.

1. Расчет шихты для серого чугуна СЧ20

2. Расчет материального баланса

Баланс металла в % к массе металлозаливки

Материальный баланс расхода шихты в кг.:

3. Расчет геометрических размеров плавильного пространства

Емкость тигля:

G=1.0 (т)

Полезный объем тигля:

где - плотность чугуна

Внутренний диаметр плавильного тигля (в среднем сечении) принимаю равным:

(м)

(меньшее значение относится к более крупным печам), здесь.

Толщина футеровки в среднем сечении тигля приближенно определяется по эмпирической формуле . Полученное значение следует уточнить по значениям толщин футеровок действующих электропечей.

Высота индуктора определяется из соотношения

Внутренний диаметр индуктора.(м)

Графическая часть плавильного узла со схемой кислой футеровки

4. Тепловой расчет плавильного узла