ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Индукционный нагрев для термообработки и горячей деформации металла из "Промышленные электротермические установки" Принцип нагрева металла в тигле, окруженном катушкой, ннтае-мой переменным током, был известен еще в начале XX в. Русский ученый и изобретатель А. Н. Лодыгин в 1908 г. в журнале Электричество опубликовал работы по индукционному нагреву металла в тигельных печах без сердечника. Однако применение таких цечей в промышленности начало развиваться только после создания генераторов высокой н повышенной частоты. [c.168] В СССР созданием индукционных печей занимались лаборатория проф. В. В. Вологдина (ныне Научно-исследовательский институт промышленного применения токов высокой частоты — НИИТВЧ), заводы Электрик , Светлана , отделы ОКБ Электропечь и заводы электротермического оборудования. [c.168] По конструкции печи выполняются открытого типа для плавки в воздушной атмосфере и герметически закрытые для плавки в вакууме и в атмосфере нейтральных газов. [c.168] Недостатком индукционных плавильных печей является относительно низкая температура шлаков и повышенное их количество для покрытия вспученной поверхности ванны из-за наличия электродинамических сил. Кроме того, недостатком высокочастотных печей и печей повышенной частоты является необходимость в апециальных и сложных по конструкции и изготовлению источников питания, что к тому же приводит к уменьшению к. п. д. нагревательной системы. [c.169] Принцип работы печи основан на поглощении электромагнитной энергии материалом садки, тигель с которой помещается в переменное электромагнитное поле индуктора. Нагрев и расплавление металлической шихты происходят вследствие наведения электричеокого тока и выделения тепла в кусках металла. При получении жидкой ванны наибольшая плотность тока имеет место по периферии металлической садки в слое, прилегающем к стенкам тигля, а наименьшая— в области центральной части садки. Почти вся поглощаемая энергия выделяется в виде тепла в слоях металла, равных глубине проникновения тока ( 4-1). [c.170] Выделение энергии зависит от частоты тока, геометрических соотношений диаметра тигля и диаметра индуктора, размеров и электрофизических свойств шихтового материала. Поскольку при изменении температуры изменяются как геометрические размеры сплавляемых друг с другом кусков металла, так и их магнитная проницаемость и удельное сопротивление, то частота тока выбирается из условий оптимального режима плавки, при которых процесс расплавления идет наиболее быстро. [c.170] Выбор типа печи, определение емкости и производительности производятся согласно заданию на выплавку нужного количества металла или сплава. [c.170] Потребная мощность печи определяется по формулам (4-25)—(4-29) после определения часовой производительности и выяснения задания на время плавки и время загрузки и разгрузки печи. [c.170] Меньшие значения относятся к печам емкостью до 500 кг, а большие — свыше 3 т. [c.171] Коэффициент полезного действия существенно зависит от величины зазора между индуктором и садкой. При уменьшении толщины стенки тигля электрический к. п. д. т]эл увеличивается, но тепловой к. п. д. г]т падает, так как повышаются потери через футеровку. Обычно для индукционных печей без сердечника Т1эл = 0,60—0,83, причем большее значение относится к печам большей емкости. [c.171] Тепловой к. п. д. составляет величину Т1т = 0,75—0,85. [c.171] Коэффициент мощности индукционных тигельных печей обычно находится в пределах 0,05—0,25. Для повы . шения os ф прибегают к компенсации реактивной мощности за. счет использования статических конденсаторов на повышенБые и высокие частоты. [c.171] НИИ торец индуктора располагают ниже зер кала металла). Чем больше этот сдвиг, тем ровнее поверхность и меньше циркуляция металла. Особенно большой сдвиг существует в печах промышленной частоты, где циркуляция металла является наиболее интенсивной. [c.172] Частота 50 гц может быть рационально использована в цечах с емкостью тигля не менее 3—5 т но стали. Окончательный выбор частоты решается путем сравнения расчетов различных вариантов с учето М капитальных затрат на оборудование и монтаж, амортизационных отчислений, эксплуатационных расходов и расхода электроэнергии. При частоте 50 гц большую стоимость имеют компенсирующие конденсаторные батареи, а на повышенной и высокой частоте — машинные и ламповые генераторы с аппаратурой управления. [c.173] Рассмотрим более подробно конструкции основных узлов печей без сердечника. [c.173] Индуктор, или катушка печи, выполняется из медной водоохлаждаемой трубки круглого, овального или прямоугольного сечения или медного цровода с воздушным охлаждением. Толщина стенок трубки не должна быть меньше 1,3 б, пде б — глубина проникновения тока в медь при рабочей часто1те печи. [c.173] Футеровка может быть трех видов кислая, основная и нейтральная. Кислая футеровка состоит из кварцита (Si02—96—98%, окислы алюминия, железа, кальция и др. — остальное) с 2—4% жидкого стекла в качестве связующего. [c.174] Стойкость кислых и основных футеровок достигает в среднем 80—100 плавок, а при выплав1ке сплава однородных составов — до 250—300 плавок. [c.174] Тигли устанавливаются на асбоцементные плиты или кирпичные блоки из шамота. Применяются также графитовые и шамотовые тигли, изготовленные вне печи. По форме тигли выполняются чаще всего цилиндрическими, несколько суженными по диаметру к дну. Толщина стенок для плавки стали и чугуна равна 10—13 сж, для плавки алюминия 7— 10 см в зависимости от емкости тигля. [c.175] Вернуться к основной статье