Индукционный поверхностный и сквозной нагрев металлов.
Индукционный нагрев основан на использовании неравномерного распределения по радиусу металла тока индуктированным временем магнитным полем. Наибольшая плотность тока наблюдается в поверхностном слое металла. Выбором мощности, частоты и времени нагрева можно нагреть поверхностный слой или же всю деталь насквозь. Индукционная закалка заключается в нагреве поверхностного слоя детали токами В4 с последующим быстрым охлаждением в воздушной или маслянистой среде. В результате в поверхностном слое металла происходит структурное изменение, обеспечивающее необходимую твердость. В зависимость от вида и формы изделия используются закалочные индукторы различной конфигурации, оптимальная частота тока для закалки слоя подсчитывают по формуле:
,
Гц
-глубина
проникновения потоков, в мм.
,питающего индуктор равна:
,
кВт
р0-
удельная мощность отдаваемая генератором
в пределах (5000÷30000 кВт/
)
-
нагреваемая поверхность в 
.
применяется
в следующих случаях:
- нагрев различных заготовок перед ковкой и штамповкой.
- для гибки, прессовки различных длинномерных материалов, а также для обжига или отпуска деталей.
Частота тока для сквозного нагрева определяется из формулы:
,
Гц
-
диаметр заготовки.
- нагревательный элемент
-охладитель
-нагретый участок
– индуктор
Преимущества:
Большая скорость нагрева.
Высокая стабильность результатов.
Удобство автоматизации.
Возможность нагрева не всей детали, а только отдельных её участков.
Диэлектрический нагрев.
Диэлектрический нагрев применяется при термообработке металлов из полупроводников и диэлектриков.
Схема установки диэлектрического нагрева:
Lдр - дроссель
Lк,Ск - колебательный контур генератора
Ср - разделительный
Lсв - катушка обратной связи колебательного контура
Сушка
изделий, лакокрасочных покрытий, бумаги,
пряхи и др., а также нагрев, пресс кромок
сварки и пайка пластиков, сушка и варка
фруктов и ягод. В установках диэлектрического
нагрева обрабатываемый материал
помещается между пластинами конденсатора
колебательного контура генератора, в
качестве генераторных установок
используются ламповые генераторы,
вырабатывающие ток В 4 (0,5÷300 МГц). Требуемая
мощность для нагрев вещества при
отсутствии потерь равна: Р=4,17∙С∙G∙
,
кВт
С- теплоемкость удельная вещества
G- вес вещества в кг.
-
начальная и конечная температура
нагревательного вещества
-время
нагрева в сек.
Мощность, выделяющаяся в единице объема нагревательного вещества:
Р0=5,6∙ε∙tgδf
∙
,
кВт/
tgδ- тангенс угла диэлектрических потерь вещества
ε- диэлектрическая проницаемость вещества
f- частота тока в Мгц
-
напряженность электрического поля В/м.
Мощность лампового генератора должна быть равна:
-
объем конденсатора
-
КПД колебательного контура.
Теплота в веществе выделяется за счет токов смещения, возникающих в веществе находящемся в диэлектрическом поле конденсатора.
Тема №3 Дуговые электрические печи
Классификация дуговых электропечей.
В электродуговых печах источником тепла является дуга, этих печей используются для выплавки высококачественных сталей, цветных и тугоплавких металлов. Они бывают:
Прямого действия
Косвенного действия
Смешанного нагрева.
В печах прямого действия дуга горит между графитовым угольным электродом и расплавленным металлом.
В печах смешенного нагрева дуга горит внутри нагревательной шихты, тепло в этих печах выделяется частично за счет дуги и частично за счет прохождения тока через шихту.
Радиотермическая печь:
Печи смешенного нагрева используются для получения металлов, изготовленных из руд, тепло в них выделяется как за счет дуги, так и за счет джоулевого тепла. Энергоемкость этих печей очень большая 2000÷10000 кВт на тонну металла. В дуговых сталеплавящих печах она составляет 600÷100кВт∙ч/т. Диаметр печи составляет 3÷6 м. Электроды имеют диаметр до 2 м. Вес электродов достигает до 3 тонн.
Печи ДСП прямого нагрева служат для выплавки высококачественных сталей из металлолома. Они состоят из:
Стальной корпус рутированнового внутри огнеупорной и теплоизолирующей кладкой.
Свод (крышка) также рутированная внутри
Электродержатель с механизмом перемещения с целью регулирования мощности.
Механизм подъема свода и наклона ванны для слива металла.
Кабель для подвода питания.