8.5.3. Особенности конструкции индукционных тигельных печах средней частоты (итпсч).

Печи, которые принято называть среднечастотными, работают на частоте тока 250…500 Гц. Многочисленные и существенные преимущества плавки, связанные с повышением частоты тока в индукторе ИТП, известны давно. Однако их реализация стала возможной лишь с появлением мощных, надёжных и экономичных тиристорных преобразователей частоты.

Современные системы питания среднечастотных печей типа Multi – Power, Power-Focus, Multi – Trak и др. в отечественном литейном производстве получили распространение под названием «многоэнергоканальные источники питания». Многоканальный источник питания (рис. 8.30.) включает в себя трёхфазный трансформатор –Тр, выпрямитель тока –В, фильтр, сглаживающий пульсацию выпрямленного напряжения –Ф и инверторы постоянного напряжение в переменное –И₁, И₂ и И₃.

Рис. 8.30. Схема плавильной установки с многоэнергоканальным источником питания.

Показанный схеме источник питания позволяет распределять энергию одновременно на 3 печи. При этом на каждую печь подаётся мощность и частота тока, соответствующие процессу, протекающему в данной печи в данное время. Так, например, в одной из печей идёт расплавление металла на максимальной мощности и частоте тока, во второй печи производится перегрев и доводка по химическому составу в режиме максимальной интенсивности перемешивания (при пониженной частоте), а раздача металла при минимальной подводимой мощности производится из печи, где плавка была завершена ранее других. Такое распределение мощности позволяет поднять коэффициент использования мощности источника питания до ~100% и отказаться от использования специализированных раздаточных печей пониженной удельной мощности.

Преимуществом ИТПСЧ является возможность плавки без «болота» и, как следствие, простота запуска холодной печи после нерабочих смен. Упрощается также переход на новый химический состав выплавляемого металла, появляется возможность плавки на непросушенной шихте без опасности выбросов металла.

Существенно снижается удельный расход электроэнергии на плавку. Это объясняется тем, что тепловые потери при нагреве холодной шихты в тигле увеличиваются от нуля до максимума, соответствующего перегреву полного тигля. При плавке с «болотом» они определяются температурой расплавленного металла, в который шихта загружается и поэтому они всегда выше.

Плавка чугуна на твёрдой завалке позволяет в максимальной степени использовать преимущества индукционного нагрева магнитной шихты. В период нагрева магнитной шихты значение общего К.П.Д. печи достигает 95% (см. главу 2). Магнитная шихта является своего рода магнитным сердечником, через который проходит бóльшая часть магнитного потока, создаваемого индуктором. При этом реактивная мощность в зазоре между индуктором и садкой уменьшается. Догрузка холодной магнитной шихты в тигель по мере проплавления первичной садки также способствует снижению реактивной мощности и увеличению К.П.Д. нагрева частично расплавившейся и потерявшей магнитные свойства шихты.

Увеличение частоты тока позволяет увеличить удельную мощность печи, не превышая допустимой интенсивности перемешивания металла. Поэтому удельная мощность среднечастотных печей может быть выше, чем печей промышленной частоты, и достигает 1500кВт/т. Соответственно увеличению удельной мощности растёт производительность печей. Продолжительность плавки в среднечастотных печах не превышает 1 часа.