6. Ж.И. Кузбаков, ж.О. Нурмаганбетов. «Конструкция и проектирование электродуговмх сталеплавильных и ферросплавных печей». Агу им. К. Жубанова. Актобе:2004г. С.37.

Дәріс 12

Индукционды пеш

Жоспар:

1. ИП жұмыс істеу принципі мен жалпы сипаттамасы.

2. ИП түрлері мен конструкциясы.

3. Индукциялы тигельді пештердің конструкциясы.

4. Индуктор.

5. Футеровка.

6. Жабынғы.

7. Еңкею механизмі.

8. Қақпағы.

9. Индукциялы тигельді пештердің электр жабдығы.

10. Тоқ көзі.

11. Машина өзгерістер.

12. Конденсаторлар.

Индукционды қыздыру трансформатор жұмысына негізделген: екіншілік өндеу және сонымен қатар бір уақытта жүктеу ролін атқаратын қыздырылған металда индуктордың пайда болуын тудыратын ауыспалы магнитті аймақ әсеріне.

Э.д.с.-тің металда әсерімен металда токтар айналады, А:

I₂ = Е₂/Z₂ = Е₂ (1)

Тоғы өткенде пайда болатын джоуль жылуы әсерімен металл қыздырылады да балқиды. Екіншілік орамдағы э.д.с. магниттік ағымға пропорционал трансформатор теориясынан белгілі п₂:

Е₂ = аФfп₂(2)

Пропорционалдық коэффициенті уақыт ағымында магниттік ағымның сипатына қарай анықталынады. Біріншілік өндеуді синусоидальді токпен қоректенуі кезінде а = 4,44.Балқыған металл сонымен қатар тығыз орнатылған шихта, индукционды пештің екіншілік өндеуі ретінде кондуктор болып табылады сондықтан пештер үшін n₂ = 1 и E₂ == а Фf. Нәтижесінде, э.д.с -ті наводимую в металле ілгенде,магниттік ағынды ұлғайтамыз.Бірінші индукционды пеші жоғары жилікті генераторлар болмаған кезде қолданылды,сондықтан металдағы қажетті қуаттылықты алу магнитті ағын арқылы жоғары нәтижеге жеткізді. Магнит ағыны индуктор жасай отырып металл арасын жарып өтеді. Магнитті күш тізбегінің бөлігі индуктор айналасына тұйықталып, себілу ағынын тудырады.Ағынның үлесін төмендету үшін және қажетті магнит ағынын жоғарылату үшін, индуктор ішіне магитопровод енгізу қажет.

Бірінші индукционды пештері индустриялық адал жұмыс істеді, және трансформаторларға ұқсас болып келеді.

Сурет.1 Индукционды каналды пеш (а) және трансформатор (б)

Пештің конструкциясының дамытылуы байманамен пештің болашақта тігінен жабылуына әкелді. Бұл пештер өте жоғары меншікті қуаттылықты қолдана алады, және жоғары электірлік қабілетімен сипатталады.

Салыстырмалы суық металл маңызды көлемі пеш арналарында металл қызады элементтің төменгісін қыздырады, себебі кең арналарда, металл жоғары температураларда балқытылады.Металл электормагнитті және жылы күштермен шақырылушы циркуляся балқыту үрдісін тездетеді және біріңғай құрамын қамтамасыздандырады.

Рис.2 Мыс балқытуға арналған үшфазалы жабық каналды индукционды пеші:

1 — пеш шахтасы, 2 —— подовый камень с вертикальным каналом, 3 — сердечник однофазного индуктора

Осы сипаттар индукционды пешті құрыш байманамен және аса берік арнамен электрмен қуатымен балқытатын агрегаттармен жасайды.

Алайда осы пештің таратуы футеровкасының аласа төзімділігімен арнадан шектеледі, өте ауыржұмыс жағдайы себебінен.

Осы үлгінің пештері болатты балқыту үшін қолданыс таппады, бірақ түсті металлургияда кеңінен қолданылады, себебі түсті металлургияда металдың жоғары температуралар қажет етілмейді.

Байнамасыз индукциондық пештерде қайта балқытылатын металл тигельге тиеледі(рис.3). Байнаманы бұл жағдайда орналастыру мүмкін емес, осыған байланысты магнитті сызықты күштер ауада тұйықталады, пайдалы магнитті ағын өте аз және сол үшін э.д.сті металда көбейту қажет.

Бұл үлгідегі пештердің қолданысы жоғары жилікті генераторлардың болмағандығымен байланысты.

Кең көлемде енгізуге түрткі болған индукциялық тигелдік пештердің радиотехниканың тез дамуы себеп болды, нәтижесінде жоғары жиілікті генераторлар жасалды.

Тигелді пештердің артықшылығы каналдымен салыстырғанда ондағы каналдың болмауымен байланысты. Бұл пештің бірталай конструкциясын ықшамдайды, және толықтай сұйық металды кұйюға мүмкіндік береді және де футеровканың зақымданған жерін жөндеу,тексеру жұмыстары кезінде жақсартады. Тигелді футеровканың қызмет шарттары каналды ф утеровкаға қарағанда бірталай жақсы. Бұл тигелді пештерде

Сурет 3.Тигелді индукционды пеш (а) және магнит ағынын ыдырату (б): 1 — индуктор, 2 — ти­гель, 3 — металл

Салыстырмалы үлкен қашықтықта және металл арасында индуктивті қуаттың төмендеуі тигельдің арқасында.

Индуктивті алымдылықтың өтемдері индукционды тигельді пештер компенсаторлық батареямен жабдықталады.Жиілікті түрлендіргіш және конденсаторларды пайдалану қондырғыны қымбаттатады, және бұндай пештің қолданылуын шектейді. Бұл пеште ерітуге келмейтін немесе басқа агрегаттарды балқыту тиімсіз,тек металдарды және қоспаларды балқытқан дұрыс.

Пештерді таратуды арнаулы металлургияда орын алды. Оны игерушілік мақсатымен индукциондық қызба жоғары толқуы, ең жылы металдан ажыратылады. Металдағы электродинамикалық қозғалсыты химиялық құрамымен қоспалармен қамтамасыздандырады. Индукционды тигельді өздерінің кішкентай көлеміне қарамастан биік өндіргіш қабілетке ие, еңбектің қолайлы шарттарын қамтамасыздандырады, олардың балқыту үрдісікең көлемде бағыттауға ыңғайлы. Индукциондық пештерде магнитті және магнитті емес шихталарды қайта балқытуға болады, магнитті емес шихталар қоспасы джоулдік жылумен жүзеге асырылады.

Рис. 4 Индуктор системасындағы тоқ және магнит ағыны—сад­ка: а — ток және магнит ағынының диаграммасы, б — металды садкада жайылуы

Магнитті емес материалдардың қызбасын қараймыз. Цилиндр ішіне толқын құйындылары барлық аттамалы қабатта алдын ала өтіп кетеді. Сол себептен цилиндрдің терең қабаттарына индуктор баяулай өтіп кетеді және ол терең кабаттарда кіші болады.

_Х = ₀ ехр (-x/ ), (3)

Мұндағы; - беттік тоқ тығыздық; — тоқ тереңдігі.

Магниттік емес шихтаны қыздыру кезінде 1 және р бастапқы кезде барлық бөлігінде бірдей болады, сондықтан тоқ тығыздығы барлық бөлігіне жайылады.(51, б)

Цилиндрден бөлінген активті қуаттылық, кВт

, (4)

Температура көтерілген сайын металдың қарсылығы арта түседі, сол себептен бірнеше уақыт өткеннен кейін ол қызбаның бас бетін құрайды, ал тоқ цилиндрдің барлық бетіне таралады. Бұл ретте металл кызбасы брдық қабаттарда терең ұлғайады. Тоқ тығыздығы қыздырылған цилиндрға барлық бөлігіне жайылады.Егерде тоқ тығыздығы барлық бөлікке тең жайылатын болса, концентрациялық жылу аз болар еді. Индукционды қыздыру тоқтың ішкі бөлікке енуіне өте қолайлы. Аз бөлікке бөлінеді, егерде d₂ = болса.Чтобы учесть это соотношение, в уравнение мощности, поглощаемой садкой, необходимо ввести по­правочный коэффициент . А приближается к единице,

а поглощаемая садкой мощность —к максимуму при

=10. Дальнейшее увеличение этого соотношения не влияет на потребляемую садкой мощность.

Магнитті шихтаны балқытқанда сол қатынас дұрыс болып саналады.Бірақ магнитті емес шихтаға қарағанда бастапқы магнитті шихтаны балқытқанда 40% көп қуатылық қолданады.

Сурет.5 Элекртдинамикалық металл циркуляциясының сызбасы

Осы күштердің әсерінен сұйық металл аймақтан жоғарғы қысыммен қысымы төмен орынға қарай ағып кетеді, яғни төмен және жоғары, нәтижесінде металл циркуляциясы жүреді.

Металдың табиғи электромагниттік ауысуы ванна көлемі бойынша құрам мен температураның өзгеруіне алып келеді және балқуды жеделдетеді. Бірақ 5-суретте көрсетілген сызба бойынша циркуляция жүрген кезде ванна бетінде металл венискісі түзіледі, қож тигель қабырғасымен өтіп, металл бетін ашады. Мұны тоқтату үшін қож түзушілер шығынын азайту керек, бұл пеш жұмысының технико-экономикалық көрсеткіштерін ұлғайтады. Тигльдегі металл деңгейі индуктордан жоғары болса,и мениск пайда болмайды. Бұл жағдайда циркуляция бетке шықпайды, ал бетте құйын пайда болады, ванна беті толығымен дерлік тегіс бола бастайды (55-сурет, б).тегіс бет алу үшін индукторды секциялы қылып жасайды, берілетін қуатты азайтуға болатын кезде, яғни металл балқығаннан кейін жоғарнғы секцияны сөндіреді.

Негізгі әдебиет

1.JI.Н.Никольский, И. Ю. Зиннуров. «Оборудование и проектирование электросталеплавильных цехов». М: «Металлургия» 1993 г. с. 272.

2.Д.Я. Поволоцкий, В.Е. Рощин, Н.В. Мальков. «Электрометаллургия стали и ферросплавов» М: «Металлургия» 1995 г. с.592.

3.А.В. Егоров. «Расчет мощности и параметров электросталеплавильных печей» М. МИСиС, 2000 т. с.272.

Қосымша әдебиет

4.Начала металлургии: Учебник для вузов. В.И.Коротич, С.С.Набойченко, А.И. Сот С.С.Грачев, Е.Л.Фурман, В.Б. Ляшков^ Екатеринбург: УГТУ, 2000г. С.392.

5.В.Г. Воскобойников, В.А. Кудрин, A.M. Якушев. Общая металлургия. _М: ИКЦ «Ак книга», 2002г. с.768.

6. Ж.И. Кузбаков, Ж.О. Нурмаганбетов. «Конструкция и проектирование электродуговмх сталеплавильных и ферросплавных печей». АГУ им. К. Жубанова. Актобе:2004г. с.37.

Дәріс 13