3 Расчет размеров индуктора

3.1 Диаметр и высота индуктора

3.1.1 В начале подраздела 3.1 необходимо сказать, что представляет собой индуктор ИТП и для чего он предназначен, каковы способы его навивки и крепления.

3.1.2 Внутренний диаметр, м, индуктора вычисляют по формуле /1, с. 221; 2, с. 75; 3, с. 254; 4, с. 222/

d_инд.вн = d_{мет.ж.ср} + 2δ_заз.ср. (3.1)

3.1.3 Высота индуктора должна быть такой, чтобы обеспечить нагрев садки (т.е. шихты в тигле) в местах с ослабленной напряженностью магнитного поля, что имеет место у концов индуктора вследствие рассеяния магнитного потока /2, с. 77, 78; 1, с. 221/.

3.1.4 Индуктор можно располагать симметрично или несимметрично относительно садки печи. При симметричном расположении индуктора и садки (обычно в индукционных печах повышенной частоты) высота h_{инд.сим}, м, индуктора должна быть больше высоты h_мет, м, загрузки шихты в тигле на 10 - 30 %. Если соотношение этих высот обозначить как

К_{инд.выс} = , (3.2)

то К_{инд.выс} – это безразмерностный коэффициент высоты индуктора, показывающий увеличение его высоты по сравнению с высотой загрузки шихты в тигле печи с повышенной частотой тока в контурной цепи.

Коэффициент К_{инд.выс} по формуле (3.2) не вычисляют, а принимают в пределах К_{инд.выс} = 1,1 – 1,3.

(По данным различных авторов, К_{инд.выс} = 1,1 – 1,3 /1, с. 221; 3, с. 254/; К_{инд.выс} = 1,10 – 1,25 /2, с. 78/; 1,0 < К_{инд.выс} ≤ 1,3 /4, с. 223/.)

3.1.5 Из формулы (3.2) следует, что

h_{инд.сим} = К_{инд.выс} h_мет.ж. (3.3)

3.2 Расположение индуктора

3.2.1 В ИТП промышленной частоты необходимо принимать меры, исключающие выброс расплава из печи вследствие электродинамической циркуляции и снижающие выпуклый мениск на поверхности расплавленного металла в тигле. Эти задачи решают изменением взаимного расположения индуктора и металла двумя способами /1, с. 221; 2, с. 78 - 80/.

3.2.2. Первый способ заключается в механическом понижении уровня индуктора путем подъема тигля или опускания индуктора так, чтобы верхний торец индуктора был ниже уровня зеркала металла в тигле на величину ∆h_{инд.верх} = 0,1 – 0,2 м (в зависимости от емкости тигля и плотности расплавляемого металла), а нижний торец его был ниже дна тигля на величину ∆h_{инд.ниж}, равную 5 – 15 % высоты металла в тигле, т.е.

∆h_{инд.ниж} = (0,05 – 0,15) h_мет.ж. (3.4)

Определив значения ∆h_{инд.верх} и ∆h_{инд.ниж}, вычисляют высоту, м, индуктора по формуле

h_{инд.несим} = h_мет.ж - ∆h_{инд.верх} + ∆h_{инд.ниж}. (3.5)

(Следовательно, в печах, работающих на промышленной частоте, возможно несимметричное расположение индуктора относительно садки.)

3.2.3 Второй способ реализуется электрическим понижением уровня индуктора путем отключения части витков сверху индуктора (например, в верхней части тигля над крайним рабочим витком индуктора устанавливают холостую водоохлаждаемую катушку, не подключенную к ИП) /2, с. 80; 4, с. 215/.

3.2.4 Целесообразно иметь секционный индуктор, состоящий из двух-трех параллельных секций. Верхняя секция располагается выше зеркала металла в тигле и включается в начальный период плавки, обеспечивая быстрое расплавление шихты без образования "мостов". В остальное время плавки эта секция отключается, обеспечивая горизонтальную поверхность металла в тигле.