2.4. Плавильные установки с индукционными канальными печами

В установки с ИКП входят следующие основные узды

[1, с. 394 – 403]:

– собственно канальная печь (точнее её плавильный узел с каркасом, объединяющим все узлы и части печи);

– механизм наклона или поворота печи;

– токоподвод, соединяющий индуктор с источником питания;

– коммутационная аппаратура (контакторы, рубильники и пр.);

– измерительные трансформаторы и измерительная аппаратура;

– аппаратура защиты и сигнализации (реле, предохранители, сигнальные лампы и т. д.);

– устройство для регулирования напряжения питания печи;

– конденсаторная батарея для компенсации cos φ (в установках с печами для плавки меди или алюминия, характерных низкой величиной cos φ);

– индивидуальный трансформатор с переключателем ступеней напряжения или группа однофазных трансформаторов в установках сравнительно большой мощности (порядка нескольких сот киловатт).

Механизм наклона ИКП состоит из двух гидроцилиндров, расположенных по бокам её корпуса. Нижняя часть каждого гидроцилиндра шарнирно связана с опорой, установленной на полу здания цеха или на специальном основании. Верхняя часть гидроцилиндров (т. е. их штоки) шарнирно прикреплены к верхней части корпуса печи. Благодаря нижним и верхним шарнирным соединениям гидроцилиндры могут поворачиваться вперед или назад при соответствующем наклоне печи.

Наклон ИКП вперед (в сторону сливного носка) осуществляют для слива ЖМ, наклон назад – для скачивания шлака.

Механизм наклона любой конструкции должен, по возможности, обеспечивать слив всего металла из печи, включая «болото». Если полный слив «болота» оказывается затруднительным или невозможным, то в ванне или в подовом камне должно быть предусмотрено отверстие, забиваемое глиняной пробкой, через которое и производится в случае необходимости слив остатков ЖМ [1, с. 403].

2.5. Особенности процесса плавки металла в индукционных канальных печах

Обязательным условием работы ИКП является наличие в ИКЕ замкнутого токопроводящего витка, образованного ЖМ в подовом канале и в плавильной ванне. Однако если нужно отсоединить и заменить ИКЕ или перейти от плавки одного сплава к плавке другого, то ЖМ из ванны и канала сливают полностью. В противном случае при охлаждении усадка ЖМ в канале будет происходить в затрудненных условиях и в нём возникнут поперечные трещины через всё сечение, вследствие чего нарушится непрерывность U-образного витка в ИКЕ, а значит получить наведённый ток в витке и осуществить пуск печи становится невозможным [1, с. 406]. Для последующего пуска опорожненной печи необходимо весь подовый канал и нижнюю часть ванны заполнить ЖМ, расплавленным в какой-либо дополнительной печи.

Но перед заливкой нужно прогреть подовый камень специальными нагревателями или газопламенным способом до температуры, близкой к температуре в каналах, так как заливка расплавленного металла в непрогретую печь вызовет появление трещин в футеровке и быстрый выход из строя.

Эта операция требует сравнительно длительного времени, поэтому при временной остановке печи более рационально «болото» оставить в ванне, а для того, чтобы избежать разрыва металла в каналах при застывании, его приходится подогревать, причем мощность, потребляемая печью, должна соответствовать тепловым потерям «болота», т. е. приближаться к 10 – 15 % нормальной мощности печи [1, с. 406].

Несмотря на то что нагрев ЖМ в U-образном витке временно неработающей печи (так называемый холостой ход печи) связан с довольно большими потерями энергии, всё же перевод печи на холостой ход при временных остановках более выгоден, чем полный слив металла и отключение печи с последующим медленным нагревом перед включением её в работу [1, с. 406].

В процессе эксплуатации ИКП может потребоваться переход от выплавки одного сплава к выплавке другого. Проще всего такой переход можно осуществить путем полного слива ЖМ из ванны и подового канала и заливки в канал и ванну нового сплава, расплавленного в другой печи. Однако такой переход допустим только в том случае, если материал футеровки подового камня обеспечивает по своей температурной и химической стойкости плавку нового сплава и если предыдущий сплав не содержит компонентов, недопустимых в новом сплаве, так как весьма трудно удалить из каналов и стенок ванны остатки предыдущего сплава [1, с. 405]. Поэтому часто приходится прибегать к переходным плавкам, назначение которых – постепенное устранение из расплавленного металла нежелательных компонентов.

В таких плавках печь несколько раз загружается шихтой, соответствующей новому сплаву, поэтому после каждой плавки содержание нежелательных компонентов в металле каждой следующей плавки будет снижаться. Переход к новому сплаву при помощи переходных плавок является довольно длительной операцией, но во многих случаях этот метод является единственным [1, с. 406].

ИКП применяются, в основном, для плавки металлов с сравнительно низкой температурой плавления – алюминия, меди, цинка, никеля и их сплавов, а также чугуна. Указанные печи не применяются для плавки стали, так как при температуре разливки стали порядка 1600 – 1650 °C футеровка подовых каналов оказывается недостаточно стойкой, выдерживая всего лишь несколько десятков плавок [1, с. 301].