2.8. Преимущества и недостатки индукционных канальных печей и миксеров
Индукционные канальные печи и миксеры имеют следующие преимущества [4, c. 274; 3, с. 231; 1, с. 302 – 303]:
– низкие капитальные затраты, составляющие 50 – 70 % от стоимости ИТП той же мощности;
– меньший (по сравнению с ИТП) удельный расход электроэнергии (кВт∙ч/т);
– высокий электрический КПД печи, достигающий 96 – – 97 %;
– высокий тепловой КПД (85 – 90 %) из-за низких тепловых потерь, что объясняется возможностью выполнения толстой теплоизолирующей футеровки ванны печи без ухудшения электрического КПД;
– низкий (0,5 – 1,0 %) угар шихты, в особенности если она содержит большой процент стружки;
– возможность использования легковесной низкосортной шихты и эффективного науглероживания благодаря интенсивному перемешиванию ЖМ;
– минимальные пылегазовыделения на плавильной площадке и в окружающую среду;
– возможность питания непосредственно от силовой сети низкого напряжения (без понижающего трансформатора и высоковольтного распределительного устройства);
– легкость регулирования и спокойное ведение процесса.
Недостатками ИКП как плавильного агрегата для чугуна являются [4, с. 274; 3, с. 232]:
– необходимость постоянно держать в печи сравнительно большого количества расплавленного металла, так как полный слив металла ведет к резкому охлаждению футеровки и её растрескиванию;
– необходимость иметь вспомогательную плавильную печь для приготовления ЖМ, используемого в качестве «болота» при возобновлении работы печи после её остановки;
– трудности перехода с одного химического состава выплавляемого металла на другой из-за большой массы металла в подовом канале (40 – 60 % от полезной вместимости ванны).
– холодный малоактивный шлак;
– невозможность добавлять, например, графит на поверхность расплавленного чугуна, так как из-за медленного движения металла в ванне графит размешивается недостаточно;
– разрушение футеровки канала жидким металлом, нагреваемым на 50 – 100 °С выше температуры металла в ванне.
Заключение
В учебном пособии описаны наиболее распространённые типовые представители индукционных тигельных и канальных печей и миксеров. В различных источниках информации представлено много других, более современных моделей печей отечественного и зарубежного производства. При выборе индукционной печи от разных изготовителей следует прежде всего обращать внимание на то, какие существенные параметры одних печей лучше других, чтобы правильно сориентироваться в вопросе цена – качество.
Если необходимо выбрать ИПУ, то следует иметь в виду, что в состав установки входит не только индукционная тигельная или канальная печь, но также источник питания, конденсаторная батарея, вспомогательная аппаратура. Чаще всего совершенствуются источники питания. Они могут быть другого типа (например тиристорными преобразователями частоты вместо машинных), иметь иную мощность, частоту тока, КПД. Их технические параметры должны, естественно, соответствовать параметрам печей, входящих в ИПУ.
В пособии невозможно однозначно указать оптимальный тип и, тем более, модель индукционной тигельной или канальной печи, так как для этого нужно знать (кроме вида или марки сплава) конкретные условия её эксплуатации: требуемую производительность и режим работы печи, металлоёмкость литейных форм, возможность использования тех или иных шихтовых материалов и т.д., а в случае замены одних печей на другие необходимо учитывать размеры имеющихся площадей.
Правильно ориентироваться в этих вопросах помогут теоретические сведения, рассмотренные в учебном пособии: особенности индукционного нагрева и плавления шихты токами различной частоты, действие электромагнитного поля на движение ЖМ в тигле и в подовом канале и др. В пособии также указаны технические характеристики многих печей, их достоинства и недостатки, рекомендуемые области применения.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Технические характеристики открытых ИТП типа ИСТ
Параметр* |
Модель печи
|
|
ИСТ - 0,06/0,1 |
ИСТ - 0,06/0,16 |
|
Ёмкость тигля, т |
0,06 |
0,06
|
Тип ИП |
ВПЧ-100-2,4 |
ТПЧ-100-2,4 |
Мощность питающего преобразователя, кВА |
100 |
160 |
Мощность, потребляемая печью, кВт |
– |
– |
Номинальное напряжение на индукторе, В |
– |
– |
Частота тока в индукторе, Гц |
2 400 |
2 400
|
Время расплавления и перегрева ЖМ, ч |
0,46 |
0,25 |
Производительность
по расплавлению и перегреву, |
0,13 |
0,24 |
Удельный расход
электроэнергии на расплавление и
перегрев до 1600 |
769 |
667 |
Расход воды на охлаждение при разности температур на входе и выходе 25 , м3/ч: индуктора + кабелей КБ ИП |
1,2 0,6 2,5 |
1,8 1,0 2,0 |
Масса электропечи (комплекса), т |
1,6 |
1,6 |
1т шихты, 
Продолжение прил. 1
Параметр* |
Модель печи
|
||
ИСТ - 0,16/0,16 |
ИСТ - 0,16/0,25 |
ИСТ - 0,16/0,32 |
|
Ёмкость тигля, т |
0,16 |
0,16 |
0,16 |
Тип ИП |
ТПЧ-160-2,4 |
ОПЧ-250-2,4 |
ТПЧ-320-1,0 |
Мощность питающего преобразователя, кВА |
160 |
250 |
320 |
Мощность, потребляемая печью, кВт |
– |
– |
– |
Номинальное напряжение на индукторе, В |
– |
– |
–
|
Частота тока в индукторе, Гц |
2 400 |
2 400 |
1 000 |
Время расплавления и перегрева ЖМ, ч |
0,60 |
0,39 |
0,32 |
Производительность по расплавлению и перегреву, |
0,265 |
0,41 |
0,50 |
Удельный расход электроэнергии на расплавление и перегрев до 1600 1т шихты, |
604 |
610 |
640 |
Расход воды на
охлаждение при разности температур
на входе и выходе индуктора + кабелей КБ ИП |
1,8 2,8 4,0 |
2,5 3,8 4,0 |
3,1 5,5 4,0 |
Масса электропечи (комплекса), т |
2,0 |
2,0 |
2,0 |
,
м3/ч:
Продолжение прил. 1
Параметр* |
Модель печи
|
|
ИСТ - 0,25/0,25 |
ИСТ - 0,25/0,32 |
|
Ёмкость тигля, т |
0,25 |
0,25
|
Тип ИП |
ОПЧ-250-2,4 |
ТПЧ-320-1,0
|
Мощность питающего преобразователя, кВА |
250 |
320 |
Мощность, потребляемая печью, кВт |
– |
– |
Номинальное напряжение на индукторе, В |
– |
– |
Частота тока в индукторе, Гц |
2 400 |
1 000 |
Время расплавления и перегрева ЖМ, ч |
0,66 |
0,53 |
Производительность по расплавлению и перегреву, |
0,38 |
0,47
|
Удельный расход электроэнергии на расплавление и перегрев до 1600 1т шихты, |
658 |
681 |
Расход воды на охлаждение при разности температур на входе и выходе 25 , м3/ч: индуктора + кабелей КБ ИП |
2,25 3,3 4,0 |
2,5 4,8 5,5 |
Масса электропечи (комплекса), т |
2,4 |
2,4
|
Продолжение прил. 1
Параметр* |
Модель печи
|
|
ИСТ - 0,25/0,5 |
ИСТ - 0,4/0,32 |
|
Ёмкость тигля, т |
0,25 |
0,4 |
Тип ИП |
ОПЧ-500-1,0 |
ТПЧ-320-1,0 |
Мощность питающего преобразователя, кВА |
500 |
320 |
Мощность, потребляемая печью, кВт |
– |
– |
Номинальное напряжение на индукторе, В |
– |
– |
Частота тока в индукторе, Гц |
1 000 |
1 000
|
Время расплавления и перегрева ЖМ, ч |
0,31 |
1,56 |
Производительность по расплавлению и перегреву, |
0,81 |
0,44
|
Удельный расход электроэнергии на расплавление и перегрев до 1600 1т шихты, |
617 |
727
|
Расход воды на охлаждение при разности температур на входе и выходе 25 , м3/ч: индуктора + кабелей КБ ИП |
3,7 7,5 4,0 |
2,9 5,3 4,0 |
Масса электропечи (комплекса), т |
3,0 |
3,0
|
Продолжение прил. 1
Параметр* |
Модель печи
|
|
ИСТ - 0,4/0,5 - ИЗ |
ИСТ - 1/0,5 |
|
Ёмкость тигля, т |
0,4 |
1,0
|
Тип ИП |
ОПЧ-500-1,0 |
ОПЧ-500-1,0 |
Мощность питающего преобразователя, кВА |
505 |
630 |
Мощность, потребляемая печью, кВт |
– |
556 |
Номинальное напряжение на индукторе, В |
800 – 1 000 |
1 800 |
Частота тока в индукторе, Гц |
1 000 |
1 000
|
Время расплавления и перегрева ЖМ, ч |
0,51 |
1,26 |
Производительность по расплавлению и перегреву, |
0,78 |
0,79 |
Удельный расход электроэнергии на расплавление и перегрев до 1600 1т шихты, |
648 + 40 |
704 |
Расход воды на охлаждение при разности температур на входе и выходе 25 , м3/ч: индуктора + кабелей КБ ИП |
4,75 8,2 5,4 |
4,5 + 0,72 3,4 5,4 |
Масса электропечи (комплекса), т |
3,0 |
13,0
|
Продолжение прил. 1
Параметр* |
Модель печи
|
|
ИСТ - 1/0,8 |
ИСТ - 2,5/2,4 |
|
Ёмкость тигля, т |
1,0 |
2,5
|
Тип ИП |
ТПЧ-800-1,0 |
– |
Мощность питающего преобразователя, кВА |
800 |
2 400 |
Мощность, потребляемая печью, кВт |
800 – 88 |
2 240 |
Номинальное напряжение на индукторе, В |
800 – 1 000 |
1 500 |
Частота тока в индукторе, Гц |
1 000 – 800 |
1 500
|
Время расплавления и перегрева ЖМ, ч |
0,77 + 0,14 |
1,43 |
Производительность по расплавлению и перегреву, |
1,300 – 0,2 |
3,00 |
Удельный расход электроэнергии на расплавление и перегрев до 1600 1т шихты, |
625 + 20 |
747 |
Расход воды на охлаждение при разности температур на входе и выходе 25 , м3/ч: индуктора + кабелей КБ ИП |
7,8 + 0,6 3,6 + 0,2 5,0 |
– – – |
Масса электропечи (комплекса), т |
13,0 |
–
|
Продолжение прил. 1
Параметр* |
Модель печи
|
|
ИСТ - 6/2,4 |
ИСТ - 10/4,0 |
|
Ёмкость тигля, т |
6,0 |
10,0
|
Тип ИП |
– |
–
|
Мощность питающего преобразователя, кВА |
2 400 |
4 000 |
Мощность, потребляемая печью, кВт |
2 240 |
3 000 |
Номинальное напряжение на индукторе, В |
500 |
500 |
Частота тока в индукторе, Гц |
1 500 |
1 500 |
Время расплавления и перегрева ЖМ, ч |
2,00 |
2,86 |
Производительность по расплавлению и перегреву, |
3,00 |
3,50
|
Удельный расход электроэнергии на расплавление и перегрев до 1600 1т шихты, |
747 |
640 |
Расход воды на охлаждение при разности температур на входе и выходе 25 , м3/ч: индуктора + кабелей КБ ИП |
– – – |
– – – |
Масса электропечи (комплекса), т |
– |
– |
*Во всех печах температура перегрева жидкого металла равна 1600 |
||
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Технические характеристики открытых ИТП типа ИЧТ с частотой тока в индукторе 50Гц
Параметр* |
Модель печи
|
|
ИЧТ - 1/0,4 - С2 |
ИЧТ - 2,5/1,0 - С4 |
|
Ёмкость тигля, т |
1,0 |
2,5
|
Номинальная мощность печного трансформатора, кВА |
400 |
1 000 |
Мощность, потребляемая печью, кВт |
370 |
910 |
Мощность, ориентировочно потребляемая при выдержке металла при 1400 , кВт |
55 |
70 |
Номинальное напряжение на индукторе, В |
495 |
930 |
Время расплавления и перегрева до 1400 , ч |
1,67 |
1,47 |
Производительность по расплавлению и перегреву до 1400 , |
0,6 |
1,7 |
Удельный расход электроэнергии на расплавление и перегрев до 1400 1т шихты, |
630 |
550 |
Расход воды на охлаждение при разности температур на входе и выходе 25 : индуктора, кабелей, КБ, ИП, м3/ч |
4,15 |
8,30 |
Масса электропечи (комплекса) с расплавленным металлом, т |
6,0 |
11,0
|
Продолжение прил. 2
Параметр* |
Модель печи
|
|
ИЧТ - 6/1,6 - С6 |
ИЧТ - 6/2,5 |
|
Ёмкость тигля, т |
6,0 |
6,0
|
Номинальная мощность печного трансформатора, кВА |
1 600 |
2 500 |
Мощность, потребляемая печью, кВт |
1 480 |
– |
Мощность, ориентировочно потребляемая при выдержке металла при 1400 , кВт |
150 |
– |
Номинальное напряжение на индукторе, В |
1 000 |
– |
Время расплавления и перегрева до 1400 , ч |
2,22 |
1,62 |
Производительность по расплавлению и перегреву до 1400 , |
2,7 |
3,7 |
Удельный расход электроэнергии на расплавление и перегрев до 1400 1т шихты, |
546 |
558 |
Расход воды на охлаждение при разности температур на входе и выходе 25 : индуктора, кабелей, КБ, ИП, м3/ч |
15,2 |
– |
Масса электропечи (комплекса) с расплавленным металлом, т |
23,5 |
–
|
Продолжение прил. 2
Параметр* |
Модель печи
|
|
ИЧТ - 10/2,5 - С3 ИЧТ - 10/2,5 - С4 |
ИЧТ - 10/4 |
|
Ёмкость тигля, т |
10,0 |
10,0
|
Номинальная мощность печного трансформатора, кВА |
2 500 |
4 000 |
Мощность, потребляемая печью, кВт |
2 300 |
– |
Мощность, ориентировочно потребляемая при выдержке металла при 1400 , кВт |
200 |
– |
Номинальное напряжение на индукторе, В |
2 075 |
– |
Время расплавления и перегрева до 1400 , ч |
2,27 |
1,515 |
Производительность по расплавлению и перегреву до 1400 , |
4,4 |
6,6 |
Удельный расход электроэнергии на расплавление и перегрев до 1400 1т шихты, |
522 |
550 |
Расход воды на охлаждение при разности температур на входе и выходе 25 : индуктора, кабелей, КБ, ИП, м3/ч |
18,0 |
– |
Масса электропечи (комплекса) с расплавленным металлом, т
|
35,0 |
– |
*Во всех печах температура перегрева ЖМ равна 1500 |
||
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Технические характеристики открытых ИТП типа ИАТ
с частотой тока в индукторе 50Гц
Параметр |
Модель печи |
|
ИАТ - 0,4/0,18 - С3 |
ИАТ - 1/0,4 - М3 |
|
Ёмкость тигля, т |
0,4 |
1,0 |
Мощность питающего трансформатора, кВА |
180 |
400 |
Мощность, потребляемая печью, кВт |
170 |
390 |
Мощность холосто хода (на поддержание металла в жидком состоянии), кВт |
40 |
71 |
Номинальное напряжение на индукторе, В |
350 |
490 |
Время расплавления и перегрева жидкого металла, ч |
1,70 |
1,488 |
Производительность по расплавлению и перегреву, |
0,235 |
0,672 |
Рабочая температура перегрева жидкого металла, |
750 |
750 |
Удельный расход электроэнергии на расплавление и перегрев одной тонны шихты, |
723 |
580 |
Расход воды на охлаждение, м3/ч: индуктора кабелей |
3,0 3,0 |
4,8 0,2 |
Масса металлических конструкций печи, т |
4,2 |
10,4 |
Масса печи (общая с металлом), т |
6,2 |
27,5 |
Продолжение прил. 3
Параметр |
Модель печи
|
|
ИАТ - 2,5/1,0 - М1 |
ИАТ - 2,5/1,6 - М3 |
|
Ёмкость тигля, т
|
2,5 |
2,5 |
Мощность питающего трансформатора, кВА |
1 000 |
1 600 |
Мощность, потребляемая печью, кВт |
813 – 885 |
1 470 |
Мощность холосто хода (на поддержание металла в жидком состоянии), кВт |
120 |
– |
Номинальное напряжение на индукторе, В |
1 025 |
1 500 – 1 700 |
Время расплавления и перегрева жидкого металла, ч |
1,773 |
1,004 |
Производительность по расплавлению и перегреву, |
1,41 |
2,49
|
Рабочая температура перегрева жидкого металла, |
750 |
750 |
Удельный расход электроэнергии на расплавление и перегрев одной тонны шихты, |
578 |
590 |
Расход воды на
охлаждение, индуктора кабелей |
3,34 0,364 |
4,8 0,2 |
Масса металлических конструкций печи, т |
19,4 |
– |
Масса печи (общая с металлом), т |
24,5 |
– |
Продолжение прил. 3
Параметр |
Модель печи
|
ИАТ - 6/1,6 - М4
|
|
Ёмкость тигля, т |
6,0
|
Мощность питающего трансформатора, кВА |
1 600 |
Мощность, потребляемая печью, кВт |
1 106
|
Мощность холосто хода (на поддержание металла в жидком состоянии), кВт |
147 |
Номинальное напряжение на индукторе, В |
1 320 |
Время расплавления и перегрева жидкого металла, ч |
3,021 |
Производительность по расплавлению и перегреву, |
1,986 |
Рабочая температура перегрева жидкого металла, |
750 |
Удельный расход электроэнергии на расплавление и перегрев одной тонны шихты, |
557 |
Расход воды на охлаждение, м3/ч: индуктора кабелей |
15,0 0,5 |
Масса металлических конструкций печи, т |
21,6
|
Масса печи (общая с металлом), т |
39,6
|
|
|
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
Технические характеристики открытых ИТП для плавки медных, магниевых и никелевых сплавов с частотой тока в индукторе 50 Гц
Параметр |
Модель печи
|
|
для плавки медных сплавов в неэлектропроводных тиглях |
||
ИЛТ - 1 |
ИЛТ - 2,5 |
|
Ёмкость тигля, т |
1,0 |
2,5
|
Мощность питающего трансформатора, кВА |
400 |
1 100 |
Мощность, потребляемая печью, кВт |
287 |
680 |
Мощность потребляемая установкой, кВт |
307 |
720 |
Мощность холосто хода (на поддержание металла в жидком состоянии), кВт |
67 |
100 |
Номинальное напряжение на индукторе, В |
475 |
1 052 |
Рабочая температура перегрева, |
1 300 |
1 300 |
Время расплавления и перегрева жидкого металла, ч |
1,64 |
1,305 |
Производительность по расплавлению и перегреву, |
0,61 |
1,915 |
Удельный расход электроэнергии на расплавление и перегрев одной тонны шихты, |
470 |
355 |
Расход воды на охлаждение индуктора, кабелей и КБ, м3/ч |
5,5 |
9,6 |
Масса металлических конструкций печи, т |
4,2 |
10,5 |
Масса печи (общая с металлом), т |
6,7 |
15,5 |
Продолжение прил. 4
Параметр |
Модель печи
|
для плавки медных сплавов в неэлектропроводных тиглях |
|
ИЛТ - 10 |
|
Ёмкость тигля, т |
10,0 |
Мощность питающего трансформатора, кВА |
1 300 |
Мощность, потребляемая печью, кВт |
1 210
|
Мощность потребляемая установкой, кВт |
1 294
|
Мощность холосто хода (на поддержание металла в жидком состоянии), кВт |
240
|
Номинальное напряжение на индукторе, В |
1 160 |
Рабочая температура перегрева, |
1 300 |
Время расплавления и перегрева жидкого металла, ч |
3,76 |
Производительность по расплавлению и перегреву, |
2,66 |
Удельный расход электроэнергии на расплавление и перегрев одной тонны шихты, |
455 |
Расход воды на охлаждение индуктора, кабелей и КБ, м3/ч |
18,0 |
Масса металлических конструкций печи, т |
18,0 |
Масса печи (общая с металлом), т |
36,0 |
Продолжение прил. 4
Параметр |
Модель печи
|
|
для плавки магниевых сплавов в электропроводных тиглях |
||
ИГТ - 1,6 |
ИМТ - 4 |
|
Ёмкость тигля, т |
1,6 |
4,0 |
Мощность питающего трансформатора, кВА |
– |
– |
Мощность, потребляемая печью, кВт |
550 |
985 |
Мощность потребляемая установкой, кВт |
562 |
1 000 |
Мощность холосто хода (на поддержание металла в жидком состоянии), кВт |
93 |
150
|
Номинальное напряжение на индукторе, В |
1 160 |
1 160 |
Рабочая температура перегрева, |
750 |
750 |
Время расплавления и перегрева жидкого металла, ч |
1,68 |
2,03 |
Производительность по расплавлению и перегреву, |
0,953 |
1,97 |
Удельный расход электроэнергии на расплавление и перегрев одной тонны шихты, |
577 |
500 |
Расход воды на охлаждение индуктора, кабелей и КБ, м3/ч |
6,0 |
7,7 |
Масса металлических конструкций печи, т |
17,0 |
27,0 |
Масса печи (общая с металлом), т |
– |
38,0 |
Продолжение прил. 4
Параметр |
Модель печи
|
|
для плавки никелевых сплавов в неэлектропроводных тиглях |
||
ИЧТ - 2,5 |
ИЧТ - 6 |
|
Ёмкость тигля, т |
2,5 |
6,0
|
Мощность питающего трансформатора, кВА |
– |
– |
Мощность, потребляемая печью, кВт |
1 300 + 400 |
1 300
|
Мощность потребляемая установкой, кВт |
697 |
1 180 |
Мощность холосто хода (на поддержание металла в жидком состоянии), кВт |
728 |
1 238
|
Номинальное напряжение на индукторе, В |
112 |
228 |
Рабочая температура перегрева, |
1 550 |
1 550 |
Время расплавления и перегрева жидкого металла, ч |
2,17 |
3,07 |
Производительность по расплавлению и перегреву, |
1,152 |
1,954 |
Удельный расход электроэнергии на расплавление и перегрев одной тонны шихты, |
605 |
604 |
Расход воды на охлаждение индуктора, кабелей и КБ, м3/ч |
7,9 |
13,0 |
Масса металлических конструкций печи, т |
11,5 |
17,0 |
Масса печи (общая с металлом), т |
17,0 |
23,0
|