Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Правильные ответы на непонятные билеты.doc
Скачиваний:
102
Добавлен:
19.05.2015
Размер:
2.83 Mб
Скачать

2.Индукционные, канальные и тигельные печи, устройство, расчет активной и пол­ной мощности.

По устройству канальная печь напоминает конструкцию силово­го понижающего трансформатора, первичной обмоткой которого явля­ется индуктор, а вторичной - расплавленный металл в виде замкну­того канала.

Индукционная канальная печь (рис.5.5) состоит из футерован­ной ванны 1, футерованной крышки 2, трех или шести индукционных единиц 3. В состав индукционной единицы входит индуктор - 4, магнитопровод 5, подовый камень 6, плавильный канал 7.

Канал может быть круглым, прямоугольным и овальным. Кожух печи выполняют из листовой стали, в печи имеются дверцы для обслуживания и сливной носок. Печь снабжена механизмом наклона для слива металла. Футеровку ванны печи выполняют из огнеупорных кирпичей. Индуктор выполняется из медных трубок, при больших мощностях (больше 250 кВт) трубки охлаждаются водой. Для изго­товления индуктора применяют трубки круглого или прямоугольного сечений, а также трубки специального профиля с утолщенной сторо­ной, обращенной наружу - к каналу с металлом.

Под действием эдс в канале с металлом возникает пере­менный ток , который разогревает металл. Тепловая энергия, вы­деляемая в металле под действием тока, определяется по выра­жению: Q=I22r2τ,

где r2- активное сопротивление металла в канале. Ом; τ -время протекания тока I2 через канал.

Активная мощность печи, необходимая для расплавления метал­ла, массой Gm, за время τ пл, определяется по формуле: P1 = Gm Сэм/τ плηП,

где Сэм - энтальпия металла при температуре разливки, Вт. ч/кг;

ηП - общий кпд печи, берется по таблицам, составленным из практики эксплуатации печей.

Полная мощность, подводимая к индуктору, определяется по выражению

S1=U1I1=P1/cosφ

где I1 ток индуктора; cosφ - естественный косинус фи пе­чи.

Активную мощность, выделяемую в канале, определяем по выра­жению:

P2=P1- PЭП = I2r22

где PЭП - электрические потери в индукторе, Вт. Электрические потери индуктора состоят из потерь в меди Рм и потерь в стали индуктора Рс:

PЭП = Рм + Рс

Потери в меди и стали индуктора определяются по выражениям:

Рм = I12r , Рс = pCGC

где r - активное сопротивление индуктора. Ом; рс - удельные потери в стали, Вт/кг; Gc - масса магаитопровода индуктора, кг. Сила тока в канале определяется по выражению

I2 = I1W1

При сливе металла часть его остается в печи, во избежание замораживания ИКП. Если из печи вылить весь жидкий металл и заг­рузить холодную шахту, то она не расплавится, так как вторичная цепь будет разомкнута. Невозможность полного слива металла ус­ложняет переход от одной марки к другой, так как приходится про­водить несколько промежуточных промывочных плавок. Взаимодейс­твие тока индуктора с током, протекающим в металле (канале) печи, вызывает электродинамические силы, перемешивающие металл.

От воздействия тока в канале с магнитным потоком, создавае­мым этим же током, возникает сжимающий эффект, проявляющийся в сжимающем усилии, действующем на жидкий металл. При сильных маг­нитных полях усилия настолько велики, что могут вызывать пережа­тие металла в канале и прекращение протекания тока. Усилию сжа­тия противодействует статическое давление столба металла в кана­ле и вне его. В начале плавки давление столба металла в канале невелико, поэтому плавку начинают на небольших токах. По мере расплавления металла давление столба металла увеличивается, уве­личивают и ток индуктора. Для регулирования мощности тока ин­дуктора ИКП снабжаются многоступенчатыми электропечными транс­форматорами.

В ИКП плавят чугун, медь, алюминий, цинк, латунь, бронзу и другие металлы. Выпускают ИКП емкостью от 0,4 до 160 т жидкого металла. Кроме ИКП с вертикальным каналом выпускается и печи с горизонтальным каналом. Они обладают большей стойкостью футеров­ки ванны и канала.

Индукционные тигельные печи

Индукционная тигельная печь (рис.5.8) состоит из тигеля 1, индуктора 2, футерованной крышки 3, кожуха 4, расплавленного ме­талла 5.

Принцип действия индукционной тигельной печи (ИТИ) основан на поглощении электромагнитной энергии материалом шихты.

Распределение энергии в шихте зависит от частоты тока, гео­метрических соотношений диаметра тигля и диаметра индуктора, размеров и электрофизических свойств шихты.

Неравномерное расп­ределение энергии по сечению шихты ускоряет нагревание и расп­лавление шихты.

Энергия концентрируется в отдельных, прилежащих к стенкам тигля, слоях, вызывая их быстрое расплавление. Поскольку при изменении температуры изменяются как гео­метрические размеры сплавляемых друг с другом кусков металла, так и их магнитная проницаемость и удельное электрическое сопротив­ление, то частота тока выбирается из условий оптимального режима плавки, при которых процесс расплавления идет быстрее.

ИТП по частоте источника питания подразделяются на: а) печи промышленной частоты; б) печи средней частоты (150-12000 Гц) с питанием от машинных и тиристорных преобразователей частоты; в) печи высокой частоты (66 кГц и более) с питанием от ламповых и полупроводниковых генераторов.

Отсутствие канала упрощает конструкцию печи, позволяет пол­ностью сливать металл, облегчает осмотр и ремонт футеровки. ИТП получили распространение в металлургии спецсталей м сплавов. От­сутствие концентрированных источников тепла, углеродосодержащих электродов, позволяет получать стали и сплавы высокой степени чистоты по углероду и газам. Электродинамическое движение метал­ла обеспечивает получение однородного сплава с заданным химичес­ким составом. Однако в ИТП шлаки малоэффективны, так как нагре­ваются от металла. ИТП выпускаются емкостью 0, 06 - 60 т жидкого металла.

Мощность, которую необходимо подвести к индуктору для расп­лавления металла массой GM и перегреве расплава до конечной тем­пературы tMK, определяется по формуле

Р1ПОЛ + ΣРМП + РЭП

где Рпол - полезная мощность, необходимая для нагрева, расплавления шихты и перегрева расплава, Вт; ΣРМП - суммарные тепловые потери печи, Вт.

Суммарные тепловые потери печи состоят из тепловых потерь через стены, под, крышку тигля и тепловых потерь излучением, методика их расчета изложена в [6].

Полезная мощность определяется по выражению

РПОЛ = GМШ(tМП - tШ) + сЖ(tМК – tМП) + λМП)/τПЛ

где смк - температура плавления металла, °С; tШ - начальная температура шихты; °С; Сш - удельная теплоемкость шихты, Вт.ч/кг*°С; Сж - удельная теплоемкость жидкого расплава, Вт.ч/кг*°С; λМП - скрытая теплота плавления, Вт.ч/кг.

Полная мощность, подводимая к индуктору, определяется по выражению (5.20), активная мощность, выделяющаяся в тигле,- по выражению (5.21). Активная мощность P1 может быть определена также по выражению

Р1ПОЛП= РПОЛЭηМ

где ηЭМ - соответственно, электрический и тепловой кпд печи.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.