Охарактеризуйте технологію плавки чавуну у індукційній печі.

Работа индукционных тигельных печей основана на принципе передачи энергии индукцией от первичной цепи ко вторичной. Электрическая энергия переменного тока, подводимая к первичной цепи, превращается в электромагнитную энергию поля, которая во вторичной цепи переходит снова в электрическую, а затем в тепловую.

Переменный ток от источника питания 4, проходя по виткам индуктора 1, создает переменное электромагнитное поле. Электромагнитные волны проникают внутрь электропроводной загрузки тигля на глубину Дэ (называемую глубиной проникновения) и возбуждают в поверхностном слое шихты переменный электрический ток, который и приводит к нагреву и плавлению металла. Та часть энергии электромагнитного поля, которая не была поглощена шихтой, взаимодействует с витками индуктора, индуцирует в них реактивный ток. Этот ток направлен навстречу току источника питания и отстает от него по фазе на 90°. Таким образом, часть энергии, излучаемой индуктором в течение каждого периода (реактивная мощность), возвращается в него с опозданием по фазе на 90°. Эта реактивная мощность циркулирует между индуктором и источником питания. В связи с тем, что между загрузкой тигля и индуктором имеется большой неэлектропроводный зазор, равный толщине стенок футеровки, а плотность магнитных силовых линий в этом зазоре максимальная, реактивная мощность печи в десятки раз превосходит мощность, поглощаемую загрузкой (активную мощность).

Поэтому реактивный индуктивный ток /_ъ циркулирующий от индуктора к источнику питания, также в десятки раз превосходит активный ток /_а в цепи. Из векторной диаграммы токов (рис. 12.2, а) следует, что при таком соотношении величин токов коэффициент мощности установки (естественный сое ср) не превышает 0,1.

Мощность, поглощаемая садкой печи, зависит от ее электромагнитных свойств, поэтому при работе на разных шихтах, а также при изменении электромагнитных свойств садки в процессе ее нагрева и плавления соотношение активных и индуктивных токов в индукторе изменяется. Это приводит к нарушению резонанса колебательного контура.

Взаимодействие тока в индукторе с током, индуцированным в поверхностном слое жидкого металла в тигле, приводит к возникновению электродинамических сил F, действующих на жидкий металл и направленных к оси тигля (рис. 12.3).

Под действием электродинамических сил ^возникает двухкон-турная циркуляция металла, интенсивность которой можно визуально оценить по высоте выпуклого мениска Н_т на свободной поверхности ванны металла. В результате электромагнитного перемешивания происходит выравнивание температуры и химического состава металла в объеме ванны. Быстрее проходят процессы растворения легирующих элементов и науглероживания. Однако чрезмерная интенсивность перемешивания приводит к нарушению сплошности шлакового покрова, так как шлак стекает к стенкам тигля. В результате этого увеличивается угар металла, усиливается растворение в нем газов и, кроме того, возможны газометаллические выбросы