Индукционные печи для плавки металлов
Литейные производства и металлургические заводы ежедневно применяют индукционные печи для металлов. ZAVODRR – это индукционные печи для плавки черных и цветных металлов, разных видов: канальные, тигельные, вакуумные, с простым недорогим обслуживанием. Конструктивные особенности печей позволяют производить плавку за 45 минут, токами высокой и средней частоты 0,5 – 2,4 кГц.
Индукционные печи используются для следующих задач:
- переплавка черных и цветных металлов и изготовление оливок (литых изделий);
- термообработка металлов и металлосодержащих изделий;
- производство изделий из золотого, серебряного металла.
Как правило, для этих целей используют промышленные модели печей. В повседневном применении используют печи специальной конструкции для обогрева жилых и производственных помещений.
Индукционные печи
Принцип действия
Работа индукционной печи основана на разогреве металлических изделий при помощи вихревых токов. Для возникновения вихревых токов применяется медный (как привило водоохлаждаемый) индуктор. Количество катушек (витков) рассчитывается индивидуально согласно обрабатываемому изделию. Так же необходимо читывать глубину проникновения в металл, она составляет от 1 до 10 мм.
При взаимодействии металлической детали внутри индуктора, образуется переменное магнитное поле. Сама конструкция по принципу работы похоже на трансформатор. Сердечник является деталью, а обмоткой сам индуктор.
Для сохранности индуктора, его необходимо охлаждать. Деталь внутри него можно разогреть до температуры 1700 °C, что позволит довести его до жидкого состояния. В основном бывают индукционные печи следующих типов:
- Печи с магнитопроводом.
- Без магнитопровода.
В обоих вариантах печи содержат индуктор. В первом индуктор взаимодействует с магнитным сердечником по принципу трансформатора, и располагается ниже плавильного узла. Во втором (без магнитопровода) индуктор расположен снаружи тигля или футеровки, что является наиболее распространённым вариантом.
Виды и особенности печей
Индукционные печи делятся на основные виды, они имеют определенные особенности работы и отличаются по пользователям. Некоторые нужны для работ в металлургической промышленности, другие применяются в повседневной жизни, или для приготовления пищи.
Вакуумные индукционные печи
Вакуумные индукционные печи
Такая печь используется для литья металлов с высокой температурой или в какой-либо среде индукционным способом. В герметичной камере установлена тигельная индукционная печь и литейная форма для слива металла.
Вакуум позволяет получить более качественные детали, за счет хорошего перемешивания металла во время плавки. С каждым годом вакуумные технологии совершенствуются и переходят на новый уровень, позволяя делать новые изделия, а так же уменьшать их себестоимость.
Достоинства вакуумной плавки
- Вакуум позволяет производить долгую выдержу металла.
- Улучшение свойств металлов.
- Удобность управления и контроля процессом плавки.
- Ступенчатая регулировка температуры с возможностью регулировать химический состав сплава в процессе работы.
- Быстрый разогрев и плавка металла (от 30 минут).
- Экологически чистое производство, с минимальным уровнем дыма.
Принцип действия вакуумной печи основан на плавки металла, который расположен в тигле, позволяя использовать тугоплавкие металлы и сплавы. Создание вакуума происходит при помощи компрессора, откачивая воздух. Метал хорошо очищается от содержания азота и водорода, благодаря чему становится менее пористый и прочный.
Канальные
Канальные печи в отличие от тигельных содержат электромагнитный сердечник и широко применяются литейными производствами в виде раздаточных печей, или для поддержания расплава при определенной температуре (миксеры).
Канальные индукционные печи
1 — индуктор
2 — расплавленный металл
3 — тигель
4 — магнитный сердечник
5 — подовый камень с каналом тепловыделения
Канальная печь сделана из футеровочной массы или жаропрочных камней. Расплавленный металл расположен в плавильном узле, и под ванной соединенные между собой в виде канала. Печь должна работать в непрерывном режиме, что бы металл циркулирующий по замкнутому кольцу не застыл. Она не может работать без замкнутого контура. По мере необходимости происходит слив шихты и догрузка новой.
Индуктор является первичной обмоткой трансформатора, расплавленный металл – вторичный виток по которому циркулирует электрический ток. Металл в печи равномерно перемешивается по принципу работы электромагнитной индукции.
Канальные печи делятся на:
- Миксеры.
- Раздаточные печи.
- Плавильные печи
Если стоит задача накопить расплавленный металл и поддержать его в течение долгого периода времени необходимо использовать миксеры. Объем миксера рассчитывается по его выработки за два часа работы.
Канальные печи разделяют по расположению каналов:
- Вертикальные.
- Горизонтальные.
По форме рабочей камеры:
- Барабанные.
- Цилиндрические.
Цилиндрическая печь сделана в виде цилиндра с технологическими отверстиями для слива металла. Для наклона печи используется редуктор или система гидравлики, но в большинстве случаев применяются стационарные печи со сливным отверстием внизу системы.
Индукционные печи цилиндрические
Для загрузки шихты используется технологическая крышка расположенная сверху печи. Для слива металла используется канал выполненный в виде V-образной формы. Иногда слив происходит при помощи избыточного давления газа. Корпус блока охлаждается водой, обмотка сердечника – воздухом.
Преимущества канальных печей
- Небольшое потребление электроэнергии.
- Высокий электрический КПД.
- Небольшая стоимость.
Недостатки канальных печей
- Трудность изменения химического состава, из постоянного нахождения металла в печи.
- Невозможность произвести одну плавка металла в печи, процесс должен быть постоянным.
Конструктивные особенности
Каркас печи изготовлен из высоколегированной стали, и представляет собой наклонную конструкцию на редукторе или гидравлике. Индуктор сделан в виде цилиндра и закреплен на стальном каркасе плавильного узла.
Корпус печи сделан не разъемным, но предусмотрена операция для удобной замены индуктора, в случае его выхода из строя.
На печах с гидравлическим видом наклона магнитопровод выполнен из пластин специальной стали толщиной 0,4 мм. Пластины заизолированы между собой усиления электромагнитного поля.
Для отведения тепла используется двухконтурная градирня. Ее применяют, как правило для охлаждения индуктора узла и реактора тиристорного преобразователя. Она выполнена в виде двух контуров, каждый из которых выполняет определенную задачу. Один контур охлаждает печь, а второй саму себя (градирню).
Если печи плавят цветные металлы: медь, алюминий, то используется графитовый тигель. Если шихта представляет собой черные металлы, то используется набивная футеровочная смесь, которую уплотняют специальные вибраторы.
В электрооборудование печи входит:
- Тиристорный преобразователь частоты 1 компл.
- Индукционный плавильный узел в сборе 2 компл.
- Конденсаторная батарея 1 компл.
- Водоохлаждаемые кабеля 4 компл.
- Распределитель воды 1 шт.
- Редуктор, электродвигатель 2 компл.
- Дистанционный пульт управления наклоном печи 1 шт.
Для нормального функционирования печи, ее запуск и настройку должны производить только высококвалифицированные специалисты.
Набивочные материалы футеровки содержат:
- 45% кварцевый порошок.
- 2% борная кислота.
Футеровочная смесь приготавливается в сухом виде при помощи литейного смесителя и просевки через сито. Приготовленная смесь должна в течение 20 часов быть уложена.
Футеровку тигля производят специальные вибраторы. Электрические вибраторы уплотняют футеровку, их применяют на больших печах от 250 кг. При уплотнении футеровки вибратор перемещается по вертикали при помощи подъемного механизма.
Тигельные
Медный индуктор и тиристорный преобразователь являются основными узлами тигельной печи. Медная трубка имеет прямоугольный вид и определенное количество витков. Формы индукторов для печей обычно имеют цилиндрический вид.
Тигельные индукционные печи
Преимущества тигельных печей
- Удобная загрузка и слив металла (редуктор или гидравлика).
- Хорошее перемешивание металла, однородный состав.
- Во время плавки можно проводить реакцию окисления и восстановления металла.
- Хорошая производительность печей (1 плавка 45 минут).
- На разогрев не требуется много электроэнергии.
- Простая эксплуатация и быстрое обучение работе.
- Внешняя среда не подвергается вредным выбросам.
Недостатки тигельных печей
- Малая температура расплава до 1750 С °, невозможно применить для обработки тугоплавких металлов.
- Печи от 500 кг должны иметь разрешение на применение Ростехнадзора.
Несмотря на имеющиеся недостатки, тигельные печи являются самыми востребованными среди российских литейщиков.
