2 Устройство и принцип работы индукционной тигельной печи Индуктор

Индуктор выполняется из профилированной водоохлаждаемой медной трубки прямоугольного сечения. Толщина стенки трубки выбирается в соответствии с частотой тока. Исходя из необходимости обеспечения минимальных потерь энергии в трубе, толщина её стенки должна быть на 30% больше глубины проникновения тока. На частоте 50 Гц нередко применяется неравностенная трубка, одна из стенок которой утолщена до 10 - 13 мм. Утолщенная стенка располагается со стороны тигля. Вода, охлаждающая индуктор, должна отводить не только тепло, выделяющееся в нем за счет электрических потерь, но и тепловые потери через боковую поверхность тигля. Нередко систему охлаждения индуктора приходится выполнять в виде нескольких параллельных ветвей, чтобы обеспечить требуемый расход охлаждающей воды. Для подвода и отвода воды и электроэнергии индуктор имеет припаянные штуцера. Между витками индуктора устанавливают электроизоляционные прокладки. Индуктор покрывают слоем эпоксидной смолы, чем обеспечивается надёжная электрическая изоляция одного витка от другого. Наружная часть – оклеена листовым асбестом. В печах промышленной частоты верхний уровень индуктора устанавливают ниже уровня металла, вследствие чего уменьшается мениск на поверхности ванны и исключается выброс металла из тигля из-за электродинамической циркуляции.

Корпус печи

Корпус печи, соединяющий в единое целое все ее узлы, состоит из неподвижной и наклоняющейся частей. На неподвижной части, называемой станиной или опорной рамой, крепятся подшипники механизма наклона

печи. Наклоняющаяся часть корпуса может иметь различное конструктивное решение: в виде каркаса (поворотной рамы) или в виде кожуха.

Крышка

Печи большой и средней емкости для уменьшения тепловых потерь на излучение оборудуются крышками из немагнитной стали, футерованными огнеупором и теплоизоляцией. Открывание крышки при небольшой ее массе производится с помощью ручного привода, а при значительной массе крышка снабжается механизмом с электро- или гидроприводом.

Контактное устройство

Соединение индуктора с токоподводом, не препятствующее наклону печи, выполняется в виде разъемного контактного устройства или гибким кабелем.

Магнитопровод

Во избежание нагрева металлических частей печи полями рассеяния вокруг индуктора устанавливают внешний магнитопровод из листовой трансформаторной стали. Магнитопровод состоит из отдельных пакетов, расположенных равномерно по периметру индуктора. На печах промышленной частоты магнитопроводы изготавливают из стали. Длина пакетов выше высоты индуктора. Пакеты крепят к каркасу печи болтами и устанавливают вплотную к индуктору, что обеспечивает жесткость конструкции и минимальное рассеяние магнитного потока.

Футеровка печи

Условия работы индукционной печи предъявляют определённые требования к её футеровке. Футеровка должна выдерживать механическое воздействие жидкого металла, что особенно важно для печи большой вместимости (свыше 10т.). Футеровка со стороны (поверхности) жидкого металла должна иметь плотную спёкшуюся поверхность, через которую он не сможет просочиться. Со стороны индуктора футеровка должна быть не спёкшейся. Это предупреждает образование в ней сквозных трещин. В процессе эксплуатации в плотном спёкшемся слое футеровки могут

образовываться трещины. Жидкий металл, попадая по ним в не спёкшийся слой, разогревают его, и футеровка, спекаясь, закрывает трещину. Наличие не спёкшегося слоя исключает проникновение жидкого металла к индуктору.

Стойкость футеровки определяет срок службы печи до очередного ремонта. В зависимости от металлургического процесса применяют кислые или основные огнеупорные материалы. Футеровка печи состоит из подины, тигля, верхнего кольца, крышки.

Футеровку тигля изготавливают методом уплотнения вибрацией с использованием ручных или механических вибраторов. Для изготовления тигля применяю сухие кварцевые массы. Вначале выполняют нижнюю часть тигля. Затем на под тигля устанавливают нижнюю часть тигля. Затем на под тигля устанавливают металлический шаблон засыпают огнеупорную массу. Во избежание разделения фракций массы её подают в печь по матерчатому или резиновому рукаву.

При использовании ручных электровибраторов футеровку тигля делают послойно 30-50 мм. Для больших печей применяют несколько шаблонов, так как высота шаблона должна быть не более 500-600 мм, устанавливаемых последовательно друг на друга по мере уплотнения тигля.

После футеровки тигля металлический шаблон остаётся в печи и расплавляется при её нагреве.

Зерновой состав набивной массы оказывает большое влияние на долговечность набивной футеровки. Так, при использовании мелких фракций получают хорошее спекание и более плотную футеровку, хорошо противостоящую воздействию металла и шлака. Однако при высоком содержании мелких фракций стенки футеровки быстро и глубоко спекаются, что значительно уменьшает термическую стойкость футеровки и приводит к образованию в ней сквозных трещин.

При большом количестве крупных фракций футеровка менее плотна, спекаемость массы снижена.

Футеровку печи сушат плавно, повышая температуру, что исключает

отслаивание футеровки. Печь нагревают при включении индуктора в электрическую сеть. Предварительно в печь загружают несколько стальных или чугунных блоков, которые, нагреваясь вихревыми токами, разогревают футеровку печи. Обычно время нагрева до 1000°С не превышает 10 часов. Затем печь переключают на более высокую ступень напряжения и расплавляют металл, загружаемый в печь, или в печь заливают жидкий металл из другой печи. Футеровка печи спекается при рабочей температуре за 1 час. Температура спекания футеровки при плавке чугуна 1500°С.

Срок службы футеровки зависит и от химического состава металла. При выплавке чугуна может иметь место переход кремния из футеровки в жидкий металл. Например, для чугуна, содержание 3%Сu и 1%Si, температура равновесного состояния равно 1400°С.