Файл: Реферат Индукционные тигельные печи.doc

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ и высшего образования рОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«БРАТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра энергетики
Реферат
«Индукционные тигельные печи»





Братск 2023г.

Содержание

Введение………………………...…………………………………………....….3
1. Классификация индукционных установок……………………………….....4

2. Индукционные тигельные печи: достоинства, недостатки,

классификация……………………………………………………..………….6

3. Принцип работы индукционной тигельной печи…………………….…..…8

4. Конструкция основных элементов тигельных печей……………….….…9

5. Технические характеристики индукционных тигельных печей…….....…15

6. Электрооборудование и схемы питания индукционных тигельных печей………………………………………………........................................18

7. Эксплуатация индукционных тигельных печей и техника безопасности………………………………………………………………..22

Заключение…………………………………………………………………….24

Список использованной литературы………………………...………….….26

Введение
В связи с быстрым развитием автомобилестроения, самолетостроения и других новейших направлений машиностроения в гражданских и оборонных отраслях, значительно возросла выплавка сплавов цветных металлов. Мировая тенденция развития печных агрегатов для производства сплавов цветных металлов характеризуется следующими положениями:
-      печи на коксе практически не используются из-за высокого загрязнения сплавов, трудности получения отливок высокого качества, низкой экологичности и высокого энергопотребления;

---

-      сокращается использование пламенных отражательных печей ввиду повышения угара металла и насыщения его газами, особенно при использовании легковесной садки и существенного загрязнения продуктами сгорания топлива;
-      по сути прекратилось применение электродуговых печей также по причине большого угара металла, трудности регулирования химсостава и гомогенности сплава, а также из-за больших затрат энергии при теплосохранении расплава;
-      печи сопротивления используются только как теплосохраняющие и практически не применяются как плавильные агрегаты из-за низкой производительности;
-      быстро расширяется сфера применения индукционных печей: тигельных и канальных на промышленной частоте, тигельных плавильных на средней частоте и тигельных с укороченным индуктором для выдержки металла, - которые используются во всех видах выплавки цветных металлов, процессах теплосохранения и разливки.
Тигельные печи средней частоты вытесняют индукционные печи промышленной частоты и применяются для скоростных плавок малыми партиями. Канальные индукционные печи промышленной частоты наиболее эффективны как теплосохраняющие и разливочные. Крупные канальные индукционные печи используются для выплавки и накопления отдельных марок цветного металла в ночное время, когда стоимость электроэнергии самая низкая, а в дневное время обеспечивается непрерывная разливка или литье в крупные формы.

1. Классификация индукционных установок

По назначению индукционные установки делятся на плавильные печи, миксеры и нагревательные установки. Под индукционными фонемами подразумевают индукционные установки, предназначенные для нагрева металлов и сплавов выше температуры их рас­плавления и перегрева металла до температуры разливки. Сюда от­носятся электропечи для плавки черных металлов и для плавки цвет­ных металлов и сплавов. Миксеры служат как для подогрева жид­кого металла до температуры разливки, так и для выравнивания его состава и поддержания его температуры.

Под нагревательными индукционными установками подразумева­ют установки для нагрева деталей до температуры термообработки или горячей деформации металла, т. е. меньшей, чем температура расплавления металла. Это — индукционные установки для сквозно­го нагрева под горячую деформацию металлических заготовок и

---

установки для термообработки (поверхностная закалка, отпуск и пр.).

По частоте тока источника питания индукционные установки делятся на печи и нагревательные установки низкой (промышленной) частоты (50 Гц), печи и нагревательные установки средней частоты (150—10000 Гц), печи и нагревательные установки высокой частоты (50—1000 кГц) и установки диэлектрического нагрева — установки сверхвысокой частоты (5—5000 МГц).

По конструкции индукционные печи и нагревательные установки могут выполняться открытыми, т. е. работающими при атмосферном давлении воздуха, и герметически закрытыми, т. е. работающими или с разрежением воздуха внутри плавильного пространства, или с по­вышенным давлением при заполнении рабочего пространства ней­тральным газом (азотом, аргоном, водородом). Закрытые установки могут быть выполнены как вакуумно-компрессионные.

По режиму работы различают печи и установки периодического действия и печи и установки непрерывного действий.

По принципу действия индукционные печи подразделяются на ти­гельные (печи без сердечника) и канальные (печи с сердечником); названные так по элементам конструкции печи, где находится рас­плавленный металл.

Индукционный нагрев металлов в настоящее время широко применяется в различных областях промышленности для самых разнообразных целей: для плавки металлов и сплавов, горячей деформации металла, термообработки, зонной очистки металлов и т. п.

Установки диэлектрического нагрева образуют отдельную груп­пу установок, работающих на высоких и сверхвысоких частотах. Они. разнообразны по назначению и исполнению. В качестве источников питания применяются ламповые генераторы. Эти установки предназ­начены главным образом для нагрева диэлектриков и полупроводя­щих материалов при получении синтетических материалов из пресс порошков, склейке, сушке, сварке пластиков и других видах обра­ботки непроводниковых материалов.

При диэлектрическом нагреве используются частоты от сотен килогерц до сотен мегагерц. Преимуществом нагрева материалов в

---

поле конденсатора является выделение теплоты непосредственно внутри нагреваемого объекта за счет поляризации (токов смещения). Высокочастотные установки для нагрева непроводниковых и полу­проводниковых материалов применяются в различных отраслях про­мышленности и сельского хозяйства.

Развитие индукционных установок и установок диэлектрического нагрева идет по пути большего использования автоматизации, регу­лирования электрического режима, механизации погрузочно-разгрузочных операций, автоматического контроля качества термообработ­ки, использования нейтральных атмосфер и вакуума. Так как эконо­мическая эффективность возрастает с увеличением емкости и мощ­ности установок, то имеется тенденция к созданию сверхмощных агре­гатов. Так, разрабатываются печи для плавки чугуна емкостью 60 т и для подогрева чугуна (миксеры) на 100 т. Растет число конструк­ций печей и установок непрерывного и полунепрерывного действия.

2. Индукционные тигельные печи: достоинства, недостатки, классификация

По конструкции печи выполняются открытыми — для плавки металлов и сплавов в воздушной атмосфере и герметически закрытыми—для плавки в вакууме или в среде нейтральных газов (вакуумно-компрессионные, печи).
Индукционные тигельные печи получили распростра­нение в основном для выплавки высококачественных ста­лей и чугунов специальных марок, т. е. сплавов на основе железа, так как при плавке черных металлов тигельные печи имеют более высокий КПД, чем при плавке цвет­ных металлов. Несмотря на это, индукционные тигель­ные печи в настоящее время получают все большее развитие и для выплавки цветных металлов и сплавов бла­годаря другим преимуществам, которые оказываются ре­шающими при выборе типа печи.
Тигельная печь применяется для плавления различных металлов и сплавов. Схема тигельной печи может включать индукционный нагрев, когда нагревание тел осуществляется благодаря тепловому воздействию на них электрического тока. Ток, который находится в нагреваемом теле, называется наведенным или индуцированным. Индукционные тигельные печи являются довольно сложными устройствами, которые состоят из каркаса, индуктора, вакуумной системы, нагревательная и плавильная камера, механизмы, позволяющие наклонять печь, перемещая расплавленные и нагретые металлы. В большинстве случаев индукционные тигельные плавильные печи имеют цилиндрическую форму и производятся из огнеупорных материалов.

---

Индукционная тигельная печь, как и другие тигельные плавильные печи имеют ряд преимуществ, основными из которых являются:
1) Энергия выделяется в загрузке, что не требует промежуточных нагревательных устройств.
2) Металлы в тигельных печах плавятся быстро, что обеспечивается равномерным распределением температуры и полным исключением местных перегревов. Благодаря данному преимуществу тигельные печи могут использоваться для получения многокомпонентных и однородных сплавов.
3) Возможность создания в плавильной тигельной печи окислительной, нейтральной и восстановительной атмосферы независимо от давления.

4) Тигельные печи характеризуются высокой производительностью вследствие высокой удельной мощности.
5) Металл из тигля сливается полностью.
6) Тигельные печи, в том числе и газовая тигельная печь, оптимальны для периодической работы, то есть они функционируют в полную силу даже при перерывах между плавками, при этом можно легко переходить с одной марки сплава на другую.
7) Тигельные печи удобны и просты в обслуживании, управлении. Эксплуатация может быть как механической, так и автоматической.
8) Тигельные печи обеспечивают гигиеничность процесса плавления, а ущерб окружающей среде минимальный.
Недостатков у тигельных печей очень мало, и они просто ничтожны по сравнению с преимуществами. Благодаря этому тигельные плавильные печи широко применяются в различных промышленных отраслях. Недостатками являются: относительно низкая температура шлаков; вспу­чивание поверхности расплавленного металла (мениск) из-за больших электродинамических сил, возникающих в расплаве; необходимость для печей малой и средней ем­кости источников питания высокой и средней частоты.
Не менее важным преимуществом является еще и широкое разнообразие моделей тигельных печей, которые можно классифицировать по нескольким параметрам. Тигельные печи могут быть открытыми, когда плавка происходит на воздухе, вакуумными – плавление осуществляется в вакууме, компрессорными, когда плавка производится вследствие высокого давления. Существуют модели тигельных печей, которые могут работать непрерывно, периодически и полунепрерывно. В зависимости от тигля различают тигельные печи с керамическим, холодным металлическим, проводящим металлическим и проводящим графитовым тиглем. По своей конструкции плавильные тигельные печи могут быть стационарные и опрокидывающиеся.

---