Конденсаторы с водомасляным охлаждением

Электродинамические явления в индукционной печи БЖС

Имеется два концентрических проводника: внешний – индуктор и внутренний – расплавленный металл. Токи, протекающие в противоположных направлениях, и проводники отталкиваются. Жидкий металл сжимается от стенок к оси тигля. Магнитный поток, выйдя из кольцевого зазора между индуктором и металлом, распространяется горизонтально над поверхностью металла.

Горизонтальная составляющая напряженности магнитного поля порождает электродинамические силы, направленные перпендикулярно поверхности металла, что вызывает движение металла и создает выпуклый мениск. Положительная сторона этого явления – выравнивание температуры и состава металла, что ускоряет расплавление. Отрицательная – оголение металла, что приводит к увеличению количества шлака. Это явление можно устранить, применяя ток относительно низкой частоты для перемешивания металла, а для нагрева – ток высокой частоты.

Часть емкости включена постоянно (~1/2), а часть подключается по мере разогрева и плавления шихты (сталь теряет магнитные свойства и cos j падает). При подключении конденсаторов печь отключается. Имеются автоматические регуляторы, при которых печь не отключается. Индуктор выполняется из медной трубки, витки изолируют друг от друга лентой из стекловолокна, асбестом.

Нужно правильно подобрать количество ампер-витков, ибо энергия, выделяемая в садке, пропорциональна (Jn)².

При малом числе витков индуктор будет греться и при J = 20 А/мм², а электрические потери могут достигнуть 20 % активной мощности.

Индуктор охлаждается водой при помощи резиновых шлангов (Р_воды = 2 атм) и t^o _{вых. воды} = 35-45^оС.

В кожух (каркас) печи помещают все конструкции печи, чтобы обеспечить жесткость при наклоне.

Токоподвод к индуктору осуществляется гибкими водоохлаждаемыми кабелями или медными шинами, укладываемыми в каналы.

Индукционные печи средней частоты БЖС строят емкостью 0,5-6 т; максимальная емкость - 16 т.

Футеровка. Стойкость футеровки оказывает влияние на экономику процесса плавки, но и определяет пригодность индукционных печей для выплавки высококачественных сталей.

Плавильное пространство БЖС имеет форму тигля, набитого из огнеупорной массы в печи или вне печи (футеровки).

Стойкость кислой футеровки до 150 плавок, стойкость основной футеровки 50−100 плавок, на крупных ~ 30 плавок.

Стойкость зависит от многих факторов. Для закрытия верха печей применяются футерованные крышки, ибо потеря тепла через верх печи ~ 50% всех тепловых потерь.

Тигельные индукционные печи сетевой частоты возникли в последнее время, отличаются от индукционных печей средней и высокой частоты меньшим расходом электроэнергии, cos j выше, проще оборудование.

Недостаток: требуются дорогие конденсаторы. Эти печи применяются в чугунолитейных цехах, где требуется длительная выдержка металла.

Тигельные индукционные печи могут быть в вакуумном исполнении (ВИП) вместимостью от нескольких сот килограммов до десятков тонн. Предназначены они для выплавки специальных сталей и сплавов ответственного назначения, могут быть периодического и полунепрерывного действия. Как правило, выплавка и разливка производится в вакууме или нейтральной атмосфере. Основным способом плавки в ВИП является переплав легированных отходов без окисления или сплавлением. Средства рафинирования: вакуум, нейтральная атмосфера, высокая температура, рафинирующие шлаковые смеси. Возможен дуплекс-процесс: ВИП+ВДП; ВИП+ЭШП для получения более высоких физико-механических свойств, в частности плотности за счет направленной кристаллизации.