Реферат: Индукционная плавка металла

7-сливной носок,

8-воротник,

9-гибкий токопровод,

10-деревянные брусья.

Каркас (кожух) печей небольшой емкости (<0,5 т) делают в форме прямоугольного параллелепипеда, используя асбоцемент, дерево, выполняя несущие ребра из уголков и полос немагнитной стали, дюралюминия. В местах соединения металлических элементов укладывают изоляционные прокладки для исключения возникновения кольцевых токов, Индуктор в таком каркасе крепят к верхней и нижней опорным асбоцементным плитам (рис. 3). В печах средней и большой емкости каркас выполняют из стали в виде сплошного кожуха цилиндрической формы (рис. 4) и иногда в виде «беличьей клетки», представляющей собой группу вертикальных стоек, приваренных к верхнему и нижнему опорным кольцам. Для уменьшения нагрева таких каркасов индуктируемыми токами и потерь с потоками рассеивания используют следующие решения:

а) каркас выполняют из немагнитной стали;

б) между каркасом из обычной стали и индуктором размещают магнитопровод из нескольких пакетов трансформаторной стали, располагаемых вдоль индуктора (рис. 4);

в) между индуктором и каркасом размещают замкнутый электромагнитный экран из металла с низким удельным сопротивлением (меди, алюминия).

В каркасе жестко крепят индуктор, подовую плиту, верхнюю керамику, пакеты магнитопровода. К передней части каркаса на уровне сливного носка прикрепляют две цапфы, что необходимо для пово­рота печи при сливе металла.

Рис.4 Индукционная печь емкостью 8 т.

1-индуктор,

2-тигель,

3-подовая плита,

4-съемный свод,

5-сливной носок,

6-стальной кожух,

7-ось поворота,

8-магнитопровод из

трансформаторной стали.

Индуктор имеет форму полого цилиндра и образован уложенными в виде спирали витками из медной трубки. Профили применяемых медных трубок показаны на рис. 5, а; равностенные трубки используют обычно для печей повышенной частоты, а разностенные — для печей промышленной частоты. Для исключения электри­ческого пробоя витки, как правило, изолируют (на малых печах с небольшим напряжением достаточна воздушная изоляция, достигаемая зазором между витками в 10—20 мм). Широко применяют следующие виды изоляции: обмоточную, когда витки покрывают изоляционным лаком и затем обматывают лентой из диэлектрического материала (стеклоленты, микаленты); прокладочную, когда между покрытыми лаком витками закрепляют диэлектрические прокладки (например, из стеклотекстолита); напыленную, когда на поверхность трубки газопламенным или плазменным способом наносят слой окиси алюминия или двуокиси циркония с последующим покрытием лаком.

Иногда применяют монолитную изоляцию — покрытые лаком витки заливают полимерным материалом (полиэфирным компаундом), после застывания которого образуется монолитная конструкция.Прочность и жесткость индук­тора, являющегося опорой футеровки тигля, обеспечивают, применяя индукторы двух следующих разновидностей: с креплением витковшпильками и стяжные индукторы. Во-первых, к виткам индуктораприваривают латунные шпильки; с помощью шпилек и латунных гаек витки крепят к нескольким вертикальным стойкам (рис.5б), из изоляционного материала текстолита, асбоцемента ,дерева; стойки в свою очередь крепят к опорным плитам каркаса, расположенным над индуктором и под ним. В стяжных индукторах над верхним и под нижним витками размещают нажимные фланцы, которые стя­гивают в осевом направлении с помощью специальных болтов и вертикальных реек из изоляционного материала (см. рис. 5, в); вертикальные рейки препятствуют смещению витков в поперечном направлении. Для придания жесткости индуктору и его крепления в каркасе дополнительно используют пакеты магнитопровода, которые прижимают к индуктору через изолирующие прокладки с помощью специальных нажимных болтов.

Если индуктор выполнен монолитным, то в нем не требуется дополнительного крепления витков, однако такие индукторы применяют редко из-за сложности ремонта трубки в случае ее повреждения,

Высоту индуктора выбирают в пределах 1,1 —1,2 высоты расплава в тигле, внутренний диаметр определяют из соотношения:D=DT+2b (ф) +2b (и),где Dtи b (ф) — соответственно внутренний диа­метр и толщина футеровки в середине тигля; b (и) — толщина изоля­ционного слоя (<5—6мм). Число витков индуктора определяют расчетом; плотность токов в индукторе достигает 20—40 А/мм² . Подвод тока к индуктору чаще всего осуществляют с помощью гибких кабелей.

По внутренней полости медной трубки пропускают охлаждающую воду. Для обеспечения равномерного охлаждения на средних и больших печах индуктор делят на 2—4 секции с самостоятельным подводом воды. Поступление воды контролируется реле, отключающем питание печи при перерыве в подаче воды.

Футеровка индукционной печи состоит из следующих основных элементов: футеровки тигля, подовой плиты (подины), верхней керамики (воротника) со сливным носком. Подовая плита слу­жит основанием для футеровки тигля и для индуктора; на средних и крупных печах ее выполняют из шамотных блоков или кирпичей, иногда на крупных печах — из огнеупорного бетона. На малых печах подовую плиту делают также из нескольких асбоцементных плит, уложенных одна на другую (см. рис. 3).

Футеровку тигля, как правило, делают набивной, при плавке она спекается в монолит; на больших печах тигель иногда выкладывают из кирпичей. Воротник, т. е. футеровку выше верхнего витка индуктора, которая не может спекаться за счет тепла жидкого металла, делают из фасонных кирпичей (шамота, хромомагнезита) или из огнеупорных масс с повышенным количеством связующих. Сливной носок представляет собой фасонное изделие из шамота.

Футеровка тигля должна обладать следующими свойствами: высокой огнеупорностью и шлакоустойчивостью; высокой термостойкостью, так как при загрузке шихты она сильно охлаждается; высокой механической прочностью, чтобы выдерживать удары шихты при загрузке; минимальной толщиной, поскольку металл должен находиться как можно ближе к индуктору, т. е. в зоне наибольшей плотности индуктируемых токов.

Рис. 5.

Профили трубок для изготовления