Принцип дії індукційних печей заснований на токах, що виникають в розплаві за допомогою спеціальних пристроїв - індукторів. При цьому наведені струми дозволяють досягати температури плавлення в металах, досягається висока рівномірність розплавів за рахунок перемішування. Всі елементи розплавів піддаються вихревому впливу струмів, таким чином відбувається рух шарів і досягається максимально можливе змішування різних присадок і металів. До основних переваг індукційних печей слід віднести найпростіший ремонт, Високий ККД, можливість отримання сплавів, що володіють заданими характеристиками і виконувати термообробку в будь-якому режимі.

Навігація:

Індуктор, крім створення електричного струму в оброблюваному металі, сприймає механічні вібраційні і температурні навантаження, тому при проектуванні передбачається необхідна міцність і тугоплавкость як токопроводящей, так і ізолюючої частини. В якості ізоляції може застосовуватися повітряний прошарок, При цьому повинно бути забезпечено необхідну відстань між витками і жорстке закріплення провідника.

Також застосовують стрічкову ізоляцію, яка наноситься поверх лакового покриття. Стрічка повинна володіти хорошими діелектричними властивостями, що забезпечують надійну ізоляцію витків.

Іншим способом забезпечення необхідної діелектричної ізоляції витків індуктора є застосування спеціального матеріалу прокладки, що встановлюється між витками. Кріплення прокладок здійснюється за допомогою спеціального клею. Такий спосіб зазвичай застосовується для ізоляції індуктора великої потужності.

Компаундування також служить для забезпечення потрібного рівня ізоляції. даний спосіб не знайшов широкого застосування, Оскільки індуктор в цьому випадку дуже складно відремонтувати.

Струмопровідна частина індуктора повинна мати гарну електропровідністю, що знижує втрати потужності. Крім того, матеріал, який використовується в електричній частині індуктора повинен бути немагнітним. Для того, щоб забезпечити максимальну площу з боку, зверненої до оброблюваного металу і меншу масу, використовуються різні перетину з внутрішніми порожнинами.

Каркас печі повинен забезпечити жорсткість всієї конструкції і виключити поглинання потужності деталями. У промислових печах зазвичай застосовується циліндричний каркас з листової сталі зі спеціальними технологічними отворами, що забезпечують вільний доступ до індуктора.

Плавка металу в індукційній печі дозволяє точно регулювати температурні режими, підтримувати необхідну температуру протягом певного часу. ККД індукційних печей дуже високий, оскільки відсутні додатково нагріваються елементи, нагрівається тільки оброблюваний метал. За екологічними характеристиками індукційні печі є найбільш безпечними, так як відсутні продукти згоряння палива і шкідливі речовини, Що виділяються при інших способах плавки.

Індукційні печі застосовуються для виплавки кольорових і чорних металів, загартування, відпустки, отжига, нормалізації сталей. Конструктивно індукційні печі бувають канального типу і тигельні. Випускаються печі, що дозволяють виробляти плавку з доступом повітря, в певній газовому середовищі з надлишковим тиском або вакуумі.

Крім кольорових металів, індукційні печі використовують для плавки дорогоцінних металів. При цьому зазвичай потрібна нижча температура, ніж для чорних металів. Плавка паладію в індукційній печі вимагає окисної атмосфери, на відміну від інших дорогоцінних металів.

Виплавка сталі в індукційних печах дозволяє отримувати високолеговані сорти, що відповідають найжорсткішим вимогам. У деяких випадках застосовується плавка стали в певній газовому середовищі або вакуумі, що дозволяє отримувати додаткові якості.

Плавка титану в індукційних печах дає можливість отримання злитків або заготовок, що володіють рівномірним складом по всьому об'єму. Недоліком плавки в індукційних печах є порівняно високий вміст вуглецю в кінцевої продукції. Для зменшення впливу газів, виплавку титану виробляють в аргонової середовищі або вакуумі.

Слід врахувати, що плавка вологих або містять лід металів дуже небезпечна, тому рекомендується попередня сушка. Наявність вологи в робочій камері печі при появі розплаву викличе розбризкування розпеченого металу, що може спричинити за собою травми і вихід з ладу обладнання.

Промислова піч індукційна

Проектування промислових печей здійснюється виходячи з вимог до технологічного процесу. Проект визначає максимально можливу температуру нагрівання, можливість створення певної газового середовища або вакууму, застосування тиглів або канальний пристрій робочої частини, ступінь автоматизації. Промислові печі повинні бути обладнані системами, що забезпечують максимальну безпеку в процесі роботи. Крім того, так печі працюють із застосуванням змінного електричного струму, на потужність печі впливає його частота.

Від того, які температурні режими потрібні, які види металів або сплавів планується виплавляти, застосовують різні види футерування. Футеровка індукційних печей може виконуватися з вогнетривкого матеріалу, що містить понад 90% окису кремнію з невеликою кількістю інших окислів. Така футерування отримала назву кислої і може витримати до 100 плавок.

Основна або лужна футерування виготовляється з магнезиту з додаванням інших оксидів і рідкого скла. Така футерування може витримати до 50 плавок, в печах великого обсягу знос відбувається набагато швидше.

Нейтральна футерування застосовується частіше інших видів і може витримувати понад 100 плавок. Найбільш часто вона застосовується в тигельних печах. Слід врахувати, що в результаті проведення плавок відбувається нерівномірний знос футеровки. Таким чином змінюється робочий об'єм і товщина стінки футеровки. Більший знос відбувається в місцях з більшою температурою, Зазвичай в нижній частині печі.

Так як промислові індукційні печі працюють з великими навантаженнями, обмотка індуктора в процесі роботи може значно нагріватися. Для запобігання негативних наслідків перегріву, зазвичай передбачається водяна система охолодження, яка відводить надлишки тепла від витоків індуктора. При проектуванні питання охолодження індуктора є одним з найважливіших, оскільки від ефективності системи залежить надійність і термін служби всієї печі.

Максимально можлива автоматизація процесів термообробки є необхідною умовою для нормальної роботи промислових індукційних печей. Правильно підібрана автоматика забезпечить різні режими, що дозволяють найбільш точно виконати вимоги технологічних процесів.

Виробництво промислових печей здійснюється в суворій відповідності до вимог замовника і регулюючої НТД. Промислові печі можуть виготовлятися по типовими проектами або індивідуальними замовленнями. Обов'язковою умовою є атестація обладнання, яка повинна виконуватися не рідше 1 разу на рік.

Лабораторна індукційна піч

Дослідження, що проводяться з різними металами і сплавами, вимагають створення певних умов в процесі плавки або термообробки. Індукційна піч лабораторна служить для забезпечення заданих умов, Тому ступінь автоматизації такого пристрою дуже висока. Залежно від того, які матеріали планується дослідити, лабораторні печі забезпечуються додатковим обладнанням. Деякі моделі передбачають можливість плавки при надмірному тиску або вакуумі.

У лабораторних печах для футерування, крім зазначених вище матеріалів, можуть застосовуватися більш сучасні теплоізоляційні матеріали, такі як:

корунд, що витримує до 300 плавок;

різні термостійкі волоконні матеріали;

керамічні теплоізоляційні пластини.

До лабораторних печей можна віднести також ювелірні печі, службовці для обробки дорогоцінних металів і стоматологічні, призначені для виготовлення протезів. Печі такого типу зазвичай не призначені для отримання високих температур і обробки великих обсягів металу, тому потужність їх не висока.

Каркас лабораторних печей зазвичай має форму куба або паралелепіпеда. Для виготовлення ребер застосовують різні немагнітні матеріали (дюралюміній, спеціальна сталь, мідь). Елементи каркаса закриваються азбоцементними листами, Що забезпечують додаткову теплоізоляцію. Для зменшення нагрівання елементів каркаса застосовують спеціальні ізолюючі прокладки. Також вони служать для запобігання виникнення блукаючих струмів. Кріплення індуктора в цьому випадку здійснюється до верхніх і нижніх плит.

Лабораторні індукторні печі, як і промислові, вимагають ефективного охолодження обмотки. У деяких моделях досить повітряного охолодження, в які працюють з високими температурами індуктори застосовується водяне.

Наявність необхідного рівня захисту від струмів індукції в лабораторних печах є необхідною умовою, що забезпечує безпеку персоналу. Для забезпечення потрібного рівня безпеки, використовуються спеціальні електромагнітні екрани. Зазвичай вони виготовляються з листового алюмінію або міді.

Вакуумні індукційні печі (ВІП) призначені для плавки і рафінування високолегованих сталей, жароміцних і прецизійних сплавів з низьким вмістом вуглецю з таким розрахунком, щоб під час плавки підтримувалося залишковий тиск 10-1--10-2 Па. ВІП працюють на відходах власного металургійного виробництва та чистих металевих матеріалах. Великі ВІП іноді замість твердої завалювання використовують рідкий напівпродукт, виплавлений в інших агрегатах (зазвичай ДСП). У порівнянні з іншими плавильними установками спеціальної електрометалургії ВІП має такі переваги:

1) рідкий метал можна тривалий час витримувати в вакуумі. Це забезпечує глибоку дегазацію, розкислення і очищення стали від неметалевих включень і домішок кольорових металів;

2) можна виплавляти будь-які складні за хімічним складом сталі і сплави, наявність електромагнітного перемішування металу створює сприятливі умови для швидкого розчинення легуючих добавок;

3) простота регулювання потужності і дозування енергії забезпечує швидкий перегрів металу до необхідного рівня з високою точністю.

До недоліків ВІП відносяться: забруднення металу матеріалом тигля, холодні шлаки, низька стійкість тигля (20-50 плавок на промислових печах).

Електричний ККД вакуумної індукційної печі при плавці сталей становить з \u003d 0,7ч0,8.

В індукційних тигельних печах, до яких відноситься ВІП, відбувається природна циркуляція розплавленого металу, обумовлена \u200b\u200bелектродинамічними зусиллями. Циркуляція металу виникає при взаємодії вихрових струмів, що протікають в рідкому металі, з струмом індуктора .. Рівнодіюча сила, спрямована від індуктора на метал, доводиться на середню частину тигля. Це призводить до виникнення в розплаві так званої двухконтурной циркуляції, коли розплав в верхній частині ванни видавлюється вгору, а в нижній - вниз, утворюючи самостійні контури руху металу (рис. 55, а). В результаті в центрі тигля поверхню металу піднімається, утворюючи опуклий меніск.

Інтенсивне перемішування металу іграет- позитивну роль, прискорюючи процеси розчинення легуючих добавок і вирівнюючи температуру в обсязі ванни. Наявність меніска відноситься до небажаних явищ, так як шлак переміщається до стінок тигля, сприяючи прискореному роз'їданню його футерування, а в центрі метал оголюється, що призводить до збільшення втрат тепла і погіршення умов протікання реакцій між шлаком і металом. Ефект перемішування металу зростає з пониженням частоти і знижується при переході до більш високих частотах.

Електричне живлення вакуумних індукційних печей здійснюється від машинних високочастотних генераторів ,. ти-рісторних перетворювачів частоти і лампових генераторів (застосовуються на лабораторних печах). ККД машинних генераторів становить 70-85%, лампових 50-70%, тиристорних перетворювачів 90-95%.

Особливості конструкції вакуумних індукційних плавильних печей

За Принципу роботи вакуумні індукційні печі (ВІП) виконуються двох типів - періодичного і полунепреривного дії.

Печі періодичної дії мають одну вакуум-камеру, де після евакуації повітря проводиться плавка металу з подальшою його розливанням в изложницу або форму. Після розливання металу піч розгерметизують для видалення виливниці зі злитком, огляду і ремонту тигля, завантаження шихти. При цьому або відводиться в сторону або знімається кришка корпусу, або відводиться корпус вакуумної камери. Після вилучення злитка, чищення тигля і завантаження в тигель нової порції шихти в вакуум-камеру встановлюють порожню изложницу, піч закривають, виробляють відкачування повітря і починають чергову плавку.

Печі полунепреривного дії мають три вакуум-камери: плавильну, завантажувальний і розливну. Іноді розливна камера замінюється камерою виливниці. Тоді метал розливають в плавильної камері. Завантажувальна і розливна камери (або камери виливниці) відокремлені від плавильної камери шлюзовими затворами шиберного типу. Це дозволяє проводити, в печі без розгерметизації не одну плавку, а серію плавок, кількість яких визначається стійкістю футеровки тигля (однієї кампанії тигля).

У печах полунепреривного дії завдяки наявності шлюзових затворів одночасно з плавкою металу у вакуумі в плавильної камері в завантажувальній камері при атмосферному тиску встановлюється кошик з новою порцією шихти. У розливної камері в цей же час проводяться операції по вилученню изложниц з залитим в них металом і установкою изложниц під розливання. Завантажувальна і розливна камери відділені від зовнішнього середовища технологічними затворами шиберного типу. Після проведення всіх необхідних операцій завантажувальний і розливна камери герметизуються за допомогою затворів і з них евакуюється повітря. Печі полунепреривного дії набули широкого поширення завдяки ряду переваг у порівнянні з печами періодичної дії - більш високої продуктивності через відсутність відкачування повітря з плавильної камери перед кожною плавкою, більш високої стійкості тигля внаслідок зменшення періодичного охолодження і нагрівання при розгерметизації плавильної камери, виключення часу на охолодження виливниць або форм перед видаленням їх з плавильної камери, зменшення окислення металу і його забруднення через напуску повітря в плавильну камеру.

Сучасна індукційна вакуумна піч полунепреривного дії місткістю 2,5 т (ІСВ-2.5-НІ) конструкції ВНІІЕТО показана на рис. 7.

Схема вакуумної індукційної електропечі ІСВ-2.5НІ полунепреривного дії місткістю 2,5 т конструкції ВНІІЕТО

Піч складається з плавильної камери 1 з циліндричною частиною 8, всередині якої розташований індуктор з тиглем 2 . Нахил печі здійснюється ланцюговим механізмом 3. завантажувальна камера 7 , Всередині якої розташовується Саморозвантажний кошик 5 , Відокремлена від плавильної камери вакуумним затвором 4. Кошик з шихтою 5 переміщається за допомогою канатного механізму 6. Піч забезпечена восьмисекційні дозатором 9 для завантаження в тигель по ходу плавки розкислювачів і легуючих добавок. Для зручності обслуговування печі у верхній частині корпусу зовні встановлено майданчик 10. Зачистка тигля проводиться ломиком 11, розташованим на глухий кришці 12. Камера изложниц 13 прямокутної форми з'єднана з плавильної камерою через вакуумної затвор. Поруч з камерою изложниц встановлений спеціальний стенд, призначений "для установки візки з виливницями 14 перед їх закочуванням в плавильну камеру і після викочування їх з печі. Піч забезпечена самохідним візком 15 для відкату кришки 16 плавильної камери 1. Виливниці між плавильної камерою і камерою изложниц переміщаються на візку за допомогою механізму, що приводиться в дію від електроприводу. Вакуумна система забезпечена форвакуумнимі і бустерний насосами, які забезпечують відкачку повітря з плавильної камери, камери завантаження, камери изложниц і дозатора.

Вакуумна піч представляє собою герметичне нагрівальний пристрій, в порожнині якого створюється розрідження з величиною, яка визначається технологічним процесом. Вакуумна (від лат. "Vacuus" - "порожній") піч (від православ. "Pektь" - "печу, піч") призначена для плавки або нагрівання у вакуумі матеріалів високої якості і вартості.

У даній статті ми розглянемо:

• вакуумні печі опору;
• вакуумно воднева піч;
• камерні вакуумні печі;
• камера вакуумної печі;
• вакуумні трикамерні печі;
• вакуумні лабораторні печі;
• принцип роботи вакуумної печі;
• вакуумні печі спікання;
• електрична вакуумна піч;
• вега вакуумна піч;
• нпф вакуумні печі;
• вакуумно компрессионная піч;
• вакуумні плавильні печі;
• вакуумна піч для пайки;
• вакуумна індукційна плавильна піч;
• вакуумна піч для відпалу;
• вакуумна муфельна піч;
• вакуумна індукційна піч;
• вакуумна піч для термообробки;
• вакуумно воднева піч;
• ковпакова воднева піч;
• печі водневим наповненням;
• воднева піч для спікання;
• водневі печі конструкція.

Меню категорій:

Цікава історія створення вакуумних печей з електричним і. Російський фізик Василь Володимирович Петров (1761 - 1834), проводячи експерименти з отримання білого полум'я між шматками деревного вугілля, В 1802 році відкрив явище електричної дуги. Створивши найбільшу для свого часу батарею гальванічних елементів, Петров ставив досліди із застосування електричної дуги для плавки і зварювання металів, тим самим поклавши початок сучасної електрометалургії.

Вперше електропіч з розрідженням повітря виготовив в 1839 році англійський інженер Р. Хар. У своїй печі, вміщеній в дзвін з розрідженням, винахідник зробив розкладання елементів шляхом випаровування за рахунок застосування електроенергії від гальванічної батареї.

Першу камерну термічну електропіч запатентував в 1853 році французький хімік Л.-А. Пишон. але практичного застосування ця піч, як і попередні, не отримала через недостатню потужність джерел електроенергії. Прообразом сучасних сталеплавильних електропечей є запропонована в 1899 році французьким металургом Поль Луї Туссеном Еру (1863 - 1914) плавильна піч з електродами, встановленими вертикально. До кінця ХХ століття почалося масове виробництво вакуумних печей в передових країнах світу.

Розглянемо пристрій типовий вакуумної печі. Її головний вузол - герметична термокамера, поєднана з вакуумним насосом, Що забезпечує розрідження від 5 до 10 -5 мм ртутного стовпа. По конструкції розрізняють два типи вакуумних електропечей:

• в ретортне виконанні, при якому нагрівачі розміщені зовні камери;
• в камерному виконанні, коли нагрівачі встановлені всередині камери.

Принцип роботи вакуумної печі полягає в наступному. Перед початком термічної обробки у вакуумі камера вакуумної печі разом з заготовками герметично закривається, а вакуум-насос відкачує з неї повітря до необхідного рівня. Заготовки в вогнетривкому тиглі за допомогою високочастотного індуктора розплавляються або нагріваються до заданої температури. Після витримки і завершення технологічного процесу камера розгерметизується, відкривається, і термооброблені деталі вивантажуються. Установка готова до наступного циклу роботи.

Вакуумна дугова піч почала використовуватися з розвитком атомної енергетики, ракетобудування, космічних досліджень, коли виникла гостра потреба в обробці надчистих матеріалів з особливими фізико-механічними властивостями.

Переваги вакуумних дугових печей полягають у наступному:

1. Можливість досягнення найвищих температур до 2000 0 С і великих тисків.
2. Однорідність і висока щільність злитків завдяки спрямованої кристалізації рідкого металу у вакуумі.
3. Можливість безокисного нагріву заготовок, що значно зменшує втрати металу на чад.
4. Отримання спеціальних металів і сплавів високої чистоти при відсутності повітря.
5. Відсутність окислення електродів, нагрівальних елементів і внутрішніх металоконструкцій в печі.

Вакуум в печах дозволяє ефективно виконувати різні технологічні процеси, Пов'язані з нагріванням матеріалів: плавку, нагрів, спікання, термообробку, сушку і ін.

Зараз застосовуються такі види промислових вакуумних печей:

• камерні вакуумні печі;
• трикамерні вакуумні печі;
• шахтні вакуумні печі;
• вакуумні печі опору;
• вакуумні плавильні печі;
• вакуумні печі для термообробки металу;
• вакуумна піч для гарту деталей;
• вакуумна піч для відпалу;
• вакуумно-воднева піч;
• вакуумна піч для азотування;
• вакуумна піч для цементації;
• вакуумна піч для пайки;
• вакуумна муфельна піч;
• вакуумна компрессионная піч;
• вакуумні печі спікання;
• вакуумні лабораторні печі.

У сучасній техніці найбільш поширені вакуумні печі опору.

Індукційна піч

Вакуумна індукційна плавильна піч містить високочастотний індуктор, розміщений всередині камери, з якої відкачується повітря. Застосовується для плавлення і розливання жароміцних і корозійностійких матеріалів, вирощування монокристалів і зонної очистки. На відміну від електропечі дугового типу, має можливість завантажувати і розплавляти кускові заготовки (скрап, лом, кускові відходи, браковані заготовки). Найбільш поширеним типом є вакуумна індукційна піч з нахиляються вогнетривким тиглі, встановленим всередині стаціонарного кожуха.

Якщо вас цікавить ціна вакуумних індукційних печей, то вона залежить від типу печі, фірми - виробника, створюваного рівня вакууму, температури, споживаної потужності і продуктивності установки. Звертайтеся, допоможемо розібратися і вибрати надійну, але недорогу піч.

Термічна вакуумна піч

Термічна вакуумна піч дозволяє виконувати в вакуумі загартування, відпустка, відпал, спікання, високотемпературну пайку, азотування і цементацію. Перевагою є виконання термообробки в безкисневому середовищі і, як наслідок, відсутність слідів оксидів і обезуглероживания на поверхні виробів. Після виїмки заготовок з вакуумної термокамери на них немає слідів корозії, а механічні характеристики, опір корозії і зносу зростають.

Термічні вакуумні печі виробляються з різним об'ємом однієї, двох або трьох робочих порожнин, різними технічними параметрами і характеристиками, в горизонтальному або вертикальному виконанні. Якщо ви зібралися купити вакуумну піч для термообробки металу, то вона може бути виготовлена \u200b\u200bз типовою схемою і звичайною ціною або за поліпшеною схемою з урахуванням індивідуальних побажань замовника, але ціна буде трохи вищою. Під'їжджайте, підходите, разом подумаємо і виберемо те, що вам підходить найбільше.

Вакуумна воднева піч дозволяє виконувати спікання і термообробку деталей у вакуумі або відновлювальної середовищі водню. Тут застосовується метод непрямого нагріву струмами високої частоти при високій напрузі і малої величині струму; це дозволяє економити електроенергію. Конструкція водневої печі відрізняється вибухозахищеним виконанням корпусу і спеціальним пристроєм теплоізоляції, що підвищує надійність обслуговування обладнання. Нагрівання спікається виробів з тугоплавких металів (титан, вольфрам, молібден) і їх сплавів виконується випромінюванням шляхом розміщення всередині індуктора тигля з термостійкого матеріалу.

Розрізняють такі конструкції печей з водневим наповненням:

• ковпакова воднева піч;
• камерна воднева піч;
• шахтна воднева піч;
• штовхальних воднева піч.

Для того, щоб підібрати і купити водневу піч звичайного виконання або водневу піч для спікання, телефонуйте нам. Постараємося допомогти. У разі відсутності відповідного обладнання на складі, замовимо вподобану модель у виробника.

висновок

З нашої точки зору, становлять інтерес брендові моделі вакуумних печей наступних фірм:

• вакуумні печі SECO / WARWICK;
• вакуумні печі SCHMETZ;
• вакуумні печі IPSEN;
• вакуумні печі ALD;
• вакуумні печі НПФ;
• вакуумна піч СГВ;
• вакуумна піч Вега-5;
• вакуумна піч РЕВ;
• вакуумна піч СНВЕ;
• вакуумна піч А2318;
• піч воднева штовхальних ПВТ-6.

Дивіться, вибирайте, зв'яжіться та порадьтеся з нами. Допоможемо всім.

У металургійній промисловості широко застосовуються індукційні печі. Такі печі нерідко виготовляють самостійно. Для цього необхідно знати їх принцип роботи та конструктивні особливості. Принцип роботи таких печей був відомий ще два століття тому.

Індукційні печі здатні вирішувати такі завдання:

• Плавка металу.
• Термообробка металевих деталей.
• Очищення дорогоцінних металів.

Такі функції є в промислових печах. Для побутових умов і обігріву приміщення існують печі спеціальної конструкції.

Принцип дії

Робота індукційної печі полягає в нагріванні матеріалів шляхом використання властивостей вихрових струмів. Щоб створити такі струми застосовується спеціальний індуктор, який складається з котушки індуктивності з декількома витками дроту великого поперечного перерізу.

До індуктора підводиться мережу змінного струму. У індукторі змінний струм створює магнітне поле, яке змінюється з частотою мережі, і пронизує внутрішній простір індуктора. При приміщенні будь-якого матеріалу в цей простір, в ньому виникають вихрові струми, які здійснюють його нагрівання.

Вода в працюючому індукторі нагрівається і кипить, а метал починає плавитися при досягненні відповідної температури. Умовно можна розділити індукційні печі на типи:

• Печі з магнітопроводом.
• Без муздрамтеатру.

Перший тип печей містить індуктор, укладений в метал, що створює особливий ефект, що підвищує щільність магнітного поля, Тому нагрівання здійснюється якісно і швидко. У печах без муздрамтеатру індуктор знаходиться зовні.

Види і особливості печей

Індукційні печі можна розділити на види, які мають свої особливості роботи і відмітними ознаками. Одні служать для робіт в промисловості, інші застосовуються в побуті, для приготування їжі.

Вакуумні індукційні печі

Така піч призначена для плавки і лиття сплавів індукційним методом. Вона складається з герметичної камери, в якій розташована тигельна індукційна піч з ливарної формою.

У вакуумі можна забезпечити вчинені металургійні процеси, отримувати якісні виливки. В даний час вакуумне виробництво перейшло на нові технологічні процеси з безперервних ланцюжків в вакуумному середовищі, яка дає можливість створювати нові вироби, і зменшувати витрати виробництва.

Переваги вакуумної плавки

• Рідкий метал можна витримувати в вакуумі тривалий час.
• Підвищена дегазація металів.
• У процесі плавки можна проводити дозагрузку печі і впливати на процес рафінування та розкислення в будь-який час.
• Можливість постійного контролю і регулювання температури сплаву і його хімічного складу під час роботи.
• Висока чистота виливків.
• Швидкий нагрів і швидкість плавки.
• Підвищена гомогенність сплаву через якісного перемішування.
• Будь-яка форма сировини.
• Екологічна чистота і економічність.

Принцип дії вакуумної печі полягає в тому, що в тиглі, що знаходиться у вакуумі за допомогою індуктора високої частоти плавлять тверду шихту і очищають рідкий метал. Вакуум створюється шляхом відкачування повітря насосами. При вакуумній плавці досягається велика зниження водню і азоту.

Канальні індукційні печі

Печі з електромагнітним сердечником (канальні) широко застосовуються в ливарному виробництві для кольорових і чорних металів в якості роздавальних печей, міксерів.

1 - Ванна
2 - Канал
3 - Магнитопровод
4 - Первинна котушка

Змінний магнітний потік проходить по магнітопровода, контуру каналу у вигляді кільця з рідкого металу. У кільці збуджується електричний струм, який розігріває рідкий метал. Магнітний потік утворюється первинної обмоткою, що працює від змінного струму.

Щоб посилити магнітний потік, використовується замкнутий магнітопровід, який виконаний з трансформаторної сталі. Простір печі з'єднується двома отворами з каналом, тому при наповненні печі рідким металом створюється замкнутий контур. Піч не зможе працювати без замкнутого контуру. У таких випадках опір контуру велике, і в ньому тече малий струм, який назвали струмом холостого ходу.

Внаслідок перегріву металу і дії магнітного поля, яке прагне виштовхнути метал з каналу, рідкий метал в каналі постійно рухається. Так як метал в каналі нагрітий вище, ніж у ванні печі, то метал постійно піднімається в ванну, з якої надходить метал з меншою температурою.

Якщо метал злити нижче допустимої норми, то рідкий метал буде викидатися з каналу електродинамічної силою. У підсумку відбудеться мимовільне вимикання печі і розрив електричного контуру. Щоб уникнути таких випадків печі залишають деяку кількість металу в рідкому вигляді. Його називають болотом.

Канальні печі поділяють на:

• Плавильні печі.
• Міксери.
• Роздавальні печі.

Щоб накопичити певну кількість рідкого металу, усереднення хімічного складу його і витримки, використовують міксери. Обсяг міксера розраховують рівним не нижче дворазової годинниковий вироблення печі.

Канальні печі поділяють на класи по розташуванню каналів:

• Вертикальні.
• Горизонтальні.

За формою робочої камери:

• Барабанні індукційні печі.
• Циліндричні індукційні печі.

Барабанна піч виконана у вигляді сталевого зварного циліндра з двома стінками на торцях. Для повороту печі застосовуються приводні ролики. Щоб повернути піч, необхідно включити привід електродвигуна з двома швидкостями і ланцюговою передачею. Двигун має пластинчасті гальма.

На торцевих стінках є сифон для заливки металу. Для завантаження присадок і зняття шлаків є отвори. Також для видачі металу є канал. Канальний блок складається з індуктора печі з V-подібними каналами, зробленими в футеровці за допомогою шаблонів. При першій же плавки ці шаблони розплавляються. Обмотка і сердечник охолоджуються повітрям, корпус блоку охолоджується водою.

Якщо канальна піч має іншу форму, то видача металу здійснюється за допомогою нахилу ванни гідроциліндрами. Іноді метал видавлюють надлишковим тиском газу.

Переваги канальних печей

• Малий витрата електроенергії внаслідок малих втрат тепла ванни.
• Підвищений електричний ККД індуктора.
• Мінімальна ціна.

Недоліки канальних печей

• Складність регулювання хімічного складу металу, так як наявність залишеного рідкого металу в печі створює труднощі при переході від одного складу до іншого.
• Мала швидкість руху металу в печі зменшує можливості технології плавки.

Конструктивні особливості

Каркас печі виготовляється з листової сталі з низьким вмістом вуглецю товщиною від 30 до 70 мм. Внизу каркаса є вікна з приєднаними індукторами. Індуктор виконаний у вигляді сталевого корпусу, первинної котушки, муздрамтеатру і футерування. Його корпус зроблений роз'ємним, а частини ізольовані між собою прокладками для того, щоб частини корпусу не створювали замкнутий контур. В іншому випадку буде створюватися вихровий струм.

Магнитопровод виконаний з пластин спеціальної електротехнічної сталі 0,5 мм. Пластини ізольовані між собою для зниження втрат від вихрових струмів.

Котушка виготовляється з мідного провідника перерізом, що залежать від струму навантаження і методу охолодження. при повітряному охолодженні допустимий струм 4 ампера на мм 2, при охолодженні водою допустимий струм 20 ампер на мм 2. Між футеровкою і котушкою монтують екран, який охолоджується водою. Екран виготовлений з магнітною сталі або міді. Для відведення тепла від котушки монтують вентилятор. Щоб отримати точні розміри каналу, застосовують шаблон. Він виконаний у вигляді порожнистої сталевої виливки. Шаблон ставиться в індуктор до того моменту, поки не буде заповнення вогнетривкою масою. Він знаходиться в індукторі при розігріві і сушінні футерування.

Для футеровки застосовують вогнетривкі маси вологого і сухого виду. Вологі маси використовують у вигляді набивних або заливних матеріалів. Заливні бетони використовують при складній формі індуктора, якщо не можна ущільнити масу по всьому об'єму індуктора.

Такий масою наповнюють індуктор і ущільнюють вібраторами. Сухі маси ущільнюють вібраторами високої частоти, набивні маси ущільнюють пневматичними трамбівками. Якщо в печі буде виплавлятися чавун, то футеровку виконують з оксиду магнію. Якість футерування визначається по температурі охолоджуючої води. найбільш ефективним методом перевірки футерування є перевірка за значенням індуктивного і активного опору. Ці виміри проводяться за допомогою контрольних приладів.

У електрообладнання печі входить:

• Трансформатор.
• Батарея конденсаторів для компенсації втрат електричної енергії.
• Дросель для під'єднання 1-фазного індуктора до 3-фазної мережі.
• Щити керування.
• Кабелі живлення.

Щоб піч нормально функціонувала, до харчування підключають на 10 кіловольт, який має на вторинній обмотці 10 ступенів напруги для регулювання потужності печі.

Набивки футеровки містять:

• 48% сухого кварцу.
• 1,8% кислоти борної, просіяного через дрібне сито з осередками 0,5 мм.

Масу для футерування готують в сухому вигляді за допомогою змішувача, і подальшої просевкой через сито. Приготована суміш не повинна зберігатися більше 15 годин після підготовки.

Футеровку тигля виробляють за допомогою ущільнення вібраторами. Електричні вібратори використовуються для футерування великих печей. Вібратори занурюють в простір шаблону і виробляють ущільнення маси через стінки. При ущільненні вібратор пересувають краном і вертикально обертають.

Тигельні індукційні печі

Основними компонентами тигельної печі є індуктор і генератор. Для виготовлення індуктора використовується мідна трубка у вигляді намотаних 8-10 витків. Форми індукторів можуть виконуватися різних видів.

Цей вид печі найбільш поширений. В конструкції печі немає сердечника. Поширена форма печі являє собою циліндр з вогнестійкого матеріалу. Тигель знаходиться в порожнині індуктора. До нього підводиться харчування змінного струму.

Переваги тигельних печей

• Енергія виділяється при завантаженні матеріалу в піч, тому допоміжні нагрівальні елементи не потрібні.
• Досягається висока однорідність багатокомпонентних сплавів.
• У печі можна створити реакцію відновлення, окислення, незалежно від величини тиску.
• Висока продуктивність печей через підвищену питомої потужності на будь-яких частотах.
• Перерви в плавці металу не впливають на ефективність роботи, так як для розігріву не потрібно багато електроенергії.
• Можливість будь-яких налаштувань і проста експлуатація з можливістю автоматизації.
• Немає місцевих перегрівів, температура вирівнюється по всьому об'єму ванни.
• Швидке танення, що дозволяє створити якісні сплави з хорошою однорідністю.
• Екологічна безпека. Зовнішня середовище не піддається ніякому шкідливому впливу печі. Плавка також не робить шкоди природі.

Недоліки тигельних печей

• Мінімальна температура шлаків, що застосовуються для обробки дзеркала розплаву.
• Мала стійкість футеровки при різких температурних перепадах.

Незважаючи на наявні недоліки, тигельні індукційні печі отримали велику популярність на виробництві та в інших областях.

Індукційні печі для опалення приміщення

Найчастіше така піч встановлюється в приміщенні кухні. В її конструкції основною частиною є зварювальний інвертор. Конструкція печі зазвичай поєднується з водонагрівальних котлом, який дає можливість для опалення всіх приміщень в будівлі. Також є можливість підключення подачі гарячої води в будівлю.

Ефективність роботи такого пристрою невелика, проте, нерідко таке обладнання все-таки застосовується для опалення будинку.

Конструкція нагревающей частини індукційного котла подібна трансформатору. Зовнішній контур - це обмотки своєрідного трансформатора, які підключаються до мережі. Другий контур внутрішній - це пристрій обміну теплом. У ньому відбувається циркуляція теплоносія. При підключенні харчування котушка створює змінне. У підсумку всередині теплообмінника індукуються струми, які здійснюють його нагрівання. Метал нагріває теплоносій, який зазвичай складається з води.

На такому ж принципі заснована робота побутових індукційних плит, В яких в якості вторинного контуру виступає посуд зі спеціального матеріалу. Така плита набагато економічніше звичайних плит через відсутність теплових втрат.

Водонагрівач котла оснащений пристроями управління, які дають можливість підтримки температури теплоносія на певному рівні.

опалення електроенергією є дорогим задоволенням. Воно не може створити конкуренцію з твердим паливом і газом, дизельним паливом і скрапленим газом. Одним з методів зниження витрат є установка теплоаккумулятора, а також підключення котла в нічний час, так як вночі найчастіше діє пільгове нарахування за електрику.

Для того, щоб прийняти рішення про встановлення індукційного котла для будинку, необхідно отримати консультацію у професійних фахівців з теплотехніки. У індукційного котла практично немає переваг перед звичайним котлом. Недоліком є \u200b\u200bвисока вартість обладнання. Звичайні котел з ТЕНами продається вже готовим до установки, а індукційний нагрівач вимагає додаткового обладнання та налаштування. Тому, перш ніж придбати такий індукційний котел, необхідно провести ретельний економічний розрахунок і планування.

Футеровка індукційних печей

Процес футерування необхідний для забезпечення захисту корпусу печі від дії підвищених температур. Вона дає можливість значно скоротити втрати тепла, збільшити ефективність плавки металу або нагрівання матеріалу.

Для футеровки застосовують кварцит, що є модифікацією кремнезему. До матеріалів для футерування пред'являються деякі вимоги.

Такий матеріал повинен забезпечити 3 зони станів матеріалу:

• Монолітна.
• Буферна.
• Проміжна.

Тільки наявність трьох шарів в покритті здатне захистити кожух печі. На футеровку негативно впливає неправильна укладання матеріалу, погана якість матеріалу і важкі умови роботи печі.

Згорнути

Індукційна піч - це пічної апарат, який застосовується для плавлення кольорових (бронзи, алюмінію, міді, золота та інших) і чорних (чавуну, сталі та інших) металів за рахунок роботи індуктора. В поле її індуктора проводиться струм, він нагріває метал і доводить його до розплавленого стану.

Спочатку на нього буде діяти електромагнітне поле, потім електричний струм, а потім вже він пройде теплову стадію. просту конструкцію такого пічного пристрою можна зібрати самостійно з різних підручних засобів.

Принцип роботи

таке пічне пристрій є електричним трансформатором із вторинною короткозамкненою обмоткою. Принцип дії індукційної печі полягає в наступному:

• за допомогою генератора в індукторі створюється змінний струм;
• індуктор з конденсатором створює коливальний контур, він налаштований на робочу частоту;
• в разі використання автоколебательного генератора, конденсатор виключається зі схеми пристрою і в цьому випадку використовується власний запас ємності індуктора;
• створюване індуктором магнітне поле може існувати у вільному просторі або ж замикатися з використанням індивідуального феромагнітного сердечника;
• магнітне поле впливає на що знаходиться в індукторі металеву заготовку або шихту і утворює магнітний потік;
• по рівняннях Максвелла він індукує в заготівлі вторинний струм;
• при цілісному і масивному магнітному потоці створюваний струм замикається в заготівлі і відбувається створення струму Фуко або вихрового струму;
• після утворення такого струму вступає в дію закон Джоуля-Ленца, і отримана за допомогою індуктора і магнітного поля енергія нагріває заготовку металу або шихту.

Незважаючи на багатоступеневу роботу, пристрій індукційної печі може давати в вакуумі або повітрі до 100% ККД. Якщо середовище з магнітною проникністю, то цей показник буде рости, у випадку зі середовищем з неідеального діелектрика, він буде падати.

Пристрій

Вже згадана піч - своєрідний трансформатор, але тільки в ньому немає вторинної обмотки, її замінює поміщений в індуктор металевий зразок. Він буде проводити струм, а ось діелектрики в цьому процесі не нагріваються, вони залишаються холодними.

Конструкція індукційних тигельних печей включає в себе індуктор, який складається з декількох витків мідної трубки, Згорнутої у вигляді котушки, усередині неї постійно пересувається охолоджуюча рідина. Також індуктор вміщує в собі тигель, який може бути з графіту, сталі та інших матеріалів.

Крім індуктора в печі встановлений магнітний сердечник і подовий камінь, все це укладено в корпус печі. У нього входять:

У моделях печей великої потужності кожух ванни зазвичай виконується досить жорстким, тому каркас в такому пристрої немає. Кріплення корпусу має витримувати сильні навантаження при нахилі всій печі. Каркас найчастіше виготовляється з фасонних балок, виконаних зі сталі.

Тигельна індукційна піч для плавки металу встановлюється на фундамент, в який вмонтовані опори, на їх підшипники спираються цапфи механізму нахилу пристрою.

Кожух ванни виконується з металевих листів, На які для міцності наварюють ребра жорсткості.

Кожух для індукційної одиниці використовується в якості сполучної ланки між пічним трансформатором і подовим каменем. Його для зменшення втрат струму роблять з двох половинок, між якими передбачена ізолююча прокладка.

Стяжка половинок відбувається за рахунок болтів, шайб і втулок. Такий кожух робиться литим або звареним, при виборі матеріалу для нього віддають перевагу немагнітним сплавів. Двокамерна індукційна сталеплавильна піч йде з загальним кожухом для ванни і для індукційної одиниці.

В невеликих печах, В яких не передбачено водяного охолодження є вентиляційна установка, Вона допомагає відводити з агрегату надлишки тепла. Навіть ви разі установки водоохолоджуваного індуктора необхідно вентилювати отвір, біля подового каменю, щоб він не перегрівався.

В сучасних пічних установках є не тільки водоохолоджуваний індуктор, а й передбачено водяне охолодження кожухів. На каркасі печі можуть бути встановлені вентилятори, що працюють від приводного двигуна. При значній масі такого пристрою, вентиляційний прилад встановлюють біля печі. Якщо індукційна піч для виробництва сталі йде зі знімним варіантом індукційних одиниць, то для кожної з них передбачається свій вентилятор.

Окремо варто відзначити механізм нахилу, який для малих печей йде з ручним приводом, а для великих він оснащений гідравлічним приводом, розташованим у зливного носика. Який би не був встановлений механізм нахилу, він зобов'язаний забезпечувати зливання повністю всього вмісту ванній.

розрахунок потужності

Так як індукційний спосіб плавки стали менш витратний, ніж аналогічних методик, заснованих на використанні мазуту, вугілля та інших енергоносіїв, то розрахунок індукційної печі починається з обчислення потужності агрегату.

Потужність індукційної печі підрозділяється на активну і корисну, для кожної з них є своя формула.

В якості вихідних даних потрібно знати:

• ємність печі, в розглянутому для прикладу випадку вона дорівнює 8 тоннам;
• потужність агрегату (береться максимальне її значення) - 1300 кВт;
• частота струму - 50 Гц;
• продуктивність пічної установки - 6 тонн на годину.

Потрібно також враховувати розплавляється метал або сплав: за умовою він цинковий. це важливий момент, Тепловий баланс плавки чавуну в індукційній печі, також як і інших сплавів свій.

Корисна потужність, яка передається рідкому металу:

• Рпол \u003d Wтеор × t × П,
• Wтеор - питома витрата енергії, він теоретичний, і показує перегрів металу на 1 0 С;
• П - продуктивність пічної установки, т / год;
• t - температура перегріву сплаву або металевої заготовки у ванній печі, 0 С
• Рпол \u003d 0,298 × 800 × 5,5 \u003d 1430,4 кВт.

Активна потужність:

• Р \u003d Рпол / Ютерм,
• Рпол - береться з попередньої формули, кВт;
• Ютерм - ККД ливарної печі, його межі від 0,7 до 0,85, в середньому приймають 0,76.
• Р \u003d 1311,2 / 0,76 \u003d 1892,1кВт, проводиться округлення значення до 1900 кВт.

на заключному етапі розраховується потужність індуктора:

• Ринд \u003d Р / N,
• Р - активна потужність пічної установки, кВт;
• N - кількість індукторів, передбачених на печі.
• Ринд \u003d 1900/2 \u003d 950 кВт.

Споживання потужності індукційної піччю при плавці сталі залежить від її продуктивності та виду індуктора.

Види і підвиди

Індукційні печі діляться на два основних види:

Крім такого поділу, індукційні печі бувають компресорними, вакуумними, відкритими і газонаповненими.

Індукційні печі своїми руками

Серед наявних поширених методик створення таких агрегатів можна знайти покрокове керівництво, як зробити індукційну піч з зварювального інвертора, З ніхромового спіраллю або графітовими щітками, наведемо їх особливості.

Агрегат з високочастотного генератора

Вона виконується з урахуванням розрахункової потужності агрегату, вихрових втрат і витоків на гістерезис. Харчування конструкції буде йти від звичайної мережі в 220 В, але з використанням випрямляча. Такий вид печі може йти з графітовими щітками або нихромовой спіраллю.

Для створення печі потрібно:

• два діода UF4007;
• плівкові конденсатори;
• польові транзистори в кількості двох штук;
• резистор в 470 Ом;
• два дросельних кільця, їх можна зняти зі старого комп'ютерного системщика;
• мідний дріт Ø перетину 2 мм.

Як інструмент використовується паяльник і плоскогубці.

Наведемо схему для індукційної печі:

Індукційні портативні плавильні печі такого плану створюються в наступній послідовності:

1. Транзистори розташовуються на радіаторах. Через те, що в процесі плавки металу схема пристрою швидко гріється, радіатор для неї потрібно підбирати з великими параметрами. Припустимо встановлювати кілька транзисторів на один генератор, але в цьому випадку їх потрібно ізолювати від металу за допомогою прокладок, зроблених з пластика і гуми.
2. Виготовляються два дроселя. Для них беруться два заздалегідь зняті з комп'ютера кільця, навколо них обмотують мідний дріт, кількість витків обмежена від 7 до 15.
3. Конденсатори об'єднуються між собою в батарею, щоб на виході вийшла ємність в 4,7 мкФ, їх з'єднання проводиться паралельно.
4. Навколо індуктора обвивається мідний дріт, її діаметр повинен бути 2 мм. Внутрішній діаметр обмотки повинен збігатися з розміром використовуваного для печі тигля. Всього роблять 7-8 витків і залишають довгі кінці, щоб їх можна було підключити до схеми.
5. Як джерело до зібраної схемою під'єднується акумулятор потужністю 12 В, його вистачає приблизно на 40 хвилин роботи печі.

Якщо необхідно, то робиться корпус з матеріалу з високою термостійкістю. Якщо ж виконується індукційна плавильна піч з зварювального інвертора, то захисний корпус повинен бути обов'язково, але його потрібно заземлити.

Конструкція з графітовими щітками

Така піч використовується для виплавки будь-якого металу і сплавів.

Для створення пристрою необхідно заготовити:

• графітові щітки;
• порошковий граніт;
• трансформатор;
• шамотна цегла;
• сталевий дріт;
• тонкий алюміній.

Технологія складання конструкції полягає в наступному:

Прилад з ніхромового спіраллю

Такий прилад використовується для виплавки великих обсягів металу.

В якості витратних матеріалів для облаштування саморобної печі використовується:

• ніхром;
• азбестова нитка;
• шматок керамічної труби.

Після підключення всіх складових печі за схемою, її робота полягає в наступному: після подачі електричного струму на нихромовую спіраль, вона передає тепло металу і плавить його.

Створення такої печі проводиться в наступній послідовності:

Така конструкція відрізняється високою продуктивністю, вона довго остигає і швидко нагрівається. Але необхідно врахувати, що якщо спіраль буде погано ізольована, то вона швидко перегорить.

Ціни на готові індукційні печі

Саморобні конструкції печей коштуватимуть набагато дешевше покупних, але їх не можна створити великими обсягами, тому без готових варіантів для масового виробництва розплаву не обійтися.

Ціни на індукційні печі для плавки металу залежать від їх місткості і комплектації.

Модель	Характеристики та особливості	Ціна, рублі
INDUTHERM MU-200	Піч підтримує 16 температурних програм, максимальна температура нагріву - 1400 0С, контроль за режимом здійснюється з термопарою типу S. Агрегат виробляє потужність 3,5 кВт.	820 тис.
INDUTHERM MU-900	Піч працює від електроживлення в 380 Вт, температурний контроль відбувається за допомогою термопари типу S і може доходити до 1500 0С. Потужність - 15 кВт.	1,7 млн.
УПІ-60-2	Ця індукційна плавильна міні-піч може використовуватися для плавки кольорових і дорогоцінних металів. Заготовки завантажуються в графітовий тигель, їх нагрівання ведеться за принципом трансформатора.	125 тис.
ІСТ-1 / 0,8 М5	Індуктор печі являє собою корзину, в яку вбудований муздрамтеатр спільно з котушкою. Агрегат 1 тонну.	1,7 млн.
УІ-25П	Пічне пристрій живиться завантаження в 20 кг, він оснащений електродвигуном редуктора нахилом плавильного вузла. У комплекті до печі йде блок конденсаторних батарей. Потужність установки - 25 кВт. Максимальна t нагрівання - 1600 0С.	470 тис.
УІ-0,50Т-400	Агрегат розрахований на завантаження в 500 кг, найбільша потужність установки - 525 кВт, напруга для нього має бути не нижче 380 Вт, максимальна робоча t - 1850 0С.	900 тис.
ST 10	Піч італійської компанії оснащена цифровим термостатом, в панель управління вбудована технологія SMD, яка відрізняється швидкодією. Універсальний агрегат може працювати з різною місткістю від 1 до 3 кг, для цього її не потрібно переналагоджувати. Вона призначена для дорогоцінних металів, її max температура - 1250 0С.	1 млн.
ST 12	Статична індукційна піч з цифровим термостатом. Вона може бути доповнена вакуумної литтєвий камерою, що дає можливість виробляти лиття прямо поруч з установкою. Управління відбувається за допомогою сенсорної панелі. Максимальна температура - 1250 0С.	1050 тис.
ІЧТ-10тн	Піч розрахована на завантаження в 10 тонн, досить об'ємний агрегат, для його установки потрібно виділити закрите цехове приміщення.	8,9 млн.