Способ и технология для плавки металла в индукционной печи

Способ и технология для плавки металла в индукционной печи

Исследование и разработка технологии выплавки чугунов и сталей в индукционных сталеплавильных печах

Исследование и разработка технологии выплавки чугунов и сталей в индукционных сталеплавильных печах

На правах рукописи

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ВЫПЛАВКИ ЧУГУНОВ И СТАЛЕЙ В ИНДУКЦИОННЫХ

СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ПЕЧАХ

Специальность 05.16.02 – Металлургия

черных, цветных и редких металлов

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Работа выполнена на кафедре «Металлургия» ГОУ ВПО

«Липецкий государственный технический университет»

Научный руководитель – доктор технических наук, профессор

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

кандидат технических наук,

Ведущая организация – «Свободный сокол»

Защита состоится «11» мая 2010 г. в _1200_ часов на заседании диссертационного совета Д212.08.02 в Липецком государственном техническом университете 0, зал ученого совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Липецкого государственного технического университета.

Автореферат разослан « » 2010 г.

Общая характеристика работы

Актуальность темы. На сегодняшний день рынок металлопродукции предъявляет ряд жестких требований, как к служебным свойствам черных сплавов, так и к себестоимости их получения. Огромную долю рынка занимают детали механизмов и изделия из конструкционных чугунов и углеродистых качественных сталей.

В настоящее время на территории РФ и стран ближнего зарубежья происходит накопление легковесного стального и чугунного лома, который затруднительно перерабатывать на высококачественные сплавы с использованием классических металлургических схем. Выход из сложившейся ситуации возможен в создании ряда предприятий с неполным металлургическим циклом. Главными плавильными агрегатами «мини-заводов» могут быть индукционные сталеплавильные печи, которые способны работать полностью на твердой металлошихте.

Одной из главных проблем технологий выплавки высококачественных сплавов в индукционных печах являются конструктивные ограничения возможности проведения активных металлургических операций, что в ряде случаев усугубляется наследственным влиянием качества шихтовых материалов, которое до настоящего времени не регламентируется технологическими инструкциями.

Основным направлением развития современной металлургии является исследование и разработка технологий получения сплавов повышенного качества, за счет применения новых и совершенствования имеющихся методов выплавки, внепечной обработки и оценки качества шихтовых материалов.

Все вышесказанное предопределяет актуальность работы, которая направлена на разработку эффективных технологий индукционной выплавки сплавов и выполнена в рамках разрабатываемого в ЛГТУ научного направления «Феноменологические модели и нелинейная динамика высокотемпературных процессов и технологий» при частичной поддержке грантом РФФИ -р_центра_а. Работа удостоена областной премии имени за достижения в области технических наук.

Целью работы является разработка технологий выплавки конструкционных сплавов в индукционных сталеплавильных печах с проведением эффективных металлургических операций, посредством научно обоснованного определения влияния шихтовых материалов и технологических параметров на качество получаемых сплавов.

Для достижения цели в работе поставлены и решены следующие основные задачи:

— исследовать особенности выплавки сплавов в индукционных печах;

— разработать улучшенную методику анализа качества кусковых шихтовых материалов;

— исследовать влияние качества шихтовых материалов и температурных режимов выплавки на качество сплавов;

— исследовать поведение элементов при различных температурно-шлаковых режимах выплавки чугунов и углеродистой стали.

Достоверность основных положений и выводов. Достоверность результатов работы подтверждается проведением промышленных плавок, с использованием новейшего оборудования контроля состояния и свойств сплавов, программного обеспечения анализа данных и теоретическим анализом процессов с использованием современных теорий металлургических расплавов.

Научная новизна работы.

1. Экспериментально установлен факт «структурной наследственности» шихтовых материалов заключающийся в увеличении склонности углеродистых расплавов к дендритной сегрегации при использовании в шихте белых доменных чугунов. Увеличение температуры последнего периода миксирования свыше 15500С усиливает «наследственность» расплавов и одновременно повышает фрактальную размерность поверхности кристаллизующихся дендритов.

2. Предложен принцип организации технологии выплавки сплавов с использованием трех периодов миксирования, заключающийся в температурно-временном разграничении протекания основных окислительных реакций с участием кремния, углерода и марганца, позволяющий наводить жидкоподвижный шлак для кислых и нейтральных футеровок печей.

3. Исследованы особенности технологии выплавки сплавов в индукционных сталеплавильных печах, заключающиеся в поведении основных и «наследственных» элементов и специфических условиях шлакообразования с использованием твердых шлакообразующих смесей на основе системы оксидов «SiO2 Al2O3 CaO».

4. Разработана методика ускоренного исследования качества кусковых шихтовых материалов, позволяющая определять их полный химический состав и внутренние дефекты, влияющие на качество металлопродукции.

Практическая ценность работы.

1. Разработана и испытана в действующем производстве машиностроительный завод» () технология выплавки углеродистой стали на нейтральной футеровке с периодом окисления элементов, позволяющая получать качественный металл из стального лома с завышенным содержанием основных элементов.

2. Разработана и испытана в действующем производстве технология выплавки высококачественных конструкционных чугунов в индукционных печах с кислой футеровкой, позволяющая снизить газонасыщенность сплавов, уменьшить окисление основных элементов и повысить стойкость футеровки.

3. Разработанная технология выплавки повышает качественные характеристики чугуна «нирезист» после модифицирования: увеличен предел прочности (на 15,6%), снижена твердость (на 8,8%) и уменьшено количество газоусадочных дефектов (на 15,85%).

4. С помощью разработанной методики исследовано предельное содержание вредных микроэлементов цветных металлов в доменных чушковых чугунах (от 0,025 до 0,034%) и стальном углеродистом ломе (от 0,016 до 0,023%).

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были представлены на 3-х научно-технических конференциях: ІII (г. Липецк, 2006), ІV (г. Липецк, 2007) и V (г. Липецк, 2008) международные научно-технические конференции «Современная металлургия начала нового тысячелетия», а также университетских совещаниях и семинарах в период с 2006 по 2008 г. (г. Липецк, ЛГТУ).

Публикации. По материалам опубликовано 16 печатных работ, в том числе 3 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Объем работы и структура. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав с выводами, библиографического списка из 125 наименований, заключения и 4 приложений. Включает 87 страниц текста, содержит 28 рисунков и 30 таблиц.

Основное содержание работы

Во введении приводятся основные аспекты актуальности выбранной темы исследования, определяется цель и вытекающие из нее основные задачи. Показана научная новизна и практическая ценность работы.

В первой главе дается краткий обзор области применения конструкционных чугунов и углеродистых сталей, способов их выплавки и модифицирования в условиях предприятий с неполным металлургическим циклом. Обозначены параметры качества сплавов, зависящие от правильности и полноты протекания металлургических процессов в условиях индукционной плавки при использовании различных шихтовых материалов. Приведена систематизация современных научных представлений о металлургической наследственности сплавов и её влияния на качество металлопродукции. В конце главы сформулированы цели и задачи исследования.

На предприятиях с неполным металлургическим циклом черные сплавы выплавляются в электропечах, при этом одним из наиболее перспективных плавильных агрегатов, ввиду легкости обслуживания, точности управления температурой, возможности работы в режиме миксирования, но и особо требовательным к качеству шихтовых материалов, является индукционная сталеплавильная печь. Важным технологическим приемом выплавки качественных сплавов в индукционных печах является использование режимов термовременной обработки (ТВО). Проведение эффективных металлургических операций, наряду с внепечным модифицированием расплавов, позволяет существенно улучшить качество сплавов в заготовках.

Показано, что имеются теоретические предпосылки для организации технологии выплавки стали с периодом окисления элементов и возможностью удаления части микроэлементов. В производстве для этих целей используется дорогостоящая основная футеровка, стойкость которой не превышает 5-10 плавок. Результаты современных исследований по использованию нейтральных футеровок для выплавки стали с окислением в периодических изданиях не представлены. Выплавка конструкционных чугунов осуществляется, как правило, на форсированных температурных режимах в печах с кислой футеровкой, с использованием твердых шлакообразующих смесей на основе Al2O3 и SiO2. Стойкость футеровок составляет не более 100 плавок. Понятие «качество сплавов» в современной металлургии определяется не только марочным химическим составом согласно действующей документации, но и концентрацией микроэлементов, растворенных газов и неметаллических включений, влияющих на процесс кристаллизации расплавов.

Читайте также:  Аккумулятор Mutlu Как узнать дату выпуска и расшифровать маркировку

Согласно литературным данным, качество сплавов зависит не только от совершенства существующих металлургических технологий, но и от явления металлургической наследственности сплавов, которое также оказывает сильное воздействие на процессы кристаллизации, что наиболее характерно для расплавов индукционной плавки. Механизм и физическая сущность наследственности сплавов до сих пор окончательно не раскрыты.

Вторая глава представлена результатами анализа и теоретических исследований металлургической наследственности и физико-химических особенностей технологий выплавки сплавов в индукционных сталеплавильных печах с различной футеровкой.

При содержании углерода более 0,3% и температурах перегрева в пределах от 1550 до 18000С существует большая вероятность сохранения в расплаве г. ц.к. — подобной структуры ближнего порядка. Согласно квазиполикристаллической теории жидких металлов, элементами г. ц.к. — подобной структуры ближнего порядка расплавов являются устойчивые кластеры химических элементов.

Предложено для идентификации наследственных структур сплавов использовать фрактально-кластерную модель структур, согласно которой кластерные образования в сплавах обладают свойством масштабного самоподобия, а в ряде масштабов — иерархичностью строения. Основным свойством фрактального кластера является соответствие между размером, размерностью и числом частиц в агрегации, что характерно и для «наследуемых» типов структур в первично кристаллизованных сплавах.

Показано, что наследуемыми свойствами основных шихтовых материалов могут быть особенности строения макроструктуры (спелеобразный графит, дендриты и т. д.) и газонасыщенность доменных чушковых чугунов, а также общее и видовое содержание микроэлементов в шихтовых материалах.

Вскрыто, что главнейшей задачей режимов индукционной плавки является не только гомогенизация расплава по составу и температуре, активизация растворения и взаимодействия компонентов шлака и металла, но и «упорядочивание» его структуры в различных микрообластях ванны, что в основном ограничивается стойкостью используемых футеровок. В противном случае сохраняется высокая вероятность наследования свойств шихтовых материалов получаемыми сплавами. При этом в производственных условиях не всегда возможно организовать такую технологию выплавки, которая бы обеспечивала стабильное получение сплавов с заданными параметрами качества из любых шихтовых материалов. Поэтому первым этапом экспериментальной разработки технологии выплавки должно быть исследование качества наиболее часто используемых шихтовых материалов и выбор рационального состава шихты. Вторым важным этапом является определение влияния температурного режима плавок и типа доменных чугунов на качество выплавляемых сплавов. Вместе с этим исследование и организация эффективных температурно-шлаковых режимов позволит стабилизировать основные окислительно-восстановительные реакции процесса выплавки и рафинировать расплавы от газов и неметаллических включений.

Третья глава посвящена материалам, оборудованию, описанию проведения экспериментальных плавок и методикам исследования качества шихтовых материалов в лабораторных и производственных условиях.

Существующие методики оценки качества шихтовых материалов, используемые при входном контроле на действующих предприятиях, страдают главным недостатком: большая длительность анализа состава материалов, обусловленная использованием физико-химических методов анализа, при сравнительно небольшом диапазоне исследуемых элементов: C, Si, Mn, Cr, Ni, S и P. Разработана и апробированная методика ускоренного исследования качества материалов, основные стадии которой представлены в табл. 1.

Сравнение методик исследования качества шихтовых материалов

Тигельная печь: ее виды и их особенности. Испытательные климатические камеры соляного тумана и тепла холода влаги

Тигельная печь – это печь с емкостью из огнеупорного материала (тигель), в которой плавиться, варится, нагревается металл или другой материал.

Применяется тигельная печь для плавки практически всех видов металла: сталь, алюминий, медь, драгоценные, цветные металлы и прочее, но в небольшом количестве. Примечание. Вместимость печи составляет от двух килограмм до 30 тн.

Распространение получили тигельные электрические печи за счет того, что в них возможно достигать очень высоких температур, которые легко регулировать электронным блоком. Если есть ограничения по мощности, можно использовать транзисторный преобразователь, который позволяет подобрать необходимую мощность и, соответственно, загрузку печи. Примером является печь индукционная плавильная тигельная ИПП 45 (цена может изменятся в зависимости от комплектации).

Тигельная плавильная печь может иметь три вида тиглей:

  • керамический;
  • графитовый;
  • чугунный.

Керамические тигли получили самое большое распространение, так как они никак не влияют на свойства выплавляемых веществ.

Индукционная тигельная печь эксплуатируется, как самостоятельное оборудование, так и в комплексе с другим оборудованием, доводя плавку до требуемого состава.

Преимущества использования тигельных печей:

  • нет надобности в промежуточных нагревательных элементах, так как энергия выделяется непосредственно в загрузочной камере;
  • равномерное прогревание металла или сплава за счет электродинамической циркуляции вещества в емкости;
  • атмосфера и давление в рабочей камере могут создаваться в любом диапазоне;
  • удобство в использовании, поскольку небольшая емкость позволяет полностью сливать металл, а относительно небольшой вес облицовки быстро остывает и позволяет за короткий промежуток времени переходить с одного сплава на другой;
  • простота в обслуживании и управлении процессом за счет возможности автоматизации;
  • небольшие загрязнения воздуха.

Но есть и недостатки, индукционные плавильные печи тигельные имеют:

  • низкую стойкость футеровки в силу ее небольшой толщины, ведь ее температура сменяется достаточно часто;
  • небольшую температуру шлаков, которые нагреваются от металла;
  • большую стоимость оборудования.

Индукционная тигельная печь, купить которую можно на специализированном заводе, может иметь достаточно разные типы.

Примечание. В силу своей простоты конструкции можно даже заказать печь индивидуального строения или сделать ее самому.

Но в основном шахтная тигельная печь подразделяется по следующим критериям:

  • по размерам рабочей емкости;
  • по температурному режиму;
  • по особенностям конструкции.

Емкость от 2 до 1000 кг имеет маленькая печь и применяются для плавки драгоценных металлов, выплавки сплавов в небольших количествах или как лабораторная тигельная печь. Более емкостная печь тигельная плавильная — для плавки цветных металлов и черных в промышленных масштабах. Все зависит от потребностей производителя и от выплавляемого вещества. Например, тигельная печь для алюминия и сплавов с ним, чаще всего бывает от 0,04 до 2 т, а для меди и медных сплавов – от 0,1 до 0,6 т.

Тигельная печь, цена которой зависит от размеров и конструкции, в основном имеет максимальную температуру до 1400 – 1600 градусов. Но есть высокочастотная печь тигельная, 2000 градусов для которой является рабочей температурой.

Конструктивно различается стационарная электрическая тигельная печь и поворотная. Обычно стационарные печи имеют небольшие габариты и применяются для лабораторных исследований, а поворотные используются в промышленных масштабах для удобства разливки.

Примечание. Стационарная печь отлично подходит для выплавки металла и хранения его в жидком виде.

Кроме того, бывает тигельная печь (купить ее можно какой угодно конструкции) открытого и закрытого типа. Первый тип позволяет производить выплавку на открытом воздухе, а второй – в вакуумном пространстве.

Читайте также:  Стук в АКПП - причины неисправности

Примечание. Мощность вакуума в закрытых тигельных печах пребывает в диапазоне от 0,1МПа до 10 Па.

Тигельные печи прямого действия, еще называют тигельными печами сопротивления, позволяют производить нагревание металла в очень сжатые сроки за счет преобразования электрической энергии в тепловую.

Если необходимо отойти от электрического носителя, применяются тигельные печи пламенные. Нагрев в них происходит от газовой пламенной горелки между футеровкой и тиглем, производительность их составляет около 400 кг металла в час. Поэтому часто применяют такие тигельные печи для плавки алюминия и других цветных металлов.

Индукционная печь

Индукционные печи и установки работают на принципе преобразования электромагнитной энергии в тепло. Этот процесс обеспечивает индуктор (многовитковая катушка), внутри которого размещается исходный материал. Причем плавка в индукционной печи происходит без контакта нагревательного элемента с металлом.

Плавка металла в индукционной печи осуществляется двумя способами:

  • кислым;
  • основным.

Производство стали в индукционных печах с кислой плавкой происходит без окисления. Поэтому шихту загружают в промышленные индукционные печи легированную или добавляют лом с ферросплавами, которые тщательно взвешивают и просчитывают.

Примечание. В кислой плавке не рекомендуется выплавлять сплавы, которые содержат марганец, титан, алюминий и прочие металлы, взаимодействующие с кислой футеровкой.

Плавка стали в индукционных печах с основным процессом позволяет использовать любой состав скрапа.

На температуру плавки влияет частота магнитного тока. Этот показатель определяет типы индукционных печей.

  1. Индукционные печи промышленной частоты.
  2. Печи повышенной (средней) частоты.
  3. Высокочастотные индукционные печи.

Виды индукционных печей определяют, какой металл в них можно использовать.

Индукционные плавильные печи для плавки чугуна (ИЧТ) чаще всего бывают промышленной частоты. Также допускается плавка меди в индукционной печи такого типа. Температура в ней пребывает в диапазоне 1400 – 1550 градусов, объем выплавляемого материала от 1 до 10 т. Чтобы узнать, сколько стоят индукционные печи для плавки меди или других металлов, надо определиться, какие необходимы конструктивные параметры: объем, мощность, комплектация, и тогда заводы производители индукционных тигельных печей смогут предоставить информацию о цене.

Плавка алюминия в индукционных печах (ИАТ) повышенной частоты протекает при температурах 700 – 800 градусов. Технические характеристики индукционных печей ИАТ зависят от их мощности и объемов.

Индукционные тигельные плавильные печи средней частоты (ИСТ) позволяют расширить разнообразие выплавляемого материала.

Примечание. Производство индукционных печей средней частоты многих моделей дает возможность работать при мощности от 0,32МВт до 1,6МВт, а объем загрузки варьируется от 0,25т до 2,5 т.

Индукционные плавильные печи (цена зависит от мощности и комплектации) могут плавить драгоценные металлы. Хотя выплавка стали или выплавка чугуна в индукционных печах такого типа также возможна.

Высокочастотные индукционные тигельные печи от производителя типа ИСТ могут переплавить с очень высокой степенью чистоты медь, серебро, золото и другие металлы и сплавы. Температурный диапазон таких печей достаточно широкий. Чтобы в этом убедится наглядно, рассмотрим температурные характеристики, необходимые для плавления отдельных металлов:

  • выплавка стали в индукционных печах, температура плавления 1450-1520 градусов;
  • плавка чугуна в индукционной печи – 1450-1520 градусов;
  • плавка латуни в индукционных печах – 880-950 градусов;
  • плавка палладия в индукционной печи – 1300-1600 градусов;
  • плавка серебра в индукционной печи – 960 градусов;
  • плавка титана в индукционных печах – 1680 градусов;
  • плавка бронзы в индукционной печи – 930-1140 градусов;
  • литье цинка в индукционных печах – 420 градусов;
  • плавка никеля в индукционной печи – 1455 градусов;
  • плавка силуминов в индукционных печах – 500-660 градусов;
  • индукционные печи для плавки меди – 1083 градуса.

Купить индукционные печи для плавки меди, алюминия и других легированных металлов можно как отечественного, так и зарубежного производства. Лидером в производстве индукционных печей является Китай, индукционные плавильные печи китайского производства имеют широкий модельный ряд и хорошую ценовую политику. Качество и модельный ряд печей российского производителя ничуть не хуже, например, фирма Эпос не только изготавливает типовые, но и разрабатывает новые индукционные печи (Новосибирск). Компания «Росиндуктор» производит очень широкий перечень оборудования, в том числе и печи электродуговые и индукционные для литья заготовок. Продажа индукционных печей этой компании производится не только по всей России, но и за рубежом. Существует еще много других предприятий, изготавливающих печи индукционные сталеплавильные, внедрение которых на рынок промышленного оборудования находится на стадии развития.

В заключение необходимо сказать, что индукционные печи, литейная способность которых ограничена небольшими объемами, применяются чаще всего для фасонного и мелкого литья. А в массовом производстве металла не применяются индукционные печи — стали низкоуглеродистые и сплавы в них без раскисления плавить сложно.

Камера соляного тумана

Камера соляного тумана предназначена для определения коррозионной стойкости материалов при воздействии соляного тумана.

Испытания в камере соляного тумана происходят до 30 суток, в течении которых на материал воздействует солевой туман, равномерно распыляющийся по всей его поверхности. Камера соляного тумана КСТ позволяет максимально воспроизвести условия эксплуатации и добиться необходимых антикоррозийных характеристик.

Аттестация камеры соляного тумана предусматривает определение дисперсности и водности раствора. Методика аттестации камеры соляного тумана подробно изложена в соответствующих нормативных документах.

Согласно аттестации, самые распространенные типы камер имеют следующие характеристики:

  • камера соляного тумана КСТ 2 — дисперсность 1-10 мкм, водностью 1-2,5 мл/ч;
  • камера соляного тумана КСТ 1м – дисперсность 1-10 мкм, водность 2-3 г/куб.м;

Мировым лидером по разработкам новых технологий является компания Atlas Material Testing Technology, поэтому камера соляного тумана Atlas пользуется успехом в различных отраслях промышленности из-за качества и долговечности.

Камера соляного тумана (цена зависит от конструкции и производителя) полностью автоматизирована, регулируются лишь режимы работы. В процессе эксперимента постоянно контролируется и поддерживается состав раствора и чистота воды. Если есть необходимость, камера соляного тумана, купить которую можно на территории России, может также изменить положение в пространстве образца.

Камера тепла холода влаги

Климатическая камера тепло холод влага используется для испытания веществ на устойчивость к климатическим условиям (температура и влажность).

Для создания равномерной пониженной или повышенной температуры камера тепла холода и влаги снабжена широколопастным винтом в задней части. Высокая и низкая влажность создается за счет подогрева или охлаждения воды и образования «водяной бани». Причем испытательная климатическая камера тепла холода влаги одновременно регулирует оба этих параметра, создавая необходимые условия.

Индукционные печи – принцип работы индукционной печи. Лабораторные индукционные печи, промышленные печи

Принцип действия индукционных печей основан на токах, возникающих в расплаве с помощью специальных устройств — индукторов. При этом наведенные токи позволяют достигать температуры плавления в металлах, достигается высокая равномерность расплавов за счет перемешивания. Все элементы расплавов подвергаются вихревому воздействию токов, таким образом происходит движение слоев и достигается максимально возможное смешивание различных присадок и металлов. К основным достоинствам индукционных печей следует отнести простейший ремонт, высокий КПД, возможность получения сплавов, обладающих заданными характеристиками и выполнять термообработку в любом режиме.

Читайте также:  Изготовление магнитных ключей- сделать дубликат магнитного ключа

Индуктор, помимо создания электрического тока в обрабатываемом металле, воспринимает механические вибрационные и температурные нагрузки, поэтому при проектировании предусматривается необходимая прочность и тугоплавкость как токопроводящей, так и изолирующей части. В качестве изоляции может применяться воздушная прослойка, при этом должно быть обеспечено необходимое расстояние между витками и жесткое закрепление проводника.

Также применяют ленточную изоляцию, которая наносится поверх лакового покрытия. Лента должна обладать хорошими диэлектрическими свойствами, обеспечивающими надежную изоляцию витков.

Другим способом обеспечения необходимой диэлектрической изоляции витков индуктора является применение специального прокладочного материала, устанавливаемого между витками. Крепление прокладок осуществляется с помощью специального клея. Такой способ обычно применяется для изоляции индуктора большой мощности.

Компаундирование также служит для обеспечения нужного уровня изоляции. Данный способ не нашел широкого применения, поскольку индуктор в этом случае очень сложно отремонтировать.

Токопроводящая часть индуктора должна обладать хорошей электропроводностью, снижающей потери мощности. Кроме того, материал, используемый в электрической части индуктора должен быть немагнитным. Для того, чтобы обеспечить максимальную площадь со стороны, обращенной к обрабатываемому металлу и меньшую массу, используются различные сечения с внутренними полостями.

Каркас печи должен обеспечить жесткость всей конструкции и исключить поглощение мощности деталями. В промышленных печах обычно применяется цилиндрический каркас из листов стали со специальными технологическими отверстиями, обеспечивающими свободный доступ к индуктору.

Плавка металла в индукционной печи позволяет точно регулировать температурные режимы, поддерживать необходимую температуру в течение определенного времени. КПД индукционных печей очень высокий, поскольку отсутствуют дополнительно нагреваемые элементы, нагревается только обрабатываемый металл. По экологическим характеристикам индукционные печи являются наиболее безопасными, так как отсутствуют продукты сгорания топлива и вредные вещества, выделяющиеся при других способах плавки.

Индукционные печи применяются для выплавки цветных и черных металлов, закалки, отпуска, отжига, нормализации сталей. Конструктивно индукционные печи бывают канального типа и тигельные. Выпускаются печи, позволяющие производить плавку с доступом воздуха, в определенной газовой среде с избыточным давлением или вакууме.

Помимо цветных металлов, индукционные печи используют для плавки драгоценных металлов. При этом обычно требуется более низкая температура, чем для черных металлов. Плавка палладия в индукционной печи требует окислительной атмосферы, в отличие от других драгоценных металлов.

Выплавка стали в индукционных печах позволяет получать высоколегированные сорта, отвечающие самым жестким требованиям. В некоторых случаях применяется плавка стали в определенной газовой среде или вакууме, что позволяет получать дополнительные качества.

Плавка титана в индукционных печах дает возможность получения слитков или заготовок, обладающих равномерным составом по всему объему. Недостатком плавки в индукционных печах является сравнительно высокое содержание углерода в конечной продукции. Для уменьшения воздействия газов, выплавку титана производят в аргоновой среде или вакууме.

Следует учесть, что плавка влажных или содержащих лед металлов очень опасна, поэтому рекомендуется предварительная сушка. Наличие влаги в рабочей камере печи при появлении расплава вызовет разбрызгивание раскаленного металла, что может повлечь за собой травмы и выход из строя оборудования.

Схема простейшей индукционной печи:

Отлив металла из индукционной печи:

Промышленная печь индукционная

Проектирование промышленных печей осуществляется исходя из требований к технологическому процессу. Проект определяет максимально возможную температуру нагрева, возможность создания определенной газовой среды или вакуума, применение тиглей или канальное устройство рабочей части, степень автоматизации. Промышленные печи должны оборудоваться системами, обеспечивающими максимальную безопасность в процессе работы. Кроме того, так печи работают с применением переменного электрического тока, на мощность печи влияет его частота.

От того, какие температурные режимы требуются, какие виды металлов или сплавов планируется выплавлять, применяют различные виды футеровки. Футеровка индукционных печей может выполняться из огнеупорного материала, содержащего свыше 90% окиси кремния с небольшим количеством других окислов. Такая футеровка получила название кислой и может выдержать до 100 плавок.

Основная или щелочная футеровка изготавливается из магнезита с добавлением других окислов и жидкого стекла. Такая футеровка может выдержать до 50 плавок, в печах большого объема износ происходит намного быстрее.

Нейтральная футеровка применяется чаще других видов и может выдерживать свыше 100 плавок. Наиболее часто она применяется в тигельных печах. Следует учесть, что в результате проведения плавок происходит неравномерный износ футеровки. Таким образом изменяется рабочий объем и толщина стенки футеровки. Больший износ происходит в местах с большей температурой, обычно в нижней части печи.

Так как промышленные индукционные печи работают с большими нагрузками, обмотка индуктора в процессе работы может значительно нагреваться. Для предотвращения негативных последствий перегрева, обычно предусматривается водяная система охлаждения, отводящая излишки тепла от витков индуктора. При проектировании вопрос охлаждения индуктора является одним из важнейших, поскольку от эффективности системы зависит надежность и срок службы всей печи.

Максимально возможная автоматизация процессов термообработки является необходимым условием для нормальной работы промышленных индукционных печей. Правильно подобранная автоматика обеспечит различные режимы, позволяющие наиболее точно выполнить требования технологических процессов.

Производство промышленных печей осуществляется в строгом соответствии с требованиями заказчика и регулирующей НТД. Промышленные печи могут изготавливаться по типовым проектам или индивидуальным заказам. Обязательным условием является аттестация оборудования, которая должна выполняться не реже 1 раза в год.

Плавильная индукционная печь:

Лабораторная индукционная печь

Исследования, проводимые с различными металлами и сплавами, требуют создания определенных условий в процессе плавки или термообработки. Индукционная печь лабораторная служит для обеспечения заданных условий, поэтому степень автоматизации такого устройства очень высока. В зависимости от того, какие материалы планируется исследовать, лабораторные печи снабжаются дополнительным оборудованием. Некоторые модели предусматривают возможность плавки при избыточном давлении или вакууме.

В лабораторных печах для футеровки, помимо указанных выше материалов, могут применяться более современные теплоизолирующие материалы, такие как:

К лабораторным печам можно отнести также ювелирные печи, служащие для обработки драгоценных металлов и стоматологические, предназначенные для изготовления протезов. Печи такого типа обычно не предназначены для получения высоких температур и обработки больших объемов металла, поэтому мощность их не высока.

Каркас лабораторных печей обычно имеет форму куба или параллелепипеда. Для изготовления ребер применяют различные немагнитные материалы (дюралюминий, специальная сталь, медь). Элементы каркаса закрываются асбоцементными листами, обеспечивающими дополнительную теплоизоляцию. Для уменьшения нагрева элементов каркаса применяют специальные изолирующие прокладки. Также они служат для предотвращения возникновения блуждающих токов. Крепление индуктора в этом случае осуществляется к верхним и нижним плитам.

Лабораторные индукторные печи, как и промышленные, требуют эффективного охлаждения обмотки. В некоторых моделях достаточно воздушного охлаждения, в работающих с высокими температурами индукторах применяется водяное.

Наличие необходимого уровня защиты от токов индукции в лабораторных печах является необходимым условием, обеспечивающим безопасность персонала. Для обеспечения нужного уровня безопасности, используются специальные электромагнитные экраны. Обычно они изготавливаются из листового алюминия или меди.

Ссылка на основную публикацию
Сорванная резьба в ступице переднего колеса Ваз 2101 -2107
Ремонт и восстановление сорванной резьбы Ремонт резьбового отверстия (восстановление повреждённой резьбы) Наша компания не занимается восстановлением резьбы. Данная статья служит...
Снятие переднего и заднего бампера Гранты; «»
Снятие и установка бамперов на Ладу Гранта подробная схема замены обвесов Все чаще автолюбители с любыми проблемами, возникающими с автомобилем,...
Снятие передних и задних бамперов на Рено Логан
Как снять задний бампер Рено Логан 1 Добавил avtorin в 23.12.2017 Смотрите также Снятие переднего бампера Renault Trafic 18 Просмотров...
Состав охлаждающей жидкости и её виды
Состав тосола стандартная рецептура антифриза по ГОСТу, характеристика и свойства марки а-40 Охлаждающая жидкость, которая используется для системы охлаждения в...
Adblock detector