Индукционная печь

Индукционная печь — это электрическая печь в которой тепло подается за счет индукционного нагрева металла , . ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}^{[ 3 ]} Мощность индукционных печей варьируется от менее одного килограмма до ста тонн и используется для плавки железа и стали , меди , алюминия и драгоценных металлов .

Преимуществом индукционной печи является чистый, энергоэффективный и хорошо контролируемый процесс плавки по сравнению с большинством других способов плавки металлов.

Большинство современных литейных предприятий используют этот тип печей, и многие чугунолитейные заводы заменяют вагранки индукционными печами для плавки чугуна , поскольку первые выделяют много пыли и других загрязняющих веществ . ^{[ 4 ]}

Индукционные печи не требуют дуги, как в электродуговой печи , или горения, как в доменной печи . В результате температура шихты (материала, поступающего в печь для нагрева, не путать с электрической шихтой ) оказывается не выше необходимой для ее плавления; это может предотвратить потерю ценных легирующих элементов. ^{[ 5 ]}

Одним из основных недостатков использования индукционных печей в литейном производстве является отсутствие рафинировочных мощностей: шихта должна быть без оксидов и иметь известный состав, а некоторые легирующие элементы могут быть потеряны из-за окисления, поэтому их необходимо добавлять повторно. до плавления.

Типы

В бессердечниковом типе ^{[ 6 ]} Металл помещается в тигель, окруженный соленоидной переменного тока катушкой с водяным охлаждением . Индукционная печь канального типа имеет петлю из расплавленного металла, образующую одновитковую вторичную обмотку через железный сердечник. ^{[ 7 ]}^{[ 8 ]}

Операция

Индукционная печь состоит из непроводящего тигля, в котором находится загрузка расплавляемого металла, окруженного катушкой из медной проволоки. мощный переменный ток По проводу течет . Катушка создает быстро меняющееся магнитное поле , которое проникает в металл. Магнитное поле индуцирует вихревые токи , круговые электрические токи внутри металла за счет электромагнитной индукции . ^{[ 9 ]} Вихревые токи, протекая через электрическое сопротивление массивного металла, нагревают его за счет джоулевого нагрева . В ферромагнитных материалах, таких как железо , материал также может нагреваться за счет магнитного гистерезиса — изменения направления молекулярных магнитных диполей в металле. После плавления вихревые токи вызывают энергичное перемешивание расплава, обеспечивая хорошее перемешивание.

Преимущество индукционного нагрева заключается в том, что тепло генерируется внутри самой шихты печи, а не передается горящим топливом или другим внешним источником тепла, что может быть важно в тех случаях, когда загрязнение является проблемой.

Рабочие частоты варьируются от основной частоты (50 или 60 Гц ) до 400 кГц или выше, обычно в зависимости от плавимого материала, мощности (объема) печи и требуемой скорости плавки. Обычно, чем меньше объем расплавов, тем выше частота использования печи; Это происходит из-за глубины скин-слоя , которая является мерой расстояния, на которое переменный ток может проникнуть под поверхность проводника . При той же проводимости более высокие частоты имеют малую глубину скин-слоя, то есть меньшее проникновение в расплав. Более низкие частоты могут вызвать перемешивание или турбулентность в металле.

Предварительно разогретая плавильная печь весом в одну тонну способна расплавить холодную шихту до готовности к выпуску за час. Мощность источников варьируется от 10 кВт до 42 МВт, с размерами расплава от 20 кг до 65 тонн металла соответственно. ^{[ нужна ссылка ]}

Работающая индукционная печь обычно издает гудение или вой (из-за колебаний магнитных сил и магнитострикции ), по высоте которого операторы могут использовать, чтобы определить, правильно ли работает печь или на каком уровне мощности. ^{[ нужна ссылка ]}

Огнеупорная футеровка

При отливке используется одноразовая огнеупорная футеровка.

См. также

Электродуговая печь - другой тип электрической печи, используемый на крупных литейных заводах и сталелитейных мини-заводах.

Ссылки

^ Лотон, Массачусетс; Варн, Д.Ф. (2002). Справочник инженера-электрика, 16-е изд . Ньюнес. стр. 17–19. ISBN 0080523544 .
^ Кэмпбелл, Флейк К. (2013). Производство металлов: понимание основ . АСМ Интернешнл. стр. 63–65. ISBN 978-1627080187 .
^ Бауччо, Майкл (1993). Справочник ASM Metals, 3-е изд . Американское общество металлов. п. 50. ISBN 0871704781 .
^ «Технические основы и применение индукционных печей» .
^ Филип Ф. Оствальд, Хайро Муньос, Производственные процессы и системы (9-е издание), John Wiley & Sons, 1997 ISBN 978-0-471-04741-4 стр. 48
^ Робиетт, АГ (1935). «V: Индукционные печи без стержня». Практика электроплавки . Чарльз Гриффин и компания, стр. 153–252.
^ Робиетт 1935 «Глава IV: Канальные или «низкочастотные» индукционные печи», стр. 153–252.
^ Индукционный и диэлектрический нагрев . Серия «Электричество и производительность», №6. Британская ассоциация развития электротехники. 1962. стр. 8–9.
^ Бхаттачарья, СК (2009). Основы силовой электроники . Издательство Викас Pvt. стр. 142–143. ISBN 978-8125918530 .

Дальнейшее чтение

Браун, Джон (2000). Справочник литейщика черных металлов Foseco (11-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн. ISBN 978-0750642842 .

Внешние ссылки

«Как индукционная печь нагревает ось» , Popular Science , ноябрь 1943 г. Подробная статья об основах с многочисленными иллюстрациями.

[Laughton-1] Лотон, Массачусетс; Варн, Д.Ф. (2002). Справочник инженера-электрика, 16-е изд . Ньюнес. стр. 17–19. ISBN 0080523544 .

[Campbell-2] Кэмпбелл, Флейк К. (2013). Производство металлов: понимание основ . АСМ Интернешнл. стр. 63–65. ISBN 978-1627080187 .

[Bauccio-3] Бауччо, Майкл (1993). Справочник ASM Metals, 3-е изд . Американское общество металлов. п. 50. ISBN 0871704781 .

[4] «Технические основы и применение индукционных печей» .

[5] Филип Ф. Оствальд, Хайро Муньос, Производственные процессы и системы (9-е издание), John Wiley & Sons, 1997 ISBN 978-0-471-04741-4 стр. 48

[6] Робиетт, АГ (1935). «V: Индукционные печи без стержня». Практика электроплавки . Чарльз Гриффин и компания, стр. 153–252.

[7] Робиетт 1935 «Глава IV: Канальные или «низкочастотные» индукционные печи», стр. 153–252.

[8] Индукционный и диэлектрический нагрев . Серия «Электричество и производительность», №6. Британская ассоциация развития электротехники. 1962. стр. 8–9.

[Bhattacharya-9] Бхаттачарья, СК (2009). Основы силовой электроники . Издательство Викас Pvt. стр. 142–143. ISBN 978-8125918530 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]