Индукционные канальные печи
Индукционная канальная печь – это металлургическая печь, которая используется для разогрева металла индуцированными вихревыми токами.
Индукционные канальные печи в основном используются для плавки чугуна, в качестве миксеров, а также плавки цветных металлов, самыми распространенными из которых являются цинк, алюминий медь и сплавы на ее основе:
- Мельхиор.
- Латунь.
- Бронза.
- Нейзильбер.
Наличие в индукционных канальных печах теплового и электродинамического движения расплавленного металла или сплава обеспечивает его равномерность температуры и однородность химического состава. Индукционные канальные печи рекомендовано использовать, когда в выплавляемому металлу и полученным отливкам предъявляются высокие требования по неметаллическим включениям и газонасыщенности. Назначение индукционных канальных миксеров заключается в перегреве жидкого металла, создании постоянных температурных условий литья, выравнивания состава, а также регулирования и дозирования скорости литья.
Индукционные канальные печи делятся на:
- Печь ИЛК барабанного и шахтного типа, которая предназначена для плавки меди и сплавов на ее основе.
- Миксер ИЛКМ, который используется для перегрева, выдержки и разливки сплавов на основе меди.
- Печь ИАК которая используется для плавки алюминия и сплавов на его основе.
- Печь ИАКР, которая используется для поддержания стабильной температуры жидкого алюминия, его перегрева и заливки в литейные формы.
- Печь ИЦК, которая предназначена для плавки катодного цинка.
- Миксер ИЧКМ, который используется для перегрева, выдержки и разливки жидкого чугуна.
- Миксер раздаточный ИЧКР, который используется для поддержания стабильной температуры и перегрева чугуна, а также его заливки в литейные формы.
Расчет индукционной канальной печи
Расчет индукционной канальной печи начинается с расчета количества плавок за сутки. Формула выглядит следующим образом:
nсут=24/(Т1+Т2)
где: Т1 - продолжительность плавки; Т2 - продолжительность загрузки и разливки.
Затем рассчитывается полезная емкость ванны индукционной печи следующим образом:
Gвн=Nсут/nсут
где Nсут - суточная производительность индукционной печи.
Полезный объем ванны индукционной печи рассчитывается следующим образом:
Vвн=10(3)∗(Gвн/Ууд)
где Ууд - плотность расплавленного металла.
Активная мощность индукционной печи может быть рассчитана следующим образом:
Рап=(Wтеор∗Gсл)/(nэсл∗nтерм∗Т1)
где: Wтеор - теоретический удельный расход энергии, который необходим для перегрева и расплавления одной тонны металла или сплава; Gсл - количество металла, которое сливается из печи; nэлс - электрический коэффициент полезного действия системы индуктор - канал; nтерм - термический коэффициент полезного действия печи, который определяется из теплового расчета печи.
При использовании однофазной индукционной печи формула для расчета мощности индуктора будет иметь следующий вид:
Рап=Раи
где Раи - мощность индуктора печи.
Для двухфазной печи формула будет выглядеть следующим образом:
Раи=0,5∗Рап
Для трехфазной индукционной печи формула расчета мощности индуктора представлена ниже
Раи=0,33∗Рап
Для расчета сечения магнитопровода используется следующая формула:
Рисунок 1. Формула. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
где: ф - отношение массы стали используемого магнитопровода к массе меди в индукторе; С - отношение средней длины витка индуктора к средней длине магнитной линии в магнитопроводе; В - магнитная индукция в магнитопроводе; f - частота питающего электрического тока; j - допустимая плотность электрического тока в меди используемого индуктора; cosC - коэффициент мощности индуктора; В - магнитная индукция в магнитопроводе.
С учетом изоляции между пластинами формула для расчета сечения между пластинами будет иметь следующий вид:
Q′м=Qм/кс
где кс - коэффициент заполнения сечения магнитопровода.
Количество витков в индукторе печи рассчитывается по формуле:
n=(U∗1000000000)/(4.4∗B∗f∗Qм)
где U - напряжение на индукторе
Сила электрического тока в индукторе рассчитывается следующим образом:
I1=(Раи∗10000)/(U∗cosфс)
Сечение медной части индуктора рассчитывается следующим образом:
Qмед=I1/j1
Диаметр окружности, которую можно описать вокруг сердечника (при использовании индукционной печи с круглым каналом) рассчитывается по формуле:
dм=√(4∗Q′м)/(п∗кd)
где п = 3,14; kd - коэффициент заполнения окружности материалом сердечника
Формула для расчета внутреннего диаметра выглядит следующим образом:
d=dм+2∗√1
Средний диаметр индуктора рассчитывается по формуле:
Dср=D+о
где о - радиальный размер трубы индуктора.
Сила тока в канале индуктора приблизительно равна:
I2=I1∗n
Таким образом сечение канала может быть рассчитано по формуле:
S2=I2/j2
где, j2 - допустимая плотность электрического тока в канале.