Устройство относится к электротермическому оборудованию и предназначено для процесса тепловой обработки (нагрев или плавление) материалов с применением в качестве основного теплоносителя электроэнергии. Передача электроэнергии нагреваемому телу осуществляется при помещении его в переменное электрическое поле, которое превращается в тепловую энергию при протекании индуцированных токов.
Плавильные печи широко применяются в разных областях промышленности для плавки и выдержки высококачественных сталей, чугунов и цветных металлов, включая редкие и благородные. В таких устройствах можно получить металл точного химического состава, высокой однородности и чистоты. Кроме того, они часто используются в комплексе с другими плавильными установками, такими как дуговая печь или вагранка, для доведения расплавленного металла до нужного химического состава. Используются они и в качестве миксеров-копильников, где он поддерживается в жидком состоянии и всегда готов к разливке.
Устройство и принцип действия индукционной тигельной печи
Основными частями изделия являются:
- тигель плавильный;
- индуктор;
- источник питания эл. энергии.
Тигель выполняется в форме цилиндра и изготавливается из огнеупорных материалов. Помещается он в индуктор, концы которого подсоединяется к клеммам источника питания. Тигель заполняется материалом, который необходимо расплавить (называется он шихтой), при этом при включении источника питания в работу, происходит его плавление за счет поглощения эл. энергии.
В основе работы тигельной печи лежит трансформаторный принцип. Первичной обмоткой служит индуктор, а вторичной – сам расплавляемый металл, который еще вдобавок является и нагрузкой. Магнитный поток проходит по шихте. Электрическая энергия превращается в электромагнитную (та, которая подводится к первичной обмотке), затем опять в электрическую (та, которая возникает во вторичной цепи), наконец, превращаясь в тепловую.-
Такие показатели, как мощность и тепло, выделяемое вихревыми токами, зависят от частоты переменного магнитного поля. Поэтому для эффективной работы устройства необходимо его питать токами высокой или повышенной частоты. Для этого используют специальные генераторы, умножители или преобразователи частоты.
Классификация тигельных печей
Устройства принято классифицировать по таким признакам:
- типу тигля;
- конструкции;
- характеру рабочей среды;
- частоте питающего тока;
- емкости.
Тигель представляет собой емкость для размещения шихты. В зависимости от электрических свойств материала, который применяется для его изготовления, различают 2 основных вида тиглей:
- непроводящие;
- проводящие.
Первый вид включает тигли, изготовленные из диэлектрической керамики. Металл нагревается током, индуктированным в тигле. Второй вид объединяет тигли, изготовленные из материала с хорошей электропроводностью. Это может быть легированная сталь, графитошамот и графит. Такие печи обязательно имеют дополнительную теплоизоляцию.
По конструкции различают следующие типы тигельных печей:
- открытая;
- закрытая;
- экранированная.
Отличаются они друг от друга вариантом проведения потока вне тигля.
По характеру рабочей среды изделия делятся на 2 вида:
- открытые;
- вакуумные.
Первые работают в атмосфере, вторые в вакууме. В последнем случае получается металл с очень низким содержанием растворенных в нем газов и вредных примесей.
Важным параметром тигельной печи является частота питающего т ока. Именно по этому параметру их выпускают с питанием от следующих устройств:
- электрической сети (частота 50 Гц);
- ламповых генераторов (высокочастотные);
- статических умножителей частоты (частота 150 и 250 Гц);
- машин или вентильных преобразователей частоты (частота лежит в широких пределах от 500 до 15000 Гц).
Производители выпускают устройства емкость от 0,1 кг до 120 т. Самой распространенной и востребованной печью является изделие, имеющее емкость в 140 дм3, работающие как на повышенных, так и на промышленных частотах. Компании-производители выпускают тигельные печи для плавки стали, чугуна, алюминиевых и медных сплавов. Это соответственно серии ИСТ, ИЧТ, ИЧТМ, ИАТ и ИЛТ отечественных производителей.