ПУТИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ИНДУКЦИОННЫХ ИНДУКТОРНЫХ ТИГЕЛЬНЫХ ПЕЧЕЙ

Приведен анализ основных недостатков современных индукционных индукторных тигельных печей, обусловленных повышенной толщиной стенок футерованного тигля, наличием охлаждаемого изнутри кондиционной водой трубчатого медного однослойного индуктора и отсутствием или присутствием размещенных вокруг него стержневых вертикальных I-образных наборных магнитопроводов, образующих дискретный ферромагнитный экран. Первый недостаток заключается в том, что значительная часть рабочего электромагнитного потока Ф_раб не используется для полезного нагрева, так как проходит вдоль неэлектропроводной футеровки тигля, а не по садке. Эффективно используется только 38,5 – 57,0  % потока Ф_раб. Второй недостаток обусловливает повышенную стоимость и трудоемкость изготовления витков индуктора из специальной медной трубки, которые вибрируют с удвоенной частотой. При этом создается шум и ослабляется конструкция печи. Такие индукторы характеризуются пониженным электрическим КПД и повышенной стоимостью подготовки и охлаждения кондиционной воды в системах, занимающих площадь, в несколько раз превышающую площадь собственно печи. Третий недостаток приводит к тому, что значительная часть электромагнитного потока Ф_рас рассеяния не участвует в нагреве шихты и расплава, но нагревает электропроводные элементы печи, в том числе окружающие индуктор магнитопроводы. Нерациональное использование общего потока Ф, создаваемого индуктором, снижает его эффективность почти до 19 – 30 %, а коэффициент мощности cosφ до 0,03 – 0,10 и повышает расход энергии. Для уменьшения или устранения недостатков предложены и обоснованы три пути совершенствования этих печей: уменьшение толщины стенки тигля с одновременным его упрочнением путем установки цилиндрической обечайки между тиглем и индуктором, окружение индуктора кольцевым магнитопроводом и применение одно- или многопроволочного индуктора вместо трубчатого. Сочетанием цилиндрической обечайки, кольцевого магнитопровода, а также верхней и нижней плит каркаса печи может быть образована кольцевая замкнутая полость для размещения проволочного индуктора и циркулирующего хладагента, охлаждающего индуктор и магнитопровод. В  результате исследования предложена, обоснована и запатентована разработанная в АлтГТУ новая конструкция индукционной индукторной тигельной печи с проволочным индуктором и кольцевым наборным магнитопроводом. На основе экспериментального определения эффективности предложенных конструктивных элементов сделан вывод о перспективности дальнейших исследований.

1. Фарбман С.А., Колобнев И.Ф. Индукционные печи для плавки металлов и сплавов. – М.: Металлургия, 1968. – 496 с.

2. Исследование и разработка индукционных плавильных печей. Сб. трудов / Под ред. А.А. Простякова. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 105 с.

3. Электрические печи для выплавки черных и цветных сплавов / Л.М. Романов, А.Н. Болдин, А.Н. Граблев, Д.П. Михайлов. – М.: МГИУ, 2007. – 104 с.

4. Piterek Robert. A career in the service of inductive melting // Casting Plant and Technology International. 2013. No. 3. P. 18 – 21.

5. Современные плавильные агрегаты. Сб. ИТЦМ "Металлург". – М.: Металлург-консалтинг, 2014. – 370 с.

6. Vellen Tanja. The bright word of metals shines brighter thanever // Casting Plant and Technology International. 2015. No. 3. P. 46, 47.

7. Piterek Robert. Production flexibility combats declining batch sizes // Casting Plant and Technology International. 2015. No. 3. P. 40 – 44.

8. Site Inductotherm Europe Ltd [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.inductotherm.co.uk. (Дата обращения: 2.02.18 г.).

9. Site Ajax Tocco Magnethermic Corporation [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.ajaxtocco.com. (Дата обращения: 12.03.18 г.).

10. Site Otto Junker GmbH [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.otto-junker.com. (Дата обращения: 12.03.18 г.).

11. Site Induction Technology Corporation [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.inductiontech.com/Index.html#top_ of_page (Дата обращения: 12.05.18 г.).

12. Site ABP Induction Systems GmbH [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.abpinduction.com. (Дата обращения: 12.05.18 г.).

13. Mehr Energieeffizienz für Aluminiumschmelzoffen // Werkstоff Fertig. 2011. No. 3. P. 39, 40.

14. Mohamed Chaabet, Erwin Dötsch. Steelmaking based on inductive melting // Induction Technology. 2012. No. 1. P. 49 – 58.

15. Лузгин В.И., Петров А.Ю. Эффективные системы и методы индукционной плавки металлов [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://reltec.biz (Дата обращения: 20.01.18 г.).

16. Левшин Г.Е. Наукоемкие технологии индукционной плавки в индукторных и электромагнитных тигельных печах // Наукоемкие технологии в машиностроении». 2016. № 3. С. 12 – 21.

17. СанПиН 2.2.4.3359-16 «Санитарно-эпидемиологические требования к физическим факторам на рабочих местах». – М.: Норматика, 2018. – 68 с.

18. Пат. 177465 РФ. Индукционная индукторная тигельная печь с кольцевым наборным магнитопроводом / Левшин Г.Е., Лев-шин А.Г. 2018. Бюл. № 6.

19. Левшин Г.Е., Матюшков И.Л. Литье в магнитные формы. – Барнаул: изд. АлтГТУ, 2006. – 688 с.

20. Пат. 177475 РФ. Индукционная индукторная тигельная печь с проволочным индуктором / Левшин Г.Е., Левшин А.Г. 2018. Бюл. № 6