ПУТИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ИНДУКЦИОННЫХ ИНДУКТОРНЫХ ТИГЕЛЬНЫХ ПЕЧЕЙ
Аннотация
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 Фраб не используется для полезного нагрева, так как проходит вдоль неэлектропроводной футеровки тигля, а не по садке. Эффективно используется только 38,5 – 57,0 % потока Фраб. 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 Фрас 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.
Об авторе
Г. Е. ЛевшинРоссия
д.т.н., профессор кафедры машиностроительных технологий и оборудования
Список литературы
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
Для цитирования:
Левшин Г.Е. ПУТИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ИНДУКЦИОННЫХ ИНДУКТОРНЫХ ТИГЕЛЬНЫХ ПЕЧЕЙ. Известия высших учебных заведений. Черная Металлургия. 2019;62(2):97-102. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2019-2-97-102
For citation:
Levshin G.E. WAYS TO IMPROVE INDUCTION CRUCIBLE FURNARES. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2019;62(2):97-102. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0368-0797-2019-2-97-102