Trendy

Indukční pece. Design a vlastnosti

Vakuová indukční tavicí pec se používá k tavení různých materiálů a slitin vzácných zemin používaných k výrobě nových produktů.

Tvar: vertikální boční dveře
Efektivní objem kelímku: 1 l – 70 l
Nominální nosnost: 10-500 kg (pro ocel)
Napájení: Napájecí zdroj IGBT frekvenčního měniče
Výkon: 50kW-350kW/1.0～1.5kHz
Maximální provozní teplota: 1700 ℃ (pohony pracují v provozním režimu)
Konečné vakuum: 4×10-1Pa
Stupeň pracovního vakua: 1,0–50,0 Pa (doba rafinace)
Doba tavení: Doba tavení suroviny (oceli) je kratší než 45 minut a vytvoření vakua ≤ 30 minut.
Přechodový tlak tavení/rafinace: klesne pod 5 Pa během 30 minut.
Rychlost zvýšení tlaku: ≤3,0 Pa/h (prázdná pec, měření za studena)
Regulace plnicího tlaku: mikropřetlak je zaručen během procesu chlazení (absolutní tlak/s pojistným ventilem) Doba nafouknutí: ≤3 min.
Úhel sklonu kelímku: -10°～95°

Hlavní části pece: těleso vakuové pece, konstrukce dvířek pece, dno pece, rám pece, hlavní elektroda a hnací mechanismus s otočným ložiskem, pozorovací okénko, napájecí zdroj s frekvenčním měničem (IGBT), indukční ohřívač, systém vodního chlazení, vakuový systém atd.:

1. Těleso vakuové pece

Tělo má dvouvrstvou sendvičovou strukturu s vodním chlazením, vnitřní stěna je vyrobena z leštěné nerezové oceli (SUS304) a vnější stěna je svařena z vysoce kvalitní uhlíkové oceli s nerezovou přírubou, která tvoří válcovou konstrukci. Zařízení (pro zamezení znehodnocení těsnicího kroužku nadměrnou teplotou) je opatřeno otvory pro výstup vzduchu, koncovými zařízeními pro měření teploty apod. a těleso pece je vybaveno schůdky pro usnadnění práce personálu.

2. Konstrukce dvířek trouby a víka trouby

Dvířka trouby jsou na boku. Dvouvrstvá sendvičová konstrukce vodní hlavice je svařena s přírubou jako celek a vnitřní stěna je leštěná z nerezové oceli (SUS304).

Vnější stěna je vyrobena z vysoce kvalitní uhlíkové oceli, vybavena vodním chlazením, víko pece je vybaveno vícepolohovým otočným kontrolním okénkem a aretačním zařízením. Víko trouby se otevírá a zavírá ručně pomocí hydraulického zvedacího zařízení a během provozu se ručně zamyká.

3. Stojan pece – rámová konstrukce tvořená svařením profilových ocelových plechů, těleso pece je uloženo na rámu pece.

4. Pracovní mechanismus hlavní elektrody a otočného ložiska

4.1 Elektroda, ohýbací elektroda atd. jsou spojeny s indukční cívkou jako celek a kelímek je převrácen elektrickým pohonem, aby se dokončil proces odlévání.

4.2 Elektrodové zařízení je umístěno na levé straně pláště pece, které slouží nejen jako elektroda pro napájení indukčního ohřívače, ale slouží také jako nosný bod pro indukční ohřívač a kelímek.

4.3 Elektroda je uložena na utěsněném rotačním ložisku. Když je potřeba kelímek naklonit, operátor jej může ovládat pomocí rukojeti na utěsněném otočném ložisku, aby se elektroda otáčela a nalévala taveninu, což je jednoduché a pohodlné řešení.

5. 500kW IGBT napájecí zdroj IGBT frekvenčního měniče – Jiangsu Dongfang čtyřfázové IGBT mezifrekvenční napájení, průměrný účiník systému je vyšší než 0,95, díky použití třífázového usměrnění a IGBT, lze podporovat vyšší stejnosměrné napětí, odpovídající provoz je jednoduchý, napájením z frekvenčního měniče, mimo elektrodu přívodu vody, které jsou připojeny k induktoru pece Řízení usměrnění a převodu frekvence je řízeno řídicími deskami. Kondenzátory a tlumivky jsou umístěny ve stejném krytu. Ovládací panel napájecí skříně je dále vybaven tlačítkem pro zapnutí vakuové pumpy atp.

Přečtěte si více

Kastrace (sterilizace) králíků - důležité otázky - Naši králíci

6. Indukční ohřívač

Indukční ohřívač je navinut obdélníkovou měděnou trubkou a připevněn k elektrodě dvěma převlečnými maticemi. Předslinutý lisovaný kelímek lze umístit dovnitř induktoru, kelímek je zabudován do cívky a horní pohyblivá přepážka je pevná, což zajišťuje stabilitu kelímku při lití, usnadňuje demontáž a snižuje náklady na výměnu.

Před induktorem je na dně pláště pece kruhová trubka, do které je umístěna forma, a na kruhové trubce je kulatá police pro formu. Za normálních podmínek je forma umístěna na tuto polici. Pokud je výška formy vyšší, kdy je potřeba odlévat tenké ingoty, lze polici vyjmout, formu umístit přímo do kulaté trubky a nasadit na koncovku s vodním chlazením na dně. kulatá trubka. V případě speciálních procesních potřeb uživatele je také možné sejmout vodou chlazený koncový kryt a nahradit jej vhodnou vodou chlazenou krystalizační komorou pro různé speciální účely.

7. Systém vodního chlazení

Systém vodního chlazení se skládá z otevřené vratné nádrže vody, dvoupolohového kulového ventilu, elektrického kontaktního tlakoměru, přívodního a výstupního potrubí vody a dalších souvisejících zařízení. Disponuje funkcí alarmu a vypnutí napájení. Proud frekvenčního měniče pece je připojen k elektrodovému zařízení z konce přípojnice vně pece přes mezifrekvenční kabel a poté směrován k induktoru. Pokud kabely vyžadují vodní chlazení, je přívod chladicí vody přiváděn přes regulační ventil chladicí vody na rámu sedla pece. Tento systém má kompletní sadu potrubních systémů vodního chlazení. Tlak přívodu vody je v rozmezí 0,2~0,3 MPa. Když je tlak vody nižší než 0,15 MPa, mezifrekvenční proudový výstup se automaticky zastaví.

8. Vakuový systém využívá konfiguraci sekundárního čerpadla, která se skládá z olejového posilovacího čerpadla, kořenového čerpadla ZJ-1200, nakládacího a vypouštěcího ventilu, vakuové trubky, vlnovců z nerezové oceli atd. Stupeň vakua se měří digitálním vakuometrem. Všechna vakuová potrubí a vakuové ventily používají nerezové trubky a nerezové vlnovce.

Vytvořte si web sami
čistý dům

Indukční tavící kelímková pec je válcový elektromagnetický systém s víceotáčkovým induktorem. Protože se vsázka 2 ohřívá na teplotu přesahující bod tání, je povinným prvkem konstrukce pece kelímek – nádoba, do které
roztavená vsázka je umístěna. Podle elektrických vlastností materiálu kelímku se rozlišují indukční pece s nevodivými a vodivými kelímky.
Do první skupiny patří pece s dielektrickým keramickým kelímkem 3, určeným pro tavení kovů. V takových pecích se vsázka (vsázka) ohřívá proudem v ní indukovaným a kelímek je ekvivalentní vzduchové mezeře.
Do druhé skupiny patří pece s ocelovým, grafitovým nebo grafitovo-šamotovým kelímkem 4, který má větší nebo menší elektrickou vodivost. Pokud je tloušťka stěny kelímku větší než dvojnásobek hloubky průniku proudu do materiálu kelímku, pak můžeme předpokládat, že indukovaný proud je soustředěn ve stěně kelímku,

zátěž se zahřívá pouze přenosem tepla a nemusí mít elektrickou vodivost. Při menší tloušťce stěny kelímku proniká elektromagnetické pole zátěží a energie se uvolňuje jak ve stěně kelímku, tak v zátěži samotné, pokud je elektricky vodivá. Pece s vodivým kelímkem mají tepelnou izolaci 5.
Na základě charakteru pracovního prostředí lze indukční kelímkové pece rozdělit na otevřené, pracující v atmosféře a vakuové. Konstrukce vakuových pecí umožňují jak tavení, tak odlévání kovu ve vakuu, díky čemuž je obsah plynů rozpuštěných v kovu velmi nízký.
Induktor a výstelka, jejíž hlavní částí je kelímek, jsou vyztuženy v tělese pece. Konstrukční díly pouzdra jsou umístěny vně induktoru v malé vzdálenosti od něj, tedy v oblasti, kterou proniká magnetický tok induktoru na dráze jeho zpětného obvodu. Proto se v kovových částech krytu mohou vyskytovat vířivé proudy, které způsobují zahřívání.
Pro snížení ztrát v tělese malokapacitních pecí jsou hlavní části tělesa vyrobeny z nevodivých materiálů. Je také možné odstranit kovové součásti pouzdra do větší vzdálenosti od induktoru, do oblasti slabšího pole.
Takové konstrukční řešení však vede k prudkému zvětšení rozměrů pece a je tedy přijatelné pouze pro pece nejmenšího výkonu. U pecí s velkou kapacitou je nutné chránit jednotky nosné konstrukce před vnějším polem induktoru.
K ochraně se používá magnetický obvod ve formě svislých pouzder z transformátorové oceli umístěných kolem induktoru, nebo elektromagnetické stínění mezi induktorem a pouzdrem ve formě souvislého pouzdra z plechového materiálu s nízkým odporem; ztráty v takové obrazovce jsou malé. . Indukční kelímkové pece se tedy v souladu se způsobem snižování ztrát v tělese dělí do tří tříd: a) nestíněné; b) s magnetickým jádrem; c) s elektromagnetickým stíněním.
Rozsah kapacit indukčních kelímkových pecí je velmi široký. Jako příklad pece s minimální kapacitou (0,1 kg) můžeme uvést domácí instalaci pro odlévání zubních protéz z nerezové oceli a maximální (120 tun) je pec od firmy Juncker (Německo), určená pro odlévání velkých lodní šrouby z bronzu.
Velké indukční pece pracují při 50 Hz; s klesající kapacitou pece se musí frekvence proudu zvyšovat, aby byl zachován poměr mezi hloubkou průniku proudu a průměrem zátěže, čímž je zajištěna vysoká účinnost induktoru.
Podle frekvence napájecího proudu lze indukční kelímkové pece klasifikovat takto:
a) vysokofrekvenční napájené elektronkovými generátory;
b) pracující na frekvenci 500-10000 Hz, napájené ventilovými nebo strojními frekvenčními měniči;
c) pracující při frekvencích 150 a 250 Hz, napájené statickými násobiči frekvence;
d) pracující na frekvenci 50 Hz, napájené ze sítě a vybavené balunovými zařízeními se značným výkonem.
Indukční kelímkové pece jako tavicí zařízení mají velké výhody, z nichž nejdůležitější jsou možnost získat velmi čisté kovy a slitiny přesně specifikovaného složení, stabilita vlastností výsledného kovu, nízký odpad kovu a legovacích prvků, vysoká produktivita , možnost plné automatizace, dobré pracovní podmínky pro obsluhující personál, nízký stupeň znečištění životního prostředí.
Nevýhodou indukčních kelímkových pecí je vysoká cena elektrického zařízení, zejména při frekvencích nad 50 Hz, a nízká účinnost při tavení materiálů s nízkým odporem.
Kombinace těchto vlastností určuje rozsah použití indukčních kelímkových pecí: tavení legovaných ocelí a
syntetická litina, neželezné těžké a lehké slitiny, vzácné a ušlechtilé kovy. Protože rozsah použití těchto pecí není omezen technickými, ale ekonomickými faktory, s rostoucí výrobou elektřiny se neustále rozšiřuje a zachycuje stále levnější kovy a slitiny.
Hlavním trendem ve vývoji indukčních kelímkových pecí je růst jak jednotkové kapacity, tak celkové kapacity pecního parku, spojený především s potřebou velkého množství kvalitního kovu. S nárůstem kapacity se navíc zvyšuje účinnost pece a snižují se měrné náklady na její výrobu a provoz.
Vznikají také zásadně nové typy pecí, např. horizontální průběžné pece, ale i indukční plazmové pece. Posledně jmenované kombinují dva typy ohřevu, přičemž zajišťují intenzivní promíchávání taveniny, jako v každé indukční peci, a vysokou teplotu a reaktivitu strusky, jako v jakékoli obloukové nebo plazmové peci.

Přečtěte si více

JSC Garden Giant

Hlavními konstrukčními prvky otevřené nestíněné kelímkové pece jsou vyzdívka, induktor 5, pouzdro 3, kryt /, kontaktní zařízení 7, naklápěcí mechanismus 9.
Vyzdívka pece obsahuje kelímek 4, nístěj 6 a keramiku 2 odpichového otvoru, jejichž spojení s horní hranou kelímku je provedeno povlakem 8.
Na kelímek jsou kladeny vysoké nároky: musí odolat vysokému teplotnímu namáhání (teplotní gradient ve stěně kelímku dosahuje 200 K/cm), dále hydrostatickému tlaku sloupce taveniny a mechanickému zatížení, které vzniká při zatěžování a usazování. poplatek. Kromě toho musí být kelímek chemicky odolný vůči roztavenému kovu a strusce a při provozní teplotě elektricky nevodivý. Trvanlivost kelímku určuje dobu provozu pece, tj. celkovou dobu tavení mezi výměnami vyzdívky.
Existuje velké množství receptur vyzdívky pro indukční kelímkové pece [2, 3, 27, 38, 40, 44]. Volba složení a distribuce velikosti částic výstelkových materiálů je určena vlastnostmi kovu nebo slitiny, která se taví.
Vyzdívka pecí pro tavení železných kovů může být kyselá (na bázi oxidu křemičitého SiO2), zásaditá (tavený magnezit MgO) nebo neutrální (na bázi oxidu hlinitého A12OS). Při tavení hliníku a jeho slitin se používá vyzdívka ze žárobetonu na bázi jemně mletého periklasu se šamotovým plnivem. Pece na tavení mědi používají vyzdívku skládající se z jemně mletého korundu a šamotu s vysokým obsahem oxidu hlinitého. Jako pojiva se používají materiály, které zajišťují spékání suché hmoty obkladu při zahřívání (borax, kyselina boritá apod.), nebo materiály, které tmelí navlhčenou hmotu obkladu (tekuté sklo, jíl apod.).
Kelímky se obvykle vyrábějí plněním v peci, jejíž technologie byla důkladně vyvinuta [27, 40], mnohem méně často formováním mimo pec.
Stěna kelímku není při tavení slinuta na plnou tloušťku, ale má tři zóny: hustou slinutou zónu se struskovým vnitřním povrchem, méně hustou přechodovou zónu a vnější nárazníkovou zónu, která si zachovává volnost, která slouží jako tepelná izolace, kompenzuje pro tepelnou roztažnost výstelky a tlumí rázy a otřesy při zatížení a usazování náboje a také vibrace přenášené z induktoru.
Vodivé kelímky nejsou vyzdívky pecí.
Používají se pro tavení materiálů, které nereagují s materiálem kelímku (např. hořčík lze přetavit na ocel
Vodivé kelímky mohou roztavit materiály s velmi vysokým měrným odporem. Při tavení materiálu s nízkým odporem v grafitovém kelímku je elektrická účinnost induktoru vyšší než při použití nevodivého kelímku. Takový systém lze považovat za dvouvrstvé médium.
Ocelové kelímky jsou svařované a jejich výroba není náročná; grafitové a grafitové šamotové kelímky vyrábí specializované továrny na elektrody.
Mezi vodivým kelímkem a induktorem je umístěna tepelně izolační vrstva vycpávkového obložení nebo zásypu, protože vodivý kelímek se během provozu zahřívá na teplotu taveniny.
Nístěj je spodní deska upevněná v tělese pece, na ní je instalován induktor a kelímek, pro který je kruhové vybrání. Dno malokapacitních pecí je tvořeno tvarovanými šamotovými tvárnicemi nebo sklolaminátovými deskami ve více vrstvách, velké pece jsou vyrobeny ze standardních šamotových cihel nebo litých ze žáruvzdorného betonu.
Induktor je vyroben z profilované vodou chlazené měděné trubky obdélníkového průřezu. Tloušťka stěny trubky se volí v souladu s frekvencí proudu. Při frekvenci 50 Hz se často používá nestejná trubice, jejíž jedna ze stěn je zesílená na 10-13 mm. Zesílená stěna se nachází na straně kelímku. Konstrukce induktoru musí mít vysokou mechanickou tuhost a pevnost, protože induktor pohlcuje velké síly, zejména při naklápění pece. Existují dva hlavní konstrukční typy induktorů pro kelímkové pece: spojovací typ a s upevněním závitů kolíky.
Vazební tlumivky se používají hlavně na velkých pecích. U takových induktorů jsou závity těsně vedle sebe a jsou stlačeny v axiálním směru mezi horní a spodní spojovací desku. Samostatné závity nejsou upevněny; požadovaná mezera mezi nimi je zajištěna mezizávitovou izolací. V radiálním směru jsou cívky upevněny zvenčí vertikálními izolačními tyčemi; Pro tento účel mohou být použity magnetické svazky jader oddělené od induktoru těsněním.
U induktorů s upevněním závitů kolíky jsou tyto připájeny tvrdou pájkou k závitům induktoru zvenčí a vyčnívají radiálně, umístěné pod sebou na tvořící přímce válcové plochy induktoru. Úhlová vzdálenost mezi čepy jedné otáčky je obvykle 120 nebo 90°; V souladu s tím jsou závity induktoru upevněny mosaznými maticemi ke třem nebo čtyřem silným izolačním sloupkům, které jsou zase připevněny k horní a spodní prstencové desce a tvoří pevnou konstrukci. Závity induktorů tohoto typu nemusí mít izolaci, protože vzduchová mezera mezi nimi je upevněna upevňovacím prvkem.
Voda ochlazující induktor musí odvádět nejen teplo v něm vzniklé v důsledku elektrických ztrát, ale také tepelné ztráty bočním povrchem kelímku. Chladicí systém induktoru musí být často navržen ve formě několika paralelních větví, aby byl zajištěn požadovaný průtok chladicí vody.
Na velkých pecích jsou nad induktorem a někdy i pod ním otevřené vodou chlazené spirály, které nemají elektrický výkon a slouží pouze k chlazení horní a spodní části stěn kelímku.
Těleso pece, které spojuje všechny její součásti do jednoho celku, se skládá z pevné a sklopné části. Pevná část, nazývaná lože nebo nosný rám, drží ložiska sklápěcího mechanismu pece. Výklopná část korby může mít různé konstrukční řešení: ve formě rámu (otočný rám) nebo ve formě pláště. Otevřené nestíněné pece o kapacitě do 0,5 tuny mají rámy z dřevěných nebo azbestocementových nosníků s většími kapacitami, rámy pecí jsou vyrobeny z nemagnetických kovů – slitin hliníku, bronzu nebo nemagnetické oceli a pro snížení elektro; ztráty jsou části rámu vzájemně spojeny pomocí izolačních těsnění, aby se zabránilo vytvoření uzavřeného závitu obklopujícího induktor.
Víčko. Pro snížení tepelných ztrát sáláním jsou velkokapacitní a středokapacitní pece vybaveny kryty z nemagnetické oceli, vyložené žáruvzdornou a tepelnou izolací. Při malém víku se víko otevírá pomocí ručního pohonu a při značné hmotnosti je víko vybaveno mechanismem s elektrickým nebo hydraulickým pohonem.
Malokapacitní pece obvykle nemají víko, protože většinu provozního cyklu takových pecí tvoří období tavení, během kterého se v horní části kelímku nachází neroztavená vsázka, která absorbuje záření z tekutého kovu. Na krátkou dobu, kdy je kov zcela roztaven, je jeho povrch pokryt struskou, která má v indukční peci poměrně nízkou teplotu a plní roli tepelné izolace.
Kontaktní zařízení. Připojení induktoru k přívodu proudu, které neruší naklápění pece, je provedeno ve formě odnímatelného kontaktního zařízení nebo ohebného kabelu.
U rozebíratelného spojení jsou pohyblivé kontakty namontovány ve spodní části tělesa pece a pevné kontakty jsou instalovány pod pecí. Pohyblivé kontakty jsou řezací nože nebo přítlačné prsty a pevné kontakty jsou čelisti nebo pružinové destičky. Kontaktní zařízení s rozebíratelným připojením funguje spolehlivě pouze tehdy, když jsou pohyblivé i pevné kontakty chlazeny vodou.
V moderních pecích se častěji používá připojení přívodu proudu k induktoru flexibilním vodou chlazeným kabelem. Toto spojení je spolehlivější. Jeho nevýhodou je zvýšení ztrát v důsledku toho, že kabel je doplňkovým prvkem obvodu.
Naklápěcí mechanismus. Osa náklonu pece je umístěna v blízkosti odtokové vany (odpichu), aby proud roztaveného kovu během procesu odlévání neměnil svůj směr. To eliminuje potřebu manévrování s lopatou.
V míchačkách (navíječkách) je kelímek vždy naplněn kovem a jeho malá část se při lití vypustí. V tomto ohledu oblouk
popsaný odtokovou vložkou je malý a osa naklánění míchačky je umístěna blízko jeho těžiště, což snižuje úsilí potřebné k naklonění.
Používají se různé konstrukce sklápěcích mechanismů. Kamna se často naklánějí pomocí lanka za náušnici připevněnou ke spodní části rámu. Při kapacitě pece do 100 kg lze takový mechanismus aktivovat ručním navijákem a při větší kapacitě se používá elektrický naviják nebo kladkostroj. To je obzvláště výhodné, protože jeden kladkostroj může obsluhovat několik pecí a může být použit nejen pro jejich naklánění, ale také pro dodávání vsázkových materiálů do nich.
U velkokapacitních pecí se rozšířil hydraulický naklápěcí mechanismus. mechanismus se skládá z jednotky tlaku oleje a dvou hydraulických válců 2 (jeden je vidět na obrázku), namontovaných na pantech. Plunžry, zavěšené na rámu pece, se mohou pod tlakem oleje vysunout a naklonit pec.