1 Vakumske pe?nice ................................................. ................ .................?etiri

1.1 Op?e karakteristike ................................................. ............................. ?etiri

1.2 Karakteristike termi?kog rada ……………………………………………..5

2 Indukcijske pe?i ………………………………………………………….….6

2.1 Indukcijske pe?i za topljenje …………………………………………..6

2.2 Pe?i bez gvozdenog jezgra ………………………….……..6

2.3 Pe?i sa ?eljeznim jezgrom………………………………….. 10

3 Postrojenja za brzo topljenje ……….……..17

3.1 Op?e karakteristike ……………………………………………..17

3.2 Karakteristike termi?kog rada ………………………………….17

Zaklju?ak …………………………………………………………………………19

Spisak kori?tenih izvora ………………………………20

1 Vakumske pe?nice

1.1 Op?e karakteristike

Kompaktnost elektromagnetnog sistema "induktor-metal", karakteristi?nog za indukcijske pe?i sa loncem, dovela je do razvoja na njihovoj osnovi razli?itih konstrukcija indukcijskih vakuumskih pe?i za topljenje (slika 1) i pe?i za grijanje, koje se razlikuju po polo?aju induktora izvana (slika 1, a) ili unutar (slika 1, b) -d) vakuum komore. Odvod metala iz lon?i?a pe?i za topljenje mo?e biti kroz donji otvor, naginjanjem tijela pe?i malih dimenzija (slika 1, b) ili lon?i?a unutar vakuum komore velikih dimenzija (slika 1, c i d) u kalupe ili kalupi za livenje. Pe?i za grijanje periodi?nog djelovanja, ovisno o na?inu utovara proizvoda, mogu biti komorne, ?ahtne, elevatorske; mogu?e je napraviti kontinuirane pe?i. Pe?i za topljenje koje rade bez prekida vakuuma tokom ?itave kampanje lonaca nazivaju se polu-kontinuirane pe?i. Takve pe?i su najslo?enije jedinice (slika 1, d), koje pored glavne (topionice) vakuum komore sa indukcijskom pe?i imaju i niz pomo?nih otvornih komora za punjenje punjenja, izlivanje, dovod kalupa ili kalupa za livenje, ure?aji za doziranje aditiva, ure?aj za uzorkovanje i mjerenje temperature te?nog metala pri topljenju i druga tehnolo?ka oprema.

Ku?i?te vakuumske komore je izra?eno od nemagnetnog ?elika. Prema zahtjevima vakuumske higijene, unutra?nja povr?ina ku?i?ta je dobro obra?ena (u nekim slu?ajevima polirana). Kada se induktor nalazi izvan vakuumske komore, ku?i?te je kvarcna cijev (slika 1, a).

Indukcione vakuumske pe?i rade u uslovima srednjeg vakuuma sa rezidualnim pritiskom od 0,01-0,1 Pa tokom zagrevanja i 0,1-1 Pa tokom topljenja.

Indukcijske vakuumske pe?i koriste se za topljenje crnih i obojenih metala i njihovih legura od ?istih materijala ?vrstog punjenja na frekvenciji od 1 - 2,5 kHz (kapaciteta do 10-15 tona), rafiniranje me?uproizvoda na industrijskoj frekvenciji (kapaciteta do 60 tona), pretapanje ?istih metala za profilno livenje (kapaciteta do 450 kg). Hemijski aktivni i visoko ?isti materijali dobijaju se u indukcijskim vakuumskim pe?ima sa takozvanim hladnim loncem, koji je vodom hla?eni bakarni lon?i? s uzdu?nim prorezima kroz koje elektromagnetski valovi prolaze do rastopljenog materijala, a da se ne apsorbiraju u elektri?no vodljivom lon?i?u.

1.2 Karakteristike termi?kog rada

U vakuumskim indukcijskim pe?ima o?uvani su osnovni principi proizvodnje topline koji se razmatraju za indukcijske pe?i s loncem. Me?utim, karakteristike dizajna elektromagnetnog sistema "induktor-metal", povezane sa mogu?om lokacijom induktora izvan vakuumske komore (slika 1, a), prisustvom metalnog ku?i?ta oko induktora (slika 1, b-d) i drugi, smanjuju kori?tenje elektri?ne energije zbog pove?anja magnetskog toka curenja i reaktivne snage koja nije uklju?ena u proizvodnju topline.

2 Indukcijske pe?i

2.1 Indukcijske pe?i za topljenje

Topljenje ?eljeznih metala u indukcijskim pe?ima ima niz prednosti u odnosu na topljenje u lu?nim pe?ima, jer se eliminira takav izvor kontaminacije kao ?to su elektrode. U indukcijskim pe?ima toplina se osloba?a unutar metala, a talina se intenzivno mije?a zbog elektrodinami?kih sila koje nastaju u njemu. Stoga se u cijeloj masi taline odr?ava potrebna temperatura uz najmanje otpada u odnosu na sve druge vrste elektri?nih pe?i za topljenje. Indukcijske pe?i za topljenje lak?e je napraviti u vakuumskoj verziji nego lu?ne pe?i.

Me?utim, najva?nija prednost indukcijskih pe?i, zbog stvaranja topline unutar rastaljenog metala, postaje nedostatak kada se koriste za rafiniranje topljenja. ?ljake vrlo niske elektri?ne provodljivosti zagrijavaju se u indukcijskim pe?ima od metala i dobivaju se na relativno niskoj temperaturi, ?to ote?ava provo?enje procesa rafiniranja metala. To dovodi do upotrebe indukcijskih pe?i za topljenje uglavnom u ljevaonicama. Osim toga, visoka cijena visokofrekventnih energetskih pretvara?a ote?ava kori?tenje visokofrekventnih pe?i za topljenje.

Dizajn i krug napajanja indukcijske pe?i zna?ajno ovise o prisutnosti ili odsustvu ?eljeznog jezgra. Stoga se o indukcijskim pe?ima dalje raspravlja u skladu s ovom karakteristikom.

2.2 Pe?i bez gvozdenog jezgra

U indukcijskoj pe?i za topljenje bez ?eljeznog jezgra (slika 2), glavni dio je induktor, obi?no napravljen od bakarne cijevi i hla?en vodom koja kroz nju te?e. Zavojnice induktora su postavljene u jednom redu. Bakarna cijev mo?e biti okrugla, ovalna ili pravokutna. Razmak izme?u zavoja je 2-4 mm. Broj zavoja induktora ovisi o naponu, frekvenciji struje i kapacitetu pe?i. Zavojnice su pri?vr??ene na izolacijske stupove, uz pomo? kojih se induktor ugra?uje u okvir pe?i. Okvir pe?i mora osigurati dovoljnu strukturnu krutost; kako se njegovi metalni dijelovi ne bi zagrijali, ne bi trebali formirati elektri?no zatvoreno kolo oko induktora.

Za osloba?anje metala iz pe?i mogu?e je nagnuti pe?, ?to se izvodi uz pomo? dizalice za male pe?i ili uz pomo? hidrauli?nih cilindara za velike.

Obloga (lon?i?a) indukcijske pe?i radi u vrlo te?kim uvjetima, jer intenzivno kretanje metala i visoke stope promjene temperature uzrokuju njegovu eroziju i uni?tavanje, stoga ?to su zidovi lon?i?a deblji, to je njegov vijek trajanja du?i. Zidovi lon?i?a trebaju biti ?to je mogu?e tanji kako bi se osigurala dobra elektromagnetna veza izme?u induktora i metala.

Lon?i? se obi?no pravi od punjene metalne ?ablone. Nakon punjenja, lon?i? se podvrgava pe?enju i sinterovanju direktno u pe?i, dok se ?ablon topi. Mogu?a je izrada obloge izvan pe?i tla?nim kalupljenjem u posebnim sklopivim kalupima uz naknadnu ugradnju lon?i?a na mjesto. Ponekad se u velikim pe?ima obloga lon?i?a postavlja od gotovih oblikovanih vatrostalnih materijala. U velikim pe?ima, lon?i? le?i na lo?i?tu polo?enom od vatrostalnih opeka na debeli ?eli?ni lim koji ?ini dno okvira, zajedno s potrebnim popre?nim gredama.

Obloga se izvodi kiselom ili bazi?nom. Osnova ambala?ne mase za kiselu oblogu je kvarcit sa visokim (najmanje 95%) sadr?ajem silicijum dioksida. Kao vezivni aditiv koriste se ekstrakt sulfito-celuloze i borna kiselina (1,0-2,0%). Masu za punjenje za glavnu oblogu ?ini mljeveni kalcinirani ili topljeni magnezit sa dodatkom veziva (melasa ili vodeni rastvor stakla i vatrostalne gline) u koli?ini od 3%. Otpor kisele obloge je 100-150 zagrevanja za ?elik i 200-250 zagrevanja za liveno gvo??e, a glavna obloga je 30-80 zagrevanja za ?elik i 150 zagrevanja za liveno gvo??e.

Budu?i da prekomjerno tro?enje obloge mo?e dovesti do „progaranja“ stijenki ili dna lon?i?a rastopljenim metalom, ?to je vrlo ozbiljna nesre?a, na indukcijske pe?i je obavezno ugraditi senzore (za mjerenje aktivnog otpora obloge). ), signaliziraju?i pojavu opasnih pukotina u njemu na po?etku curenja te?nog metala.

Na srednjim i velikim indukcijskim pe?ima za topljenje lon?i? se zatvara poklopcem (svodom), koji se obi?no puni od istog vatrostalnog materijala kao i lon?i?. Za podizanje i uvla?enje poklopca u stranu koriste se jednostavni polu?ni mehanizmi ili hidrauli?ni cilindri.

VNIIETO je razvio indukcijske pe?i bez jezgra serije IST za topljenje ?elika, koje rade na struji visoke frekvencije. Kapacitet pe?i koje rade na strujnoj frekvenciji od 2400 Hz (obezbe?uju ma?inski generatori) je 60, 160, 250 i 400 kg sa potro?njom energije od 50, 100, 250 i 237 kW, respektivno. Pe? kapaciteta 1 tone, napajana strujom frekvencije 1000 Hz, tro?i snagu od 470 kW. Velike pe?i kapaciteta 2,5; 6 i 10 tona tro?e energiju 1500, 1977 i 2730 kW i napajaju se strujom od 500 Hz bilo iz ma?inskih generatora ili iz poluprovodni?kih (tiristorskih) pretvara?a. Trajanje topljenja u pe?ima serije IST kre?e se od 50 minuta (pe? kapaciteta 60 kg) do 2 sata (pe? kapaciteta 10 tona).

Dakle, opseg performansi ?itave ove serije pe?i je veoma ?irok: od 70 kg/h do 5 t/h. Specifi?na potro?nja energije za topljenje ?vrstog punjenja u prosjeku iznosi 3600 kJ/kg (1,00 kWh/kg) za male pe?i i opada na 2300 kJ/kg (0,64 kWh/kg) za velike pe?i.

Za topljenje livenog gvo??a posebno su razvijene velike indukcione pe?i bez jezgra serije ICHT, koje rade na struji industrijske frekvencije (50 Hz). Pe? IChT-2.5 ima kapacitet od 2,5 tone sa potro?njom energije od 718 kW i produktivno??u od 11 t / h; Pe? IChT-6 ima kapacitet od 6 tona sa potro?njom energije od 1238 kW i produktivno??u od 2,1 t/h. Specifi?na potro?nja energije u obje pe?i je 2160 kJ/kg (0,6 kWh/kg).

Baze kondenzatora su uklju?ene u strujna kola svih ovih pe?i kako bi se pove?ao cos f. Odsustvo skupih pretvara?a zna?ajno smanjuje tro?kove pe?i koje rade na struji industrijske frekvencije.

Zagrijavanje tijela uz pomo? elektromagnetnog polja koje nastaje izlaganjem induciranoj struji naziva se indukcijsko zagrijavanje. Elektrotermalna oprema, odnosno indukcijska pe?, ima razli?ite modele dizajnirane za obavljanje zadataka u razli?ite svrhe.

Dizajn i princip rada

Prema tehni?kim karakteristikama, ure?aj je dio postrojenja koje se koristi u metalur?koj industriji. Princip rada indukcione pe?i zavisi od naizmeni?ne struje, snaga instalacije formirana je svrhom ure?aja, ?iji dizajn uklju?uje:

1. induktor;
2. okvir;
3. komora za topljenje;
4. vakuumski sistem;
5. mehanizama za pomicanje predmeta grijanja i drugih ure?aja.

Moderno potro?a?ko tr?i?te ima veliki broj modela ure?aja koji rade prema shemi generiranja vrtlo?ne struje. Princip rada i karakteristike dizajna industrijske indukcijske pe?i omogu?avaju vam izvo?enje niza specifi?nih operacija vezanih za taljenje obojenog metala, toplinsku obradu metalnih proizvoda, sinteriranje sinteti?kih materijala, ?i??enje dragog i poludragog kamenja. . Ku?ni aparati slu?e za dezinfekciju ku?nih potrep?tina i grijanje prostora.

Rad IP (indukcijske pe?i) je zagrijavanje objekata smje?tenih u komori vrtlo?nim strujama koje emituje induktor, a to je induktor napravljen u obliku spirale, osmice ili trolista sa ?icom za namotavanje velike popre?ne odjeljak. Induktor napajan izmjeni?nom strujom stvara impulsno magnetsko polje ?ija snaga varira u skladu s frekvencijom struje. Predmet stavljen u magnetsko polje zagreva se do ta?ke klju?anja (te?nost) ili ta?ke topljenja (metal).

Instalacije koje rade uz pomo? magnetnog polja proizvode se u dvije vrste: s magnetskim vodi?em i bez magnetskog kruga. Prvi tip ure?aja ima induktor u dizajnu, zatvoren u metalno ku?i?te, ?to osigurava brzo pove?anje temperature unutar objekta koji se obra?uje. U pe?ima drugog tipa, magnetotron se nalazi izvan instalacije.

Karakteristike indukcijskih ure?aja

Majstor tako?er zahtijeva vje?tine u dizajnu i ugradnji elektri?nih ure?aja. Sigurnost ure?aja individualne monta?e le?i u nizu karakteristika:

1. kapaciteti opreme;
2. radna frekvencija impulsa;
3. snaga generatora;
4. vrtlo?ni gubici;
5. gubici na histerezi;
6. intenzitet prenosa toplote;
7. metoda obloge.

Kanalske pe?i dobile su ime po prisutnosti u prostoru jedinice dvije rupe s kanalom koji tvori zatvorenu petlju. Prema karakteristikama dizajna, ure?aj ne mo?e raditi bez strujnog kruga, zbog ?ega je teku?i aluminij u neprekidnom kretanju. Ako se ne po?tuju preporuke proizvo?a?a, oprema se spontano isklju?uje, prekidaju?i proces topljenja.

Prema lokaciji kanala, jedinice za indukcijsko topljenje su vertikalne i horizontalne sa bubnjem ili cilindri?nom komorom. Bubanj pe?i, u kojoj se mo?e topiti liveno gvo??e, izra?en je od ?eli?nog lima. Okretni mehanizam je opremljen pogonskim valjcima, dvobrzinskim elektromotorom i lan?anim pogonom.

Te?na bronza se ulijeva kroz sifon koji se nalazi na zavr?nom zidu, aditivi i ?ljake se pune i uklanjaju kroz posebne otvore. Izlaz gotovih proizvoda vr?i se kroz odvodni kanal u obliku slova V napravljen u oblogu prema ?ablonu, koji se topi u procesu rada. Namotaj i jezgro se hlade vazdu?nom masom, temperatura tela se reguli?e vodom.

Prilikom topljenja metala u vakuumu osloba?a se zna?ajna koli?ina plinova, koji se moraju ukloniti vakuumskim pumpama. Po?etno zagrijavanje metala na 300-400 ° C je pra?eno aktivnim! desorpcija gasova, kao i isparavanje i razgradnja kontaminanata na povr?ini metala. Daljnjim zagrijavanjem na 700-1000 ° C (za ?elik), gotovo se potpuno osloba?a vodik i djelomi?no kisik. Nakon kona?nog topljenja, kisik, du?ik i uglji?ni monoksid se osloba?aju u velikim koli?inama. Proces se sastoji od faza zagrijavanja, topljenja i rafiniranja, tokom kojih se uklanja zaostali plin.

Posebno je va?no da se za elektrovakumsku industriju dobiju zarezi od legura ?eljeza, nikla, bakra, molibdena metodom vakuumskog topljenja; plasti?ne vrste gvo??a sa niskim sadr?ajem ugljenika (armco, transformator, itd.), tako?e gvo??e visoke magnetne permeabilnosti; specijalni ?elici i legure sa smanjenim sadr?ajem vodika i du?ika; antikorozivne legure na bazi nikla; visokoelektrodni bakar i njegove legure; platina i platinasti metali; vatrostalni rijetki metali. Za dobivanje visokokvalitetnog metala potrebno je ubaciti ero u zatvorenu pe? i postupnim zagrijavanjem i topljenjem ispumpati plinove koji se iz njega osloba?aju. Vrijeme zadr?avanja te?nog pregrijanog metala u vakuumu mora biti dovoljno da se u potpunosti odvijaju sve kemijske reakcije i otplinjavanje. Degazirani metal se mora sipati u kalup pod vakuumom. Prilikom livenja u vakuumu, metal se mo?e sipati polako i u tankom mlazu, bez straha od njegove oksidacije. Zbog toga je stvaranje ?upljina skupljanja u metalu minimalno. Tako?er ne treba zaboraviti na odabir materijala za lon?i?, jer se tijekom rada iz njega osloba?aju pare i plinovi, ?ije prisustvo u sistemu mo?e dovesti do ne?eljenih rezultata.

U indukcijskoj elektri?noj pe?i, materijal se zagrijava strujom koja se stvara unutar radnog komada. Radni komad se postavlja u induktor (solenoid) koji napaja struja industrijske ili pove?ane frekvencije (Sl. 160). Prilikom izra?unavanja perimetara indukcijskog vakuumskog topljenja, potrebno je uzeti u obzir specifi?nosti procesa: toplina se osloba?a direktno u samom metalu, koji zauzvrat zagrijava lon?i? i propusnu oblogu. Prednost metode indukcijskog grijanja je mogu?nost zagrijavanja metala velikom brzinom, kao i prisustvo vrtlo?nih vilju?ki u rastopljenom metalu. Ova metoda daje vrlo ravnomjerno zagrijavanje metala.

Metal se mo?e zagrijati direktno strujanjem kroz zavojnicu naizmjeni?ne struje (Sl. 161, a) ili indirektno zra?enjem topline i toplinske provodljivosti iz pomo?nog koncentri?no smje?tenog metalnog cilindra koji je podvrgnut indukcijskom zagrijavanju (Sl. 161, b). U potonjem slu?aju, neprovodni materijal se tako?er mo?e termi?ki obra?ivati; osim toga, ovdje je lak?e zagrijati necilindri?ni uzorak.

Velike industrijske indukcijske pe?i za topljenje metala imaju stacionarnu, kruto fiksiranu vakuumsku komoru, u koju je postavljen indukcijski kalem sa loncem. Poklopac komore zajedno sa induktorom i loncem se mo?e odmaknuti. Jedna takva pe? je prikazana na sl. 162. Na sl. 163. Polo?aj lon?i?a i zavojnice se mo?e promijeniti u razli?itim fazama procesa (Sl. 164).

Grani?ni pritisak u takvim pe?ima je 5 1O -4 mm Hg. Art., brzina pumpanja zraka do 20.000 l/s pri pritisku od 10 -3 mm Hg. Art. Ukupne dimenzije komore: pre?nik od 2800 do 4500 mm, du?ina od 2200 do 3000 mm; dimenzije induktora: unutra?nji pre?nik od 570 do 900 mm, visina - od 700 do 1200 mm; prosje?na zapremina lon?i?a je od 80 do 350 litara.

Primjer upotrebe indukcijske pe?i je proizvodnja legure bronce I sa molibden disulfidom. Ovo sredstvo protiv trenja mo?e se koristiti u uslovima visokog vakuuma i niske temperature. pe?i za topljenje u ovoj | ku?i?te je opremljeno vakum presom.

Metal se ovdje zagrijava elektri?nom strujom koja prolazi kroz njega. Otporne pe?i se obi?no koriste za vatrostalne metale. Elektri?na oprema ovih pe?i je jeftinija od indukcijske. Grejni element treba da ima najve?u mogu?u otpornost. Grija?i elementi mogu biti ugalj, grafit, creep-tol (granulirani ugalj), karborund, vatrostalni metali. U takvim pe?ima se sve tvari zagrijavaju i tope; potrebno je samo da zagrijane tvari ili produkti njihove interakcije ne ispu?taju pare koje uni?tavaju grija?e.

Ovdje je mogu?e sinterovati metalokerami?ke legure, topiti niskoisparljive metale, itd. Na sl. 165 prikazana je vakuum otporna pe? za topljenje cirkonija sa grafitnim grija?em. Vakuumske otporne pe?i za rad na temperaturama do 1200°C i pritisku 10 -3 - 10 -4 mm Hg. Art. sa laganom ?amotnom oblogom, tako?e se koriste za termi?ku obradu magnetnih legura, ?elika otpornih na koroziju i toplotu, titana, cirkonija, legura na bazi titana i cirkonija, za sinterovanje kompozicija na bazi gvo??a, nikla, bakra, za lemljenje , itd.

Lu?ne pe?i omogu?avaju istovremeno izdvajanje vi?e topline u malom volumenu i postizanje visoke temperature br?e nego u drugim vrstama pe?i. Lu?no topljenje u elektri?nim pe?ima uglavnom se koristi u proizvodnji metala koji imaju visoku hemijsku aktivnost na visokim temperaturama (molibden, tantal, titan, cirkonijum, itd.). Posebno dobri rezultati se posti?u kod takozvanog zavisnog luka, kada se izme?u elektrode i samog zagrijanog metala stvara luk. Nepo?eljno je koristiti grafitne elektrode tokom taljenja, jer to mo?e uzrokovati dodatnu ne?isto?u ugljika u metalu. Obi?no se koriste volframove elektrode. U mnogim slu?ajevima, elektroda je napravljena od istog metala koji se topi u lu?noj pe?i i postepeno se topi (potro?na elektroda).

Praksa je pokazala da topljenje u pe?ima s potro?nom elektrodom omogu?ava dobivanje visokokvalitetnih metala i legura. Karakteristi?na karakteristika pe?i je ravnomjerno osloba?anje plinova tijekom cijelog ciklusa.

Dijagram vakuumske lu?ne pe?i sa potro?nom elektrodom dat je na sl. 166. ?ema pe?i Degussa (Njema?ka) za topljenje specijalnih ?elika sa optere?enjem od 400 kg prikazana je na sl. 167. U fabrici Izhora pu?tena je u rad mo?na pe? za vakuumsko-lu?no pretapanje. Pe? proizvodi ingot ultra?istog ?elika te?ine 37 tona.

Na sl. 168 prikazana je lu?na vakuumska pe? proizvo?a?a Ulwak (Japan) s potro?nom elektrodom kapaciteta 25 tona po punjenju. Produktivnost takvih pe?i je od 2 kg do 30 t. Pe? je pogodna za rafiniranje i topljenje aktivnih metala i metala sa visokom ta?kom topljenja.

Topljenje u visokovakumskoj pe?i sa zagrevanjem elektronskim snopom omogu?ava dobijanje metala visoke ?isto?e. Rafiniranje metala se odvija i ?istim zonskim ?i??enjem (zbog razlike u rastvorljivosti ne?isto?a u ?vrstom i teku?em) metalu, i degaziranjem metala u vakuumu i isparavanjem ne?isto?a sa ve?im pritiskom pare od metala koji se pro?i??ava. Za topljenje je mogu?e zagrijavanje pomo?u elektronskog topa, koji slu?i kao katoda i bombardira izvorni metal (anodu). Metal koji se topi te?e u kalup hla?en vodom gdje se dr?i rastopljenim bombardiranjem elektrona iz drugog pi?tolja. U proizvodnji duktilnog niobija ovom metodom dobijen je ingot du?ine 1,2 m i pre?nika oko 80 mm. Istovremeno, brzina topljenja niobija dostigla je B5 - 7 kg/h, a pri ponovljenom topljenju - 36 kg/h.

Topljenje bombardovanjem vakuumom elektronima ima prednosti u odnosu na taljenje vakuumskim lukom: oblik uzorka koji se koristi za topljenje nije bitan; potro?nja energije je mnogo manja, jer su potrebne velike struje i nizak napon za odr?avanje luka tokom topljenja luka, a visoki napon i niske struje za napajanje elektronskih topova; kori?tenje ve?eg vakuuma nego u drugim vrstama pe?i; kvaliteta dobivenog metala je ve?a nego u vakuumskoj pe?i.

Prednosti elektronskog grijanja daju osnovu da se ova metoda smatra obe?avaju?om za proizvodnju metala kao ?to su tantal, moliben, niobij, berilijum, kao i specijalni ?elici otporni na koroziju.

Rice. 167. ?ema visokovakumske lu?ne pe?i za topljenje specijalnih ?elika sa optere?enjem od 400 kg (Degussa, Njema?ka)

Shema pe?i je prikazana na sl. 169. U takvoj pe?i nema obloge, a osloba?anje gasova je ujedna?eno tokom cijelog ciklusa. Za normalan rad takvih pe?i potrebno je odr?avati visok vakuum, pa se prema izvornom materijalu postavljaju pove?ani zahtjevi u pogledu sadr?aja plina. Po?etni materijal namijenjen topljenju u pe?ima za elektronsko grijanje prethodno se topi u vakuumskim indukcijskim ili lu?nim pe?ima.

Ulwak (Japan) proizvodi pe?i serije FME za topljenje vatrostalnih metala elektronskim snopom: Ta, Nb, Ti, Zr, W. Kompanija nudi pe?i bazirane na pumpnoj jedinici ultravisokog vakuuma EBD-400 za rad u ultravisokom vakuumu.

Takve pe?i, povezane sa UHV jedinicom svojom donjom prirubnicom, prikazane su na Sl. 170. Na sl. 170, a prikazuje pe? za zonsko topljenje i rafinaciju vatrostalnih (W, Ta, Mo, Nb) i aktivnih metala (Ti, Zr), kao i poluvodi?kih materijala (Ge, Si) pri pritiscima reda 10 -9 mm Hg. Art. Pri takvim pritiscima do topljenja dolazi u apsolutno ?istom i suhom okru?enju. Pe?i tako?er mogu obraditi ?elik, nikl i druge metale. Maksimalni pritisak u pe?i bez punjenja nakon zagrijavanja cijelog sistema u trajanju od 6 sati na 250 °C je 1 * 10 -9 mm Hg. Art.

Rice. 171. ?ema pe?i ultravisokog vakuuma sa zagrevanjem elektronskim snopom i sistemom za odbijanje (Ulvak, Japan)

Ravnote?ni pritisak tokom zonskog topljenja tantala i brzina prolaska od 0,1 mm/min je oko 10 -8 mm Hg. Art. Dimenzije uzorka: pre?nik 4-7 mm, du?ina 200 mm. Efektivna du?ina pri topljenju je 120 mm. Maksimalna snaga elektronskog topa je 5 kW. Potro?ena snaga tokom neprekidnog rada 3 kW. Potro?ena snaga pumpnog sistema, 10 kW; potro?nja vode 20 l/s. Brzina prolaska elektronskog topa mo?e se mijenjati u ?irokom rasponu kako bi se stvorili optimalni uslovi za topljenje i rafiniranje. Uzorak se mo?e rotirati brzinom od 1 do 8 o/min. Ovdje se koristi elektrostati?ki elektronski top sa prstenastom katodom.

Na sl. 170b prikazuje pe? EBD-400 opremljenu elektronskim pi?toljem penetriraju?eg tipa od 6 kW i vodeno hla?enim bakrenim kalupom. Ingoti se proizvode u dva tipa: ili polukru?nog oblika (u kalupu 8x5 mm) ili kalupa u obliku slova Y du?ine 200 mm, ?irine 23 mm i dubine 15 mm). Pritisak u pe?i tokom topljenja tantala i grani?ni pritisak su isti kao u prethodnom slu?aju. Elektronski top opremljen sistemom za otklanjanje ima maksimalnu snagu od 6 kW pri naponu ubrzanja od 0 do 20 kV. Opseg savijanja grede 200 mm u smjeru X, 23 mm u smjeru Y. Mogu?e automatsko pomicanje za smjer X i Y. Snaga pumpnog sistema 10 kW; potro?nja vode 25 l/min. Ure?aj EBD-400 EBM pe?i je prikazan na sl. 171.

Kolaps

Indukcijska pe? je aparat za pe? koji se koristi za taljenje obojenih (bronza, aluminij, bakar, zlato i drugi) i ?eljeznih (lijevano ?eljezo, ?elik i drugi) metala zbog rada induktora. U polju induktora nastaje struja, ona zagrijava metal i dovodi ga u rastopljeno stanje.

Prvo ?e na njega djelovati elektromagnetno polje, zatim elektri?na struja, a zatim ?e pro?i kroz termalni stupanj. Jednostavan dizajn takvog ure?aja za pe? mo?e se sastaviti neovisno od raznih improviziranih sredstava.

Princip rada

Takav ure?aj za pe? je elektri?ni transformator sa sekundarnim kratkospojenim namotom. Princip rada indukcijske pe?i je sljede?i:

• pomo?u generatora u induktoru se stvara naizmjeni?na struja;
• induktor sa kondenzatorom stvara oscilatorni krug, pode?en je na radnu frekvenciju;
• u slu?aju kori?tenja samoosciliraju?eg generatora, kondenzator se isklju?uje iz kruga ure?aja i u ovom slu?aju se koristi vlastita rezerva kapaciteta induktora;
• magnetsko polje koje stvara induktor mo?e postojati u slobodnom prostoru ili biti zatvoreno pomo?u individualnog feromagnetnog jezgra;
• magnetsko polje djeluje na metalni obradak ili naboj koji se nalazi u induktoru i stvara magnetski tok;
• prema Maxwellovim jedna?inama, indukuje sekundarnu struju u radnom komadu;
• sa ?vrstim i masivnim magnetnim tokom, stvorena struja se zatvara u radnom komadu i stvara se Foucaultova struja ili vrtlo?na struja;
• nakon formiranja takve struje stupa na snagu Joule-Lenzov zakon, a energija dobivena uz pomo? induktora i magnetskog polja zagrijava metalnu gredicu ili naboj.

Uprkos vi?estepenom radu, ure?aj indukcione pe?i mo?e dati do 100% efikasnosti u vakuumu ili na vazduhu. Ako medij ima magnetsku permeabilnost, tada ?e se ovaj pokazatelj pove?ati, u slu?aju medija iz neidealnog dielektrika, pasti.

Ure?aj

Doti?na pe? je vrsta transformatora, ali samo ?to nema sekundarni namotaj, zamjenjuje ga metalni uzorak postavljen u induktor. Provest ?e struju, ali se dielektrici u ovom procesu ne zagrijavaju, ostaju hladni.

Dizajn indukcijskih pe?i sa loncem uklju?uje induktor, koji se sastoji od nekoliko zavoja bakrene cijevi namotane u obliku zavojnice, unutar nje se rashladna teku?ina stalno kre?e. Induktor tako?er sadr?i lon?i?, koji mo?e biti izra?en od grafita, ?elika i drugih materijala.

Osim induktora, u pe? je ugra?eno magnetno jezgro i kamen za ognji?te, sve je to zatvoreno u tijelo pe?i. To uklju?uje:

U modelima pe?i velike snage, ku?i?te kupke obi?no je napravljeno prili?no kruto, tako da u takvom ure?aju nema okvira. Pri?vr??ivanje tijela mora izdr?ati velika optere?enja kada je cijela pe? nagnuta. Okvir je naj?e??e izra?en od oblikovanih greda od ?elika.

Indukcijska pe? s loncem za topljenje metala postavljena je na temelj u koji su montirani oslonci, igle mehanizma nagiba ure?aja oslonjene na njihove le?ajeve.

Ku?i?te kupke izra?eno je od metalnih limova, na koje su zavarena ukru?enja radi ?vrsto?e.

Ku?i?te za indukcijsku jedinicu koristi se kao spojna veza izme?u transformatora pe?i i lo?i?ta. Da bi se smanjili gubici struje, napravljen je od dvije polovice, izme?u kojih je predvi?ena izolacijska brtva.

Estrih polovica nastaje zahvaljuju?i vijcima, podlo?kama i ?ahurama. Takvo ku?i?te se izra?uje liveno ili zavareno, pri odabiru materijala za njega prednost se daje nemagnetnim legurama. Dvokomorna indukcijska ?eli?na pe? dolazi sa zajedni?kim ku?i?tem za kadu i za indukcijsku jedinicu.

U malim pe?nicama koje nemaju vodeno hla?enje postoji jedinica za ventilaciju, koja poma?e u uklanjanju vi?ka topline iz jedinice. ?ak i ako instalirate vodeno hla?eni induktor, potrebno je prozra?iti otvor, u blizini kamena ognji?ta, kako se ne bi pregrijalo.

U modernim instalacijama pe?i ne postoji samo induktor sa vodenim hla?enjem, ve? je predvi?eno i vodeno hla?enje ku?i?ta. Na okvir pe?i mogu se ugraditi ventilatori na pogon pogonskim motorom. Sa zna?ajnom masom takvog ure?aja, ventilacijski ure?aj se postavlja u blizini pe?i. Ako indukcijska pe? za proizvodnju ?elika dolazi s uklonjivom verzijom indukcijskih jedinica, tada svaka od njih ima svoj ventilator.

Zasebno, vrijedi napomenuti mehanizam nagiba, koji za male pe?i dolazi s ru?nim pogonom, a za velike je opremljen hidrauli?nim pogonom koji se nalazi na izljevu za odvod. Koji god mehanizam nagiba da je ugra?en, on mora osigurati da se sav sadr?aj kupatila u potpunosti isprazni.

Prora?un snage

Budu?i da je indukcijska metoda taljenja ?elika jeftinija od sli?nih metoda zasnovanih na kori?tenju lo? ulja, uglja i drugih energetskih nosa?a, prora?un indukcijske pe?i po?inje prora?unom snage jedinice.

Snaga indukcijske pe?i podijeljena je na aktivnu i korisnu, svaka od njih ima svoju formulu.

Kao po?etne podatke morate znati:

• kapacitet pe?i, u razmatranom slu?aju, na primjer, jednak je 8 tona;
• snaga jedinice (uzima se njena maksimalna vrijednost) - 1300 kW;
• frekvencija struje - 50 Hz;
• Produktivnost pe?i je 6 tona na sat.

Tako?er je potrebno uzeti u obzir rastopljeni metal ili leguru: po stanju je cink. Ovo je va?na to?ka, toplinska ravnote?a topljenog lijevanog ?eljeza u indukcijskoj pe?i, kao i drugih legura.

Korisna snaga, koja se prenosi na te?ni metal:

• Rpol \u003d Wtheor x t x P,
• Wtheor - specifi?na potro?nja energije, teoretska je i pokazuje pregrijavanje metala za 1 0 S;
• P - produktivnost pe?i, t/h;
• t je temperatura pregrijavanja legure ili metalne gredice u pe?i za kupanje, 0 C
• Rpol \u003d 0,298 x 800 x 5,5 = 1430,4 kW.

Aktivna snaga:

• P \u003d Rpol / Yuterm,
• Rpol - uzeto iz prethodne formule, kW;
• Yuterm - efikasnost livni?ke pe?i, njene granice su od 0,7 do 0,85, u prosjeku uzimaju 0,76.
• P = 1311,2 / 0,76 \u003d 1892,1 kW, vrijednost je zaokru?ena na 1900 kW.

U zavr?noj fazi izra?unava se snaga induktora:

• Kora \u003d P / N,
• P je aktivna snaga pe?i, kW;
• N je broj induktora koji se nalaze na pe?i.
• Kora \u003d 1900 / 2 \u003d 950 kW.

Potro?nja energije indukcijske pe?i pri topljenju ?elika ovisi o njegovim performansama i vrsti induktora.

Vrste i podvrste

Indukcijske pe?i se dijele na dvije glavne vrste:

Osim ove separacije, indukcijske pe?i su kompresorske, vakuumske, otvorene i punjene plinom.

DIY indukcijske pe?i

Me?u dostupnim uobi?ajenim metodama za stvaranje takvih jedinica, mo?ete prona?i korak-po-korak vodi? o tome kako napraviti indukcijsku pe? od pretvara?a za zavarivanje, s nihromskim spiralnim ili grafitnim ?etkama, dat ?emo njihove karakteristike.

Jedinica iz visokofrekventnog generatora

Izvodi se uzimaju?i u obzir nazivnu snagu jedinice, gubitke u vrtlozima i curenje histereze. Struktura ?e se napajati iz konvencionalne mre?e od 220 V, ali pomo?u ispravlja?a. Ova vrsta pe?i mo?e imati grafitne ?etke ili nihromsku spiralu.

Za izradu pe?nice trebat ?e vam:

• dvije diode UF4007;
• filmski kondenzatori;
• tranzistori sa efektom polja u koli?ini od dva komada;
• 470 ohm otpornik;
• dva prigu?na prstena, mogu se skinuti sa starog kompjuterskog sistema in?enjera;
• presjek bakrene ?ice ? 2 mm.

Kao alat koriste se lemilica i klije?ta.

Evo dijagrama za indukcijsku pe?:

Indukcijske prijenosne pe?i za topljenje takvog plana kreiraju se u sljede?em redoslijedu:

1. Tranzistori se nalaze na radijatorima. Zbog ?injenice da se tokom procesa topljenja metala krug ure?aja brzo zagrijava, radijator za njega mora biti odabran s velikim parametrima. Dozvoljeno je ugraditi nekoliko tranzistora na jedan generator, ali u ovom slu?aju oni moraju biti izolirani od metala brtvama od plastike i gume.
2. Izra?ena su dva gasa. Za njih se uzimaju dva prstena koja su prethodno uklonjena iz ra?unara, oko njih je omotana bakarna ?ica, broj zavoja je ograni?en sa 7 na 15.
3. Kondenzatori se kombiniraju u bateriju kako bi se proizveo kapacitet od 4,7 mikrofarada na izlazu, njihovo povezivanje se vr?i paralelno.
4. Bakarna ?ica je omotana oko induktora, ?iji promjer treba biti 2 mm. Unutra?nji pre?nik namotaja mora odgovarati veli?ini lonca koji se koristi za pe?. Ukupno se napravi 7-8 zavoja i ostave se dugi krajevi kako bi se mogli spojiti na krug.
5. Kao izvor, baterija od 12 V priklju?ena je na sklopljeni krug, dovoljna je za oko 40 minuta rada pe?i.

Ako je potrebno, ku?i?te je izra?eno od materijala visoke termi?ke stabilnosti. Ako je indukcijska pe? za topljenje napravljena od pretvara?a za zavarivanje, tada je potrebno za?titno ku?i?te, ali mora biti uzemljeno.

Dizajn grafitnih ?etkica

Takva pe? se koristi za topljenje bilo kojeg metala i legura.

Za kreiranje ure?aja potrebno je pripremiti:

• Grafitne ?etke;
• granit u prahu;
• transformator;
• ?amotna cigla;
• ?eli?na ?ica;
• tanak aluminijum.

Tehnologija monta?e konstrukcije je sljede?a:

Ure?aj sa nihrom spiralom

Takav ure?aj se koristi za topljenje velikih koli?ina metala.

Kao potro?ni materijal za ure?enje doma?e pe?i koriste se:

• nichrome;
• azbestni konac;
• komad kerami?ke cijevi.

Nakon povezivanja svih komponenti pe?i prema shemi, njen rad je sljede?i: nakon primjene elektri?ne struje na nihromsku spiralu, ona prenosi toplinu na metal i topi ga.

Stvaranje takve pe?i izvodi se u sljede?em redoslijedu:

Ovaj dizajn karakteriziraju visoke performanse, dugo se hladi i brzo zagrijava. Ali mora se uzeti u obzir da ako je spirala lo?e izolirana, brzo ?e izgorjeti.

Cijene gotovih indukcijskih pe?i

Doma?i dizajni pe?i ko?tat ?e mnogo jeftinije od kupljenih, ali se ne mogu stvoriti u velikim koli?inama, tako da ne mo?ete bez gotovih opcija za masovnu proizvodnju taline.

Cijene indukcijskih pe?i za topljenje metala ovise o njihovom kapacitetu i konfiguraciji.

Model	Karakteristike i karakteristike	Cijena, rublje
INDUTHERM MU-200	Pe? podr?ava 16 temperaturnih programa, maksimalna temperatura grejanja je 1400 0C, re?im se kontroli?e termoelementom tipa S. Jedinica proizvodi snagu od 3,5 kW.	820 hiljada
INDUTHERM MU-900	Pe? se napaja putem napajanja od 380 W, temperatura se kontroli?e pomo?u termoelementa tipa S i mo?e dosti?i do 1500 0C. Snaga - 15 kW.	1,7 miliona
UPI-60-2	Ova mini indukcijska pe? za topljenje mo?e se koristiti za topljenje obojenih i plemenitih metala. Gredice se utovaruju u grafitni lon?i?, njihovo zagrijavanje se vr?i po principu transformatora.	125 hiljada
IST-1/0,8 M5	Induktor pe?i je korpa u kojoj je ugra?eno magnetsko kolo zajedno sa zavojnicom. Jedinica 1 tona.	1,7 miliona
UI-25P	Ure?aj pe?i je dizajniran za optere?enje od 20 kg, opremljen je redukcijskim nagibom jedinice za topljenje. Uz pe? je i blok kondenzatorskih baterija. Snaga instalacije - 25 kW. Maksimalno t grijanja je 1600 0S.	470 hiljada
UI-0,50T-400	Jedinica je projektovana za optere?enje od 500 kg, najve?a snaga instalacije je 525 kW, napon za nju mora biti najmanje 380 W, maksimalni radni t je 1850 0S.	900 hiljada
ST 10	Pe? italijanske kompanije je opremljena digitalnim termostatom, SMD tehnologija je ugra?ena u kontrolnu tablu, ?to je brzo. Univerzalna jedinica mo?e raditi s razli?itim kapacitetima od 1 do 3 kg, za to nije potrebno ponovno pode?avanje. Dizajniran je za plemenite metale, njegova maksimalna temperatura je 1250 0C.	1 milion
ST 12	Stati?ka indukcijska pe?nica s digitalnim termostatom. Mo?e se dopuniti komorom za vakuumsko livenje, ?to omogu?ava proizvodnju odlivaka odmah pored ma?ine. Upravljanje se odvija pomo?u touch panela. Maksimalna temperatura je 1250 0S.	1050 hiljada
IChT-10TN	Pe? je dizajnirana za optere?enje od 10 tona, prili?no obimna jedinica, za njenu ugradnju potrebno je dodijeliti zatvorenu radioni?ku prostoriju.	8,9 miliona

Vakumske pe?i za topljenje koriste se za dobijanje metala i legura najvi?eg kvaliteta. Nizak pritisak u prostoru radne komore omogu?ava drasti?no smanjenje sadr?aja gasova u ingotu bez upotrebe za?titnih medija.

Obim indukcijskih pe?i

Vakumske pe?i se koriste u mnogim tehnolo?kim procesima:

topljenje metala i legura: vatrostalnih, otpornih na toplinu, visokolegiranih;

sinterovanje proizvoda od lako oksidiraju?ih metala;

otplinjavanje te?nih metala i drugih materijala;

toplinska obrada metala (otvrdnjavanje, kaljenje, ?arenje);

premazivanje talo?enjem isparenih metala itd.

Glavne vrste vakuumskih pe?i

Naj?e??i tipovi vakuumskih pe?i su:

luk: koristi se za topljenje ner?aju?ih, elektri?nih i drugih visokokvalitetnih ?elika, vatrostalnih metala (titanijum, cirkonijum, tantal, itd.);

plazma: dizajnirana za topljenje visoko reaktivnih i vatrostalnih metala;

indukcija: mogu se pripisati opremi ?iroke primjene. Najrasprostranjeniji indukcijske pe?i za vakuumsko topljenje sa nagibnim loncem. Koriste se u velikim metalur?kim postrojenjima za topljenje visokokvalitetnih i visokolegiranih ?elika i izlivanje u kalupe.

Standardne veli?ine pe?i za topljenje

Po dimenzijama, vakuumske pe?i za topljenje dijele se na laboratorijske (kapaciteta do 50-100 kg) i industrijske. Me?utim, takva je klasifikacija vrlo uvjetna: postoji mnogo industrijskih modela s radnom zapreminom od samo 10-20 kg.

Princip rada indukcijskih industrijskih pe?i

Uprkos dizajnerskim karakteristikama razli?itih tipova pe?i za vakuumsko topljenje, one rade po jednom principu: u vatrostalnom lon?i?u smje?tenom u vakuumskoj komori, metal se topi (ili te?nost zagrijava), rafinira i legira uz pomo? grijanja. element. Proces se zavr?ava lijevanjem oblikovanih proizvoda ili jednostavnih ingota.

Prema principu rada, vakuumske pe?i za topljenje dijele se u tri grupe:

polu-kontinuirano djelovanje;

kontinuirano djelovanje;

periodi?no djelovanje.

Industrijske polu-kontinuirane pe?i za topljenje ne zahtijevaju sistematsko smanjenje pritiska. U njima se kalupi mijenjaju pomo?u komora koje su od glavne odvojene kapijama. Isti ure?aji za zatvaranje se tako?e koriste za punjenje pe?i. Polukontinuirani ure?aji se koriste u industriji. Zbog svojih dizajnerskih karakteristika:

vatrostalna obloga lonaca je u povoljnim uvjetima, jer nije podlo?na promjenama temperature;

nema potrebe za ispumpavanje zraka prije pokretanja nove taline, ?to ima vrlo pozitivan u?inak na performanse pe?i;

u komori, stvaranje metalnih oksida je svedeno na minimum, a samim tim i kontaminacija taline koja sledi.

U industrijskim pe?ima za serijsko topljenje ne postoje otvore. Da biste izvadili kalup ili napunili smjesu, potrebno je svaki put smanjiti pritisak iz ku?i?ta i otvoriti vakuum komoru. Ovako rade laboratorijske pe?i.

Glavne prednosti vakuumskih pe?i su:

ekonomska korist: umjesto skupih inertnih plinova koristi se nizak pritisak u komori;

visok stepen pre?i??avanja metala;

mogu?nost vr?enja stroge kontrole hemijskog sastava i temperature taline u bilo kojoj fazi tehnolo?kog procesa;

za?tita grija?ih elemenata od oksidacije, ?to omogu?ava pove?anje radne temperature.

Tro?kovi indukcijskih pe?i za vakuumsko topljenje i drugih modela su prili?no visoki, ali se tro?kovi brzo isplate tijekom njihovog rada.