1 Vakuumugnar................................................... ................................fyra

1.1 Allm?nna egenskaper................................................... ............................ fyra

1.2 Egenskaper f?r termiskt arbete …………………………………………..5

2 Induktionsugnar ………………………………………………….….6

2.1 Induktionssm?ltugnar ………………………………..6

2.2 Ugnar utan j?rnk?rna ………………………….……..6

2.3 J?rnk?rnugnar………………………….…….. 10

3 Snabbsm?ltverk ……….……..17

3.1 Allm?nna egenskaper …………………………………………………..17

3.2 Egenskaper f?r termiskt arbete ………………………………………….17

Slutsats …………………………………………………………………………19

Lista ?ver anv?nda k?llor ………………………………20

1 Vakuumugnar

1.1 Allm?nna egenskaper

Kompaktheten hos det elektromagnetiska systemet "induktor-metall", karakteristiskt f?r induktionsdegelugnar, ledde till utvecklingen p? grundval av olika konstruktioner av induktionsvakuumsm?ltning (Figur 1) och uppv?rmningsugnar, som skilde sig ?t i platsen f?r induktorn utanf?r (Figur 1) 1, a) eller inuti (Figur 1, b) -d) vakuumkammare. Dr?nering av metall fr?n sm?ltugnarnas degel kan ske genom bottenh?let, genom att ugnskroppen av sm? storlekar (Figur 1, b) eller degeln inuti vakuumkammaren med stora dimensioner (Figur 1, c och d) lutas till formar eller gjutformar. Uppv?rmningsugnar med periodisk verkan, beroende p? metoden f?r att ladda produkter, kan vara kammare, schakt, hiss; det ?r m?jligt att skapa kontinuerliga ugnar. Sm?ltugnar som fungerar utan att bryta vakuumet under hela degelkampanjen kallas semi-kontinuerliga ugnar. S?dana ugnar ?r de mest komplexa enheterna (Figur 1, d), som f?rutom huvudvakuumkammaren (sm?ltnings-) med en induktionsugn har ett antal extra sluskamrar f?r att ladda laddning, h?lla, tillf?ra formar eller gjuta formar, doseringsanordningar f?r tillsatser, en anordning f?r provtagning och m?tning av flytande metalltemperatur under sm?ltning och annan teknisk utrustning.

Vakuumkammarens h?lje ?r tillverkat av omagnetiskt st?l. Enligt kraven f?r vakuumhygien ?r den inre ytan av h?ljet v?l bearbetad (i vissa fall polerad). N?r induktorn ?r placerad utanf?r vakuumkammaren ?r h?ljet ett kvartsr?r (Figur 1, a).

Induktionsvakuumugnar arbetar under medelvakuumf?rh?llanden med ett resttryck p? 0,01-0,1 Pa under uppv?rmning och 0,1-1 Pa under sm?ltning.

Induktionsvakuumugnar anv?nds f?r att sm?lta j?rn- och icke-j?rnmetaller och deras legeringar fr?n rena fasta laddningsmaterial med en frekvens p? 1 - 2,5 kHz (kapacitet upp till 10-15 ton), f?r?dling av mellanprodukter vid en industriell frekvens (kapacitet upp till 60 ton), omsm?ltning av rena metaller f?r formgjutning (kapacitet upp till 450 kg). Kemiskt aktiva och h?grena material erh?lls i induktionsvakuumugnar med den s? kallade kalldegeln, som ?r en vattenkyld koppardegel med l?ngsg?ende slitsar genom vilka elektromagnetiska v?gor passerar till det sm?lta materialet utan att absorberas i den elektriskt ledande degeln.

1.2 Funktioner hos termiskt arbete

I vakuuminduktionsugnar bevaras de grundl?ggande principerna f?r v?rmealstring, som beaktas f?r induktionsdegelugnar. Emellertid, designegenskaperna hos det elektromagnetiska systemet "induktor-metall", f?rknippade med den m?jliga placeringen av induktorn utanf?r vakuumkammaren (Figur 1, a), n?rvaron av ett metallh?lje runt induktorn (Figur 1, b-d) och andra minskar utnyttjandet av elektrisk energi p? grund av ?kningen av det magnetiska l?ckfl?det och den reaktiva effekten som inte ?r involverad i v?rmealstring.

2 induktionsugnar

2.1 Induktionssm?ltugnar

Sm?ltning av j?rnmetaller i induktionsugnar har ett antal f?rdelar j?mf?rt med sm?ltning i ljusb?gsugnar, eftersom en s?dan f?roreningsk?lla som elektroder elimineras. I induktionsugnar frig?rs v?rme inuti metallen, och sm?ltan blandas intensivt p? grund av de elektrodynamiska krafter som uppst?r i den. D?rf?r uppr?tth?lls den erforderliga temperaturen i hela sm?ltans massa med minst avfall j?mf?rt med alla andra typer av elektriska sm?ltugnar. Induktionssm?ltugnar ?r l?ttare att tillverka i vakuumversion ?n ljusb?gsugnar.

Den viktigaste f?rdelen med induktionsugnar, p? grund av v?rmegenereringen inuti den sm?lta metallen, blir dock en nackdel n?r de anv?nds f?r raffinering av sm?ltning. Slaggar med mycket l?g elektrisk ledningsf?rm?ga v?rms i induktionsugnar av metall och erh?lls vid en relativt l?g temperatur, vilket g?r det sv?rt att utf?ra metallraffineringsprocesser. Detta leder till anv?ndningen av induktionssm?ltugnar fr?mst i gjuterier. Dessutom hindrar den h?ga kostnaden f?r h?gfrekventa kraftomvandlare anv?ndningen av h?gfrekventa sm?ltugnar.

Utformningen och str?mf?rs?rjningskretsen f?r en induktionsugn beror avsev?rt p? n?rvaron eller fr?nvaron av en j?rnk?rna. D?rf?r diskuteras induktionsugnar vidare i enlighet med detta s?rdrag.

2.2 Ugnar utan j?rnk?rna

I en induktionssm?ltugn utan j?rnk?rna (Figur 2) ?r huvuddelen en induktor, vanligtvis gjord av ett kopparr?r och kyls av vatten som str?mmar genom den. Induktorns spolar ?r placerade i en rad. Kopparr?ret kan vara runt, ovalt eller rektangul?rt. Avst?ndet mellan varven ?r 2-4 mm. Antalet varv p? induktorn beror p? ugnens sp?nning, str?mfrekvens och kapacitet. Spolarna ?r fixerade p? isolerande stolpar, med hj?lp av vilken induktorn installeras i ugnsramen. Ugnsramen m?ste ge tillr?cklig strukturell styvhet; s? att dess metalldelar inte v?rms upp b?r de inte bilda en elektriskt sluten krets runt induktorn.

F?r att frig?ra metall fr?n ugnen ?r det m?jligt att luta ugnen, vilket utf?rs med hj?lp av en hiss p? sm? ugnar eller med hj?lp av hydraulcylindrar p? stora.

Fodret (degeln) i en induktionsugn fungerar under mycket sv?ra f?rh?llanden, eftersom den intensiva r?relsen av metallen och h?ga temperaturf?r?ndringar orsakar dess erosion och f?rst?relse, d?rf?r, ju tjockare degelns v?ggar ?r, desto l?ngre livsl?ngd. Degelns v?ggar b?r vara s? tunna som m?jligt f?r att s?kerst?lla god elektromagnetisk koppling mellan induktorn och metallen.

Degeln ?r vanligtvis gjord av fylld med hj?lp av en metallmall. Efter fyllning uts?tts degeln f?r br?nning och sintring direkt i ugnen, medan mallen sm?lts. Det ?r m?jligt att tillverka fodret utanf?r ugnen genom tryckgjutning i speciella hopf?llbara formar med efterf?ljande installation av degeln p? plats. Ibland, i stora ugnar, l?ggs degelns foder ut fr?n f?rdiga formade eldfasta material. I stora ugnar vilar degeln p? en h?rdb?dd utlagd av eldfast tegel p? en tjock st?lpl?t som bildar stommens botten tillsammans med n?dv?ndiga tv?rbalkar.

Fodret utf?rs surt eller basiskt. Basen f?r packningsmassan f?r surt foder ?r kvartsit med h?g (minst 95 %) kiseldioxidhalt. Sulfit-cellulosaextrakt och borsyra (1,0-2,0%) anv?nds som bindemedelstillsats. Fyllningsmassan f?r huvudbekl?dnaden best?r av mald kalcinerad eller sm?lt magnesit med en bindetillsats (melass eller en vattenl?sning av glas och eldfast lera) i en m?ngd av 3 %. Motst?ndet hos syrafodret ?r 100-150 v?rme f?r st?l och 200-250 v?rme f?r gjutj?rn, och huvudfodret ?r 30-80 v?rme f?r st?l och 150 v?rme f?r gjutj?rn.

Eftersom ?verdrivet slitage p? bekl?dnaden kan leda till att degelns v?ggar eller botten "br?nns igenom" av sm?lt metall, vilket ?r en mycket allvarlig olycka, ?r det obligatoriskt att installera sensorer p? induktionsugnar (f?r att m?ta bekl?dnadens aktiva motst?nd ), vilket signalerar uppkomsten av farliga sprickor i den i b?rjan av flytande metall.

P? medelstora och stora induktionssm?ltugnar st?ngs degeln med ett lock (valv), som vanligtvis ?r fylld av samma eldfasta material som degeln. F?r att lyfta och dra tillbaka locket ?t sidan anv?nds enkla spakmekanismer eller hydraulcylindrar.

VNIIETO utvecklade k?rnl?sa induktionsugnar i IST-serien f?r st?lsm?ltning, som arbetar med h?gfrekvent str?m. Kapaciteten hos ugnar som arbetar med en str?mfrekvens p? 2400 Hz (tillhandah?lls av maskingeneratorer) ?r 60, 160, 250 och 400 kg med en effektf?rbrukning p? 50, 100, 250 respektive 237 kW. En ugn med en kapacitet p? 1 ton, matad av en str?m med en frekvens p? 1000 Hz, f?rbrukar en effekt p? 470 kW. Stora ugnar med en kapacitet p? 2,5; 6 och 10 ton f?rbrukar effekt 1500, 1977 respektive 2730 kW och matas med en str?m p? 500 Hz antingen fr?n maskingeneratorer eller fr?n halvledar(tyristor) omvandlare. Sm?ltningstiden i ugnar i IST-serien str?cker sig fr?n 50 minuter (en ugn med en kapacitet p? 60 kg) till 2 timmar (en ugn med en kapacitet p? 10 ton).

S?ledes ?r prestandaomr?det f?r hela denna serie av ugnar mycket brett: fr?n 70 kg/h till 5 t/h. Den specifika energif?rbrukningen f?r sm?ltning av fast laddning ?r i genomsnitt 3600 kJ/kg (1,00 kWh/kg) f?r sm? ugnar och minskar till 2300 kJ/kg (0,64 kWh/kg) f?r stora ugnar.

F?r att sm?lta gjutj?rn har stora k?rnl?sa induktionsugnar i ICHT-serien utvecklats speciellt, som arbetar p? industriell frekvensstr?m (50 Hz). IChT-2.5-ugnen har en kapacitet p? 2,5 ton med en effektf?rbrukning p? 718 kW och en produktivitet p? 11 t / h; IChT-6-ugnen har en kapacitet p? 6 ton med en effektf?rbrukning p? 1238 kW och en produktivitet p? 2,1 t/h. Den specifika str?mf?rbrukningen i b?da ugnarna ?r 2160 kJ/kg (0,6 kWh/kg).

Kondensatorbanker ing?r i kraftkretsarna f?r alla dessa ugnar f?r att ?ka cos f. Fr?nvaron av dyra omvandlare minskar avsev?rt kostnaden f?r ugnar som arbetar p? industriell frekvensstr?m.

Uppv?rmning av kroppar med hj?lp av ett elektromagnetiskt f?lt som uppst?r vid exponering f?r en inducerad str?m kallas induktionsuppv?rmning. Elektrotermisk utrustning, eller induktionsugn, har olika modeller utformade f?r att utf?ra uppgifter f?r olika ?ndam?l.

Design och funktionsprincip

Enligt de tekniska egenskaperna ?r enheten en del av en anl?ggning som anv?nds inom metallurgisk industri. Funktionsprincipen f?r induktionsugnen beror p? v?xelstr?m, kraften hos installationen bildas av syftet med enheten, vars design inkluderar:

1. induktor;
2. ram;
3. sm?ltkammare;
4. vakuum system;
5. mekanismer f?r att flytta f?rem?let f?r uppv?rmning och andra enheter.

Den moderna konsumentmarknaden har ett stort antal modeller av enheter som fungerar enligt virvelstr?msgenereringsschemat. Funktionsprincipen och designfunktionerna f?r en industriell induktionsugn l?ter dig utf?ra ett antal specifika operationer relaterade till sm?ltning av icke-j?rnmetall, v?rmebehandling av metallprodukter, sintring av syntetiska material, reng?ring av ?delstenar och halv?delstenar . Hush?llsapparater anv?nds f?r desinfektion av hush?llsartiklar och f?r uppv?rmning av rum.

IP (induktionsugns) arbete ?r att v?rma f?rem?len som placeras i kammaren med virvelstr?mmar som emitteras av en induktor, vilket ?r en induktor gjord i form av en spiral, figur ?tta eller trefoil med en lindningstr?d av stor tv?r- sektion. En induktor som drivs av v?xelstr?m skapar ett pulsat magnetf?lt, vars effekt varierar i enlighet med str?mmens frekvens. Ett f?rem?l placerat i ett magnetf?lt v?rms upp till kokpunkten (v?tska) eller sm?ltpunkten (metall).

Installationer som arbetar med hj?lp av ett magnetf?lt produceras i tv? typer: med en magnetisk ledare och utan en magnetisk krets. Den f?rsta typen av enheter har en induktor i designen, innesluten i ett metallh?lje, vilket s?kerst?ller en snabb ?kning av temperaturen inuti f?rem?let som bearbetas. I ugnar av den andra typen ?r magnetotronen placerad utanf?r installationen.

Funktioner hos induktionsapparater

M?staren kr?ver ocks? f?rdigheter i design och installation av elektriska apparater. S?kerheten f?r enheten f?r individuell montering ligger i ett antal funktioner:

1. utrustningens kapacitet;
2. driftpulsfrekvens;
3. generatorkraft;
4. virvelf?rluster;
5. hysteresf?rluster;
6. v?rme?verf?ringsintensitet;
7. fodermetod.

Kanalugnar fick sitt namn f?r n?rvaron i enhetens utrymme av tv? h?l med en kanal som bildar en sluten slinga. Enligt designfunktionerna kan enheten inte fungera utan en krets, p? grund av vilken flytande aluminium ?r i kontinuerlig r?relse. Om tillverkarens rekommendationer inte f?ljs, st?ngs utrustningen av spontant, vilket avbryter sm?ltningsprocessen.

Beroende p? placeringen av kanalerna ?r induktionssm?ltenheterna vertikala och horisontella med en trumma eller cylindrisk kammare. Trumugnen, i vilken gjutj?rn kan sm?ltas, ?r gjord av st?lpl?t. Sv?ngmekanismen ?r utrustad med drivrullar, en tv?v?xlad elmotor och en kedjedrift.

Flytande brons h?lls genom en sifon placerad p? ?ndv?ggen, tillsatser och slagg laddas och avl?gsnas genom speciella ?ppningar. Utmatningen av f?rdiga produkter utf?rs genom en V-formad avloppskanal gjord i fodret enligt en mall, som sm?lts i arbetsprocessen. Lindningen och k?rnan kyls av luftmassa, kroppstemperaturen regleras av vatten.

Vid sm?ltning av metaller i vakuum frig?rs en betydande m?ngd gaser, som m?ste avl?gsnas med hj?lp av vakuumpumpar. Den initiala uppv?rmningen av metallen till 300-400 ° C ?tf?ljs av en aktiv! desorption av gaser, samt avdunstning och nedbrytning av f?roreningar p? metallytan. Vid ytterligare uppv?rmning till 700-1000 ° C (f?r st?l) frig?rs v?te n?stan helt och delvis syre. Efter den slutliga sm?ltningen frig?rs syre, kv?ve och kolmonoxid i stora m?ngder. Processen best?r av steg av uppv?rmning, sm?ltning och raffinering, under vilka restgasen avl?gsnas.

Det ?r s?rskilt viktigt att erh?lla ?mnen fr?n j?rnlegeringar, nickel, koppar, molybden f?r elektrovakuumindustrin genom vakuumsm?ltningsmetoden; plastkvaliteter av j?rn med l?g kolhalt (armco, transformator, etc.), ?ven j?rn med h?g magnetisk permeabilitet; specialst?l och legeringar med reducerat inneh?ll av v?te och kv?ve; nikrom, nickelbaserade antikorrosionslegeringar; koppar med h?g elektrod och dess legeringar; platina och platinametaller; eldfasta s?llsynta metaller. F?r att f? h?gkvalitativ metall ?r det n?dv?ndigt att ladda ero i en f?rseglad ugn och, med gradvis uppv?rmning och sm?ltning, pumpa ut de gaser som frig?rs fr?n den. Uppeh?llstiden f?r den flytande ?verhettade metallen i vakuum m?ste vara tillr?cklig f?r att alla kemiska reaktioner och avgasning ska ske fullst?ndigt. Den avgasade metallen m?ste h?llas i formen under vakuum. Vid gjutning i vakuum kan metallen h?llas l?ngsamt och i en tunn str?m, utan r?dsla f?r dess oxidation. P? grund av detta ?r bildningen av krymph?ligheter i metallen minimal. Du b?r inte heller gl?mma valet av material f?r degeln, eftersom ?ngor och gaser frig?rs fr?n den under drift, vars n?rvaro i systemet kan leda till o?nskade resultat.

I en elektrisk induktionsugn v?rms materialet upp av en str?m som genereras inuti arbetsstycket. Arbetsstycket placeras i en induktor (solenoid) som drivs av en industriell eller ?kad frekvensstr?m (Fig. 160). Vid ber?kning av induktionsvakuumsm?ltningsperimetrar ?r det n?dv?ndigt att ta h?nsyn till processens s?rdrag: v?rme frig?rs direkt i sj?lva metallen, vilket i sin tur v?rmer degeln och l?ckagefodret. F?rdelen med induktionsuppv?rmningsmetoden ?r m?jligheten att v?rma metallen med h?g hastighet, s?v?l som n?rvaron av vortexgafflar i den sm?lta metallen. Denna metod ger en mycket j?mn uppv?rmning av metallen.

Metallen kan v?rmas direkt genom att str?mma genom v?xelstr?msspolen (Fig. 161, a) eller indirekt genom str?lningsv?rme och v?rmeledningsf?rm?ga fr?n en extra koncentriskt placerad metallcylinder som uts?tts f?r induktionsv?rmning (Fig. 161, b). I det senare fallet kan icke-ledande material ?ven v?rmebehandlas; dessutom ?r det h?r l?ttare att v?rma ett icke-cylindriskt prov.

Stora industriella induktionsugnar f?r sm?ltning av metaller har en station?r, styvt fixerad vakuumkammare, i vilken en induktionsspole med en degel ?r placerad. Kammarlocket tillsammans med induktorn och degeln kan flyttas bort. En s?dan ugn visas i fig. 162. K?pan till kammaren med en induktionsspole och en degel till en tre tons induktionsugn tillverkad av Heraues (Tyskland) visas i fig. 163. Degelns och spolens l?ge kan ?ndras i olika skeden av processen (Fig. 164).

Det begr?nsande trycket i s?dana ugnar ?r 5 1O -4 mm Hg. Art., luftpumpningshastighet upp till 20 000 l/s vid ett tryck p? 10 -3 mm Hg. Konst. ?vergripande dimensioner av kammaren: diameter fr?n 2800 till 4500 mm, l?ngd fr?n 2200 till 3000 mm; induktordimensioner: innerdiameter fr?n 570 till 900 mm, h?jd - fr?n 700 till 1200 mm; medelvolymen av degeln ?r fr?n 80 till 350 liter.

Ett exempel p? anv?ndningen av en induktionsugn ?r tillverkningen av en legering av brons I med molybdendisulfid. Detta antifriktionsmedel kan anv?ndas i h?gt vakuum och l?ga temperaturer. sm?ltugn i denna | v?skan ?r utrustad med en vakuumpress.

Metallen h?r v?rms upp av den elektriska str?m som passerar genom den. Motst?ndsugnar anv?nds vanligtvis f?r eldfasta metaller. Den elektriska utrustningen i dessa ugnar ?r billigare ?n induktion. V?rmeelementet b?r ha h?gsta m?jliga resistivitet. V?rmeelement kan vara kol, grafit, kryp-tol (granul?rt kol), karborundum, eldfasta metaller. I s?dana ugnar v?rms och sm?lts alla ?mnen; det ?r bara n?dv?ndigt att de upphettade ?mnena eller produkterna av deras interaktion inte avger ?ngor som f?rst?r v?rmarna.

H?r ?r det m?jligt att sintra metall-keramiska legeringar, sm?lta l?gflyktiga metaller etc. I fig. 165 visar en vakuummotst?ndsugn f?r sm?ltning av zirkonium med en grafitv?rmare. Vakuummotst?ndsugnar f?r drift vid temperaturer upp till 1200°C och tryck 10 -3 - 10 -4 mm Hg. Konst. med l?ttviktsfoder av eldlera anv?nds de ?ven f?r v?rmebehandling av magnetiska legeringar, korrosionsbest?ndiga och v?rmebest?ndiga st?l, titan, zirkonium, legeringar baserade p? titan och zirkonium, f?r sintringskompositioner baserade p? j?rn, nickel, koppar, f?r l?dning , etc.

Ljusb?gsugnar g?r det m?jligt att tilldela mer v?rme i en liten volym samtidigt och n? en h?g temperatur snabbare ?n i andra typer av ugnar. B?gsm?ltning i elektriska ugnar anv?nds fr?mst vid tillverkning av metaller som har h?g kemisk aktivitet vid h?ga temperaturer (molybden, tantal, titan, zirkonium, etc.). S?rskilt goda resultat erh?lls med den s? kallade beroende b?gen, n?r en ljusb?ge skapas mellan elektroden och sj?lva den uppv?rmda metallen. Det ?r inte ?nskv?rt att anv?nda grafitelektroder under sm?ltning, eftersom detta kan orsaka en ytterligare f?rorening av kol i metallen. Volframelektroder anv?nds vanligtvis. I m?nga fall ?r elektroden gjord av samma metall som sm?lts i ljusb?gsugnen och sm?lter gradvis (f?rbrukningselektrod).

Praxis har visat att sm?ltning i ugnar med en f?rbrukningsbar elektrod g?r det m?jligt att erh?lla h?gkvalitativa metaller och legeringar. En karakteristisk egenskap hos ugnen ?r den enhetliga frig?ringen av gaser under hela cykeln.

Diagrammet f?r en vakuumb?gsugn med en f?rbrukningsbar elektrod ges i fig. 166. Schemat f?r Degussa-ugnen (Tyskland) f?r sm?ltning av specialst?l med en belastning p? 400 kg visas i fig. 167. En kraftfull ugn f?r vakuumb?gomsm?ltning togs i drift vid anl?ggningen i Izhora. Ugnen producerar ett g?t av ultrarent st?l som v?ger 37 ton.

P? fig. 168 visar en ljusb?gsvakuumugn tillverkad av Ulwak (Japan) med en f?rbrukningsbar elektrod med en kapacitet p? 25 ton per last. Produktiviteten hos s?dana ugnar ?r fr?n 2 kg till 30 ton. Ugnen ?r l?mplig f?r raffinering och sm?ltning av aktiva metaller och metaller med h?g sm?ltpunkt.

Sm?ltning i en h?gvakuumugn med elektronstr?leuppv?rmning g?r det m?jligt att erh?lla metall med h?g renhet. Metallraffinering sker b?de genom ren zonrening (p? grund av skillnaden i l?slighet av f?roreningar i fast och flytande) metall), och genom att metallen avgasas i vakuum och avdunsta f?roreningar med ett h?gre ?ngtryck ?n metallen som renas. F?r sm?ltning ?r uppv?rmning m?jlig med en elektronpistol, som fungerar som en katod och bombarderar den ursprungliga metallen (anoden). Den sm?ltande metallen rinner in i en vattenkyld form d?r den h?lls sm?lt genom elektronbombardement fr?n en annan pistol. Vid framst?llning av seg niob med denna metod erh?lls ett g?t 1,2 m l?ngt och ca 80 mm i diameter. Samtidigt n?dde sm?lthastigheten f?r niob B5 - 7 kg/h och med upprepad omsm?ltning - 36 kg/h.

Vakuumelektronbombardementssm?ltning har f?rdelar j?mf?rt med vakuumb?gsm?ltning: formen p? provet som anv?nds f?r sm?ltning spelar ingen roll; str?mf?rbrukningen ?r mycket l?gre, eftersom h?ga str?mmar och l?g sp?nning kr?vs f?r att bibeh?lla ljusb?gen under b?gsm?ltning, och h?g sp?nning och l?ga str?mmar kr?vs f?r att driva elektronkanoner, anv?ndning av ett h?gre vakuum ?n i andra typer av ugnar; kvaliteten p? den resulterande metallen ?r h?gre ?n i en vakuumb?gsugn.

F?rdelarna med elektronisk uppv?rmning ger anledning att betrakta denna metod som lovande f?r produktion av s?dana metaller som tantal, molyben, niob, beryllium, s?v?l som specialst?l och korrosionsbest?ndiga st?l.

Ris. 167. Schema f?r en h?gvakuumb?gsugn f?r sm?ltning av specialst?l med en belastning p? 400 kg (Degussa, Tyskland)

Ugnens schema visas i fig. 169. Det finns inget foder i en s?dan ugn, och frig?randet av gaser ?r enhetligt under hela cykeln. F?r normal drift av s?dana ugnar ?r det n?dv?ndigt att uppr?tth?lla ett h?gt vakuum, d?rf?r st?lls ?kade krav p? k?llmaterialet n?r det g?ller gasinneh?ll. Utg?ngsmaterialet avsett f?r sm?ltning i elektroniska v?rmeugnar f?rsm?lts i vakuuminduktions- eller ljusb?gsugnar.

Ulwak (Japan) tillverkar ugnar i FME-serien f?r elektronstr?lesm?ltning av eldfasta metaller: Ta, Nb, Ti, Zr, W. F?retaget erbjuder ugnar baserade p? EBD-400 ultrah?gvakuumpumpenhet f?r drift i ultrah?gt vakuum.

S?dana ugnar, anslutna till UHV-enheten med sin nedre fl?ns, visas i fig. 170. I fig. 170, a visar en ugn f?r zonsm?ltning och raffinering av eldfasta (W, Ta, Mo, Nb) och aktiva metaller (Ti, Zr), s?v?l som halvledarmaterial (Ge, Si) vid tryck av storleksordningen 10-9 mm Hg. Konst. Vid s?dana tryck sker sm?ltning i en absolut ren och torr milj?. Ugnarna kan ?ven bearbeta st?l, nickel och andra metaller. Det maximala trycket i ugnen utan belastning efter uppv?rmning av hela systemet i 6 timmar till 250 ° C ?r 1 * 10 -9 mm Hg. Konst.

Ris. 171. Schema f?r en ultrah?gvakuumugn med elektronstr?leuppv?rmning och ett avl?nkningssystem (Ulvak, Japan)

J?mviktstrycket under zonsm?ltning av tantal och en passagehastighet p? 0,1 mm/min ?r ca 10-8 mm Hg. Konst. Provm?tt: diameter 4-7 mm, l?ngd 200 mm. Den effektiva l?ngden vid sm?ltning ?r 120 mm. Elektronpistolens maximala effekt ?r 5 kW. F?rbrukad effekt vid kontinuerlig drift 3 kW. Effekt f?rbrukad av pumpsystemet, 10 kW; vattenf?rbrukning 20 l/s. Elektronkanonens passagehastighet kan varieras ?ver ett brett omr?de f?r att skapa optimala f?rh?llanden f?r sm?ltning och raffinering. Provet kan roteras med en hastighet av 1 till 8 rpm. H?r anv?nds en elektrostatisk elektronpistol med en ringformad katod.

P? fig. 170b visar en EBD-400-ugn utrustad med en 6 kW penetrerande elektronpistol och en vattenkyld kopparform. Tackorna tillverkas i tv? typer: antingen en halvcirkul?r form (i en form 8x5 mm) eller en Y-formad form 200 mm l?ng, 23 mm bred och 15 mm djup. Ugnstrycket under sm?ltningen av tantal och begr?nsningstrycket ?r desamma som i f?reg?ende fall. Elektronpistolen utrustad med ett avb?jningssystem har en maximal effekt p? 6 kW vid en accelerationssp?nning p? 0 till 20 kV. Balkb?jningsomr?de 200 mm i X-riktning, 23 mm i Y-riktning Automatisk svepning m?jlig f?r X- och Y-riktning. Pumpsystemeffekt 10 kW; vattenf?rbrukning 25 l/min. Anordningen f?r EBD-400 EBM-ugnen visas i fig. 171.

Kollaps

En induktionsugn ?r en ugnsapparat som anv?nds f?r att sm?lta icke-j?rnmetaller (brons, aluminium, koppar, guld och andra) och j?rn (gjutj?rn, st?l och andra) p? grund av driften av en induktor. En str?m produceras i f?ltet f?r dess induktor, den v?rmer metallen och f?r den till ett sm?lt tillst?nd.

F?rst kommer ett elektromagnetiskt f?lt att verka p? det, sedan en elektrisk str?m, och sedan kommer det att passera genom det termiska steget. Den enkla utformningen av en s?dan ugnsanordning kan monteras oberoende av olika improviserade medel.

Funktionsprincip

En s?dan ugnsanordning ?r en elektrisk transformator med en sekund?r kortsluten lindning. Funktionsprincipen f?r induktionsugnen ?r som f?ljer:

• med hj?lp av en generator skapas en v?xelstr?m i induktorn;
• en induktor med en kondensator skapar en oscillerande krets, den ?r inst?lld p? arbetsfrekvensen;
• vid anv?ndning av en sj?lvoscillerande generator ?r kondensatorn utesluten fr?n enhetskretsen och i detta fall anv?nds induktorns egen kapacitansreserv;
• magnetf?ltet som skapas av induktorn kan existera i fritt utrymme eller st?ngas med hj?lp av en individuell ferromagnetisk k?rna;
• magnetf?ltet verkar p? metallarbetsstycket eller laddningen i induktorn och bildar ett magnetiskt fl?de;
• enligt Maxwells ekvationer inducerar den en sekund?rstr?m i arbetsstycket;
• med ett fast och massivt magnetiskt fl?de sluter den genererade str?mmen i arbetsstycket och Foucault-str?mmen eller virvelstr?mmen skapas;
• efter bildandet av en s?dan str?m tr?der Joule-Lenz-lagen i kraft, och energin som erh?lls med hj?lp av en induktor och ett magnetf?lt v?rmer metall?mnet eller laddningen.

Trots flerstegsdriften kan induktionsugnsanordningen ge upp till 100 % effektivitet i vakuum eller luft. Om mediet har en magnetisk permeabilitet kommer denna indikator att ?ka, i fallet med ett medium fr?n ett icke-idealiskt dielektrikum kommer det att falla.

Enhet

Ugnen i fr?ga ?r en slags transformator, men bara den har ingen sekund?rlindning, den ers?tts av ett metallprov placerat i induktorn. Det kommer att leda str?m, men dielektrika v?rms inte upp i denna process, de f?rblir kalla.

Utformningen av induktionsdegelugnar inkluderar en induktor, som best?r av flera varv av ett kopparr?r rullat upp i form av en spole, kylv?tska r?r sig st?ndigt inuti den. Induktorn inneh?ller ?ven en degel, som kan vara gjord av grafit, st?l och andra material.

F?rutom induktorn ?r en magnetisk k?rna och en h?rdsten installerad i ugnen, allt detta ?r inneslutet i ugnskroppen. Det inkluderar:

I modeller av h?geffektugnar g?rs badets h?lje vanligtvis ganska styvt, s? det finns ingen ram i en s?dan anordning. Kroppsf?stet ska t?la tunga belastningar n?r hela ugnen lutar. Ramen ?r oftast gjord av formade balkar av st?l.

Degelinduktionsugnen f?r sm?ltning av metall ?r installerad p? ett fundament d?r st?d ?r monterade, stiften p? enhetens tiltmekanism vilar p? deras lager.

Badkarets h?lje ?r gjord av metallpl?tar, p? vilka f?rstyvningar ?r svetsade f?r styrka.

H?ljet till induktionsenheten anv?nds som en f?rbindelsel?nk mellan ugnstransformatorn och h?rdstenen. F?r att minska str?mf?rlusterna ?r den gjord av tv? halvor, mellan vilka en isolerande packning tillhandah?lls.

Halvornas avj?mning uppst?r p? grund av bultar, brickor och bussningar. Ett s?dant h?lje g?rs gjutet eller svetsat; n?r man v?ljer ett material f?r det, f?redras icke-magnetiska legeringar. Dubbelkammarinduktionsugnen i st?l levereras med ett gemensamt h?lje f?r badkaret och f?r induktionsenheten.

I sm? ugnar som inte har vattenkylning finns ett ventilationsaggregat, det hj?lper till att ta bort ?verskottsv?rme fr?n aggregatet. ?ven om du installerar en vattenkyld induktor ?r det n?dv?ndigt att ventilera ?ppningen, n?ra h?rdstenen, s? att den inte ?verhettas.

I moderna ugnsinstallationer finns det inte bara en vattenkyld induktor, utan ?ven vattenkylning av h?ljena. Fl?ktar som drivs av en drivmotor kan installeras p? ugnsramen. Med en betydande massa av en s?dan anordning ?r ventilationsanordningen installerad n?ra ugnen. Om induktionsugnen f?r st?ltillverkning kommer med en borttagbar version av induktionsenheterna, ?r var och en av dem f?rsedd med sin egen fl?kt.

Separat ?r det v?rt att notera tiltmekanismen, som f?r sm? ugnar kommer med en manuell drivning, och f?r stora ?r den utrustad med en hydraulisk drivning vid avloppspipen. Oavsett vilken tiltmekanism som ?r installerad m?ste den s?kerst?lla att allt inneh?ll i badrummet ?r helt t?mt.

Effektber?kning

Eftersom induktionsmetoden f?r st?lsm?ltning ?r billigare ?n liknande metoder baserade p? anv?ndningen av eldningsolja, kol och andra energib?rare, b?rjar ber?kningen av en induktionsugn med ber?kningen av enhetens effekt.

Kraften i induktionsugnen ?r uppdelad i aktiva och anv?ndbara, var och en av dem har sin egen formel.

Som f?rsta data beh?ver du veta:

• ugnens kapacitet, i det aktuella fallet till exempel, ?r den lika med 8 ton;
• enhetseffekt (dess maximala v?rde tas) - 1300 kW;
• str?mfrekvens - 50 Hz;
• ugnsanl?ggningens produktivitet ?r 6 ton per timme.

Det ?r ocks? n?dv?ndigt att ta h?nsyn till den sm?lta metallen eller legeringen: tillst?ndet ?r zink. Detta ?r en viktig punkt, v?rmebalansen hos sm?ltande gjutj?rn i en induktionsugn, s?v?l som andra legeringar.

Anv?ndbar kraft, som ?verf?rs till den flytande metallen:

• Рpol \u003d Wtheor x t x P,
• Wtheor - specifik energif?rbrukning, den ?r teoretisk och visar metallens ?verhettning med 1 0 C;
• P - ugnsanl?ggningens produktivitet, t/h;
• t ?r ?verhettningstemperaturen f?r legeringen eller metall?mnet i badugnen, 0 С
• Рpol \u003d 0,298 x 800 x 5,5 \u003d 1430,4 kW.

Aktiv makt:

• P \u003d Rpol / Yuterm,
• Rpol - h?mtat fr?n f?reg?ende formel, kW;
• Yuterm - effektiviteten hos gjuteriugnen, dess gr?nser ?r fr?n 0,7 till 0,85, i genomsnitt tar de 0,76.
• P \u003d 1311,2 / 0,76 \u003d 1892,1 kW, v?rdet avrundas upp till 1900 kW.

I slutskedet ber?knas induktorns effekt:

• Rind \u003d P/N,
• P ?r den aktiva effekten av ugnsanl?ggningen, kW;
• N ?r antalet induktorer som finns p? ugnen.
• Sv?l \u003d 1900 / 2 \u003d 950 kW.

Str?mf?rbrukningen f?r en induktionsugn vid sm?ltning av st?l beror p? dess prestanda och typen av induktor.

Arter och underarter

Induktionsugnar ?r indelade i tv? huvudtyper:

Ut?ver denna separation ?r induktionsugnar kompressor, vakuum, ?ppna och gasfyllda.

DIY induktionsugnar

Bland de tillg?ngliga vanliga metoderna f?r att skapa s?dana enheter kan du hitta en steg-f?r-steg-guide om hur man g?r en induktionsugn fr?n en svetsomriktare, med en nikrom spiral eller grafitborstar, vi kommer att ge deras funktioner.

Enheten fr?n h?gfrekvensgeneratorn

Den utf?rs med h?nsyn till enhetens m?rkeffekt, virvelf?rluster och hysteresl?ckor. Strukturen kommer att drivas fr?n ett konventionellt 220 V-n?tverk, men med en likriktare. Denna typ av ugn kan komma med grafitborstar eller en nikrom spiral.

F?r att skapa en ugn beh?ver du:

• tv? dioder UF4007;
• filmkondensatorer;
• f?lteffekttransistorer i m?ngden tv? stycken;
• 470 ohm motst?nd;
• tv? spj?llringar, de kan tas bort fr?n den gamla datorsystemingenj?ren;
• koppartr?dssektion ? 2 mm.

Som verktyg anv?nds l?dkolv och t?ng.

H?r ?r ett diagram f?r en induktionsugn:

B?rbara induktionssm?ltugnar av en s?dan plan skapas i f?ljande sekvens:

1. Transistorer ?r placerade p? radiatorer. P? grund av det faktum att under processen att sm?lta metallen v?rms enhetens krets snabbt upp, m?ste radiatorn f?r den v?ljas med stora parametrar. Det ?r till?tet att installera flera transistorer p? en generator, men i det h?r fallet m?ste de isoleras fr?n metallen med packningar gjorda av plast och gummi.
2. Tv? gasspj?ll ?r gjorda. F?r dem tas tv? ringar som tidigare tagits bort fr?n datorn, koppartr?d lindas runt dem, antalet varv ?r begr?nsat fr?n 7 till 15.
3. Kondensatorerna kombineras till ett batteri f?r att producera en kapacitans p? 4,7 mikrofarad vid utg?ngen, deras anslutning utf?rs parallellt.
4. En koppartr?d lindas runt induktorn, dess diameter ska vara 2 mm. Lindningens inre diameter m?ste matcha storleken p? degeln som anv?nds f?r ugnen. Totalt g?rs 7-8 varv och l?mnas l?nga ?ndar s? att de kan kopplas till kretsen.
5. Som en k?lla ?r ett 12 V-batteri anslutet till den monterade kretsen, det r?cker f?r cirka 40 minuter av ugnens drift.

Om n?dv?ndigt ?r fodralet tillverkat av ett material med h?g termisk stabilitet. Om en induktionssm?ltugn ?r gjord av en svetsv?xelriktare m?ste ett skyddsh?lje kr?vas, men det m?ste vara jordat.

Grafit borst design

En s?dan ugn anv?nds f?r sm?ltning av alla metaller och legeringar.

F?r att skapa en enhet m?ste du f?rbereda:

• grafitborstar;
• pulver granit;
• transformator;
• brinnande tegelsten;
• st?ltr?d;
• tunn aluminium.

Monteringstekniken f?r strukturen ?r som f?ljer:

Enhet med nikrom spiral

En s?dan anordning anv?nds f?r att sm?lta stora volymer metall.

F?ljande anv?nds som f?rbrukningsmaterial f?r att arrangera en hemmagjord ugn:

• nikrom;
• asbest tr?d;
• bit av keramiskt r?r.

Efter att ha anslutit alla komponenter i ugnen enligt schemat ?r dess arbete som f?ljer: efter att ha applicerat elektrisk str?m till nikromspiralen ?verf?r den v?rme till metallen och sm?lter den.

Skapandet av en s?dan ugn utf?rs i f?ljande sekvens:

Denna design k?nnetecknas av h?g prestanda, den kyls ner under l?ng tid och v?rms upp snabbt. Men man m?ste ta h?nsyn till att om spiralen ?r d?ligt isolerad kommer den snabbt att brinna ut.

Priser f?r f?rdiga induktionsugnar

Hemlagad design av ugnar kommer att kosta mycket billigare ?n k?pta, men de kan inte skapas i stora volymer, s? du kan inte klara dig utan f?rdiga alternativ f?r massproduktion av sm?ltan.

Priserna f?r induktionsugnar f?r sm?ltning av metall beror p? deras kapacitet och konfiguration.

Modell	Egenskaper och funktioner	Pris, rubel
INDUTHERM MU-200	Ugnen st?der 16 temperaturprogram, den maximala uppv?rmningstemperaturen ?r 1400 0С, l?get styrs med ett termoelement av S-typ Enheten producerar en effekt p? 3,5 kW.	820 tusen
INDUTHERM MU-900	Ugnen drivs av en 380 W str?mf?rs?rjning, temperaturen styrs med ett termoelement av S-typ och kan n? upp till 1500 0C. Effekt - 15 kW.	1,7 miljoner
UPI-60-2	Denna mini induktionssm?ltugn kan anv?ndas f?r att sm?lta icke-j?rn och ?delmetaller. Billets laddas i en grafitdegel, deras uppv?rmning utf?rs enligt principen om en transformator.	125 tusen
IST-1/0,8 M5	Ugnsinduktorn ?r en korg i vilken en magnetisk krets byggs ihop med en spole. Enhet 1 ton.	1,7 miljoner
UI-25P	Ugnsanordningen ?r utformad f?r en belastning p? 20 kg, den ?r utrustad med en reduktionslutning av sm?ltenheten. Inkluderat i ugnen ?r ett block av kondensatorbanker. Installationseffekt - 25 kW. Den maximala uppv?rmningen t ?r 1600 0С.	470 tusen
UI-0.50T-400	Enheten ?r konstruerad f?r en belastning p? 500 kg, installationens st?rsta effekt ?r 525 kW, sp?nningen f?r den m?ste vara minst 380 W, den maximala driften t ?r 1850 0С.	900 tusen
ST 10	Det italienska f?retagets ugn ?r utrustad med en digital termostat, SMD-teknik ?r inbyggd i kontrollpanelen, vilket ?r snabbt. Den universella enheten kan arbeta med olika kapaciteter fr?n 1 till 3 kg, f?r detta beh?ver den inte justeras om. Den ?r designad f?r ?delmetaller, dess maximala temperatur ?r 1250 0C.	1000000
ST 12	Statisk induktionsugn med digital termostat. Den kan kompletteras med en vakuumgjutningskammare, vilket g?r det m?jligt att tillverka gjutgods alldeles intill maskinen. Hantering sker med hj?lp av pekpanelen. Den maximala temperaturen ?r 1250 0С.	1050 tusen
IChT-10TN	Ugnen ?r utformad f?r en belastning p? 10 ton, en ganska volumin?s enhet, f?r installationen ?r det n?dv?ndigt att tilldela ett slutet verkstadsrum.	8,9 miljoner

Vakuumsm?ltugnar anv?nds f?r att erh?lla metaller och legeringar av h?gsta kvalitet. Det l?ga trycket i arbetskammarens utrymme g?r det m?jligt att drastiskt minska halten av gaser i g?tet utan anv?ndning av skyddsmedia.

Omfattning av induktionsugnar

Vakuumugnar anv?nds i m?nga tekniska processer:

sm?ltning av metaller och legeringar: eldfast, v?rmebest?ndig, h?glegerad;

sintring av produkter fr?n l?tt oxiderande metaller;

avgasning av flytande metaller och andra material;

v?rmebehandling av metaller (h?rdning, h?rdning, gl?dgning);

bel?ggning genom avs?ttning av f?r?ngade metaller etc.

Huvudtyper av vakuumugnar

De vanligaste typerna av vakuumugnar ?r:

b?ge: anv?nds f?r att sm?lta rostfritt, elektriskt och andra h?gkvalitativa st?l, eldfasta metaller (titan, zirkonium, tantal, etc.);

plasma: konstruerad f?r att sm?lta mycket reaktiva och eldfasta metaller;

induktion: de kan h?nf?ras till utrustning med bred anv?ndning. Den mest utbredda vakuumsm?ltande induktionsugnar med tippdegel. De anv?nds p? stora metallurgiska anl?ggningar f?r att sm?lta h?gkvalitativa och h?glegerade st?l och h?lla dem i formar.

Standardstorlekar p? sm?ltugnar

Efter dimensioner ?r vakuumsm?ltugnar indelade i laboratorier (med en kapacitet p? upp till 50-100 kg) och industriella. En s?dan klassificering ?r dock mycket villkorad: det finns m?nga industriella modeller med en arbetsvolym p? endast 10-20 kg.

Principen f?r drift av induktionsindustriugnar

Trots designegenskaperna hos olika typer av vakuumsm?ltugnar fungerar de enligt en enda princip: i en eldfast degel placerad i en vakuumkammare sm?lts metallen (eller v?rms v?tskan), raffineras och legeras med hj?lp av en uppv?rmning element. Processen avslutas med gjutning av formade produkter eller enkla g?t.

Enligt funktionsprincipen ?r vakuumsm?ltugnar indelade i tre grupper:

halvkontinuerlig verkan;

kontinuerlig ?tg?rd;

periodisk ?tg?rd.

Sm?ltande industriella semi-kontinuerliga ugnar kr?ver inte systematisk trycks?nkning. I dem byts formar med hj?lp av kammare separerade fr?n huvudet med grindar. Samma slussanordningar anv?nds ocks? f?r att ladda ugnen. Halvkontinuerliga enheter anv?nds inom industrin. P? grund av deras designegenskaper:

delarnas eldfasta foder ?r under gynnsamma f?rh?llanden, eftersom det inte uts?tts f?r temperaturf?r?ndringar;

det finns inget behov av att pumpa ut luft innan du startar en ny sm?lta, vilket har en mycket positiv effekt p? ugnens prestanda;

i kammaren minimeras bildningen av metalloxider, och f?ljaktligen reduceras kontamineringen av den efterf?ljande sm?ltan.

Slussar tillhandah?lls inte i satsvis sm?ltning av industriugnar. F?r att ta ut formen eller ladda blandningen ?r det n?dv?ndigt att tryckavlasta h?ljet varje g?ng och ?ppna vakuumkammaren. S? fungerar laboratorieugnar.

De viktigaste f?rdelarna med vakuumugnar ?r:

ekonomisk f?rdel: ist?llet f?r dyra inerta gaser anv?nds l?gt tryck i kammaren;

h?g grad av metallrening;

f?rm?gan att ut?va strikt kontroll av sm?ltans kemiska sammans?ttning och temperatur i alla skeden av den tekniska processen;

skydd av v?rmeelement fr?n oxidation, vilket g?r det m?jligt att ?ka driftstemperaturen.

Kostnaden f?r vakuumsm?ltning av induktionsugnar och andra modeller ?r ganska h?g, men kostnaderna betalar sig snabbt under driften.