Индукционные печи

1. Индукционная тигельная печь

2. Индукционная канальная печь

3. Вагранка с копильником

4. Расчет индукционной тигельной печи

Заключение

Значительное распространение в последние годы получили индукционные печи. В этих печах нагреваемое тело помещается в переменное магнитное и электрическое поле и нагревается возникающими в теле вихревыми токами или за счет диэлектрических потерь.

Сюда относятся индукционные печи нормальной частоты со стальным сердечником, широко применяющиеся для плавки цветных сплавов (медных и алюминиевых). Сюда также относятся индукционные печи высокой, средней и низкой частоты без стального сердечника, применяющиеся для плавки стали, чугуна и цветных сплавов. Сюда относятся также индукционные печи весьма высокой частоты для нагрева диэлектриков в высокочастотном электрическом поле (сушка форм и стержней — 6−50 мггц, древесины — 0,3−0,75 мггц).

Различают индукционные тигельные печи различной емкости и мощности для плавки стали, чугуна, алюминиевых и медных сплавов.

Наиболее распространенным типом индукционных печей являются печи средней частоты (500−2400 Гц) емкостью 0,06−1 т, предназначенные для плавки стали, но широко используемые также для плавки чугуна и цветных металлов. Эти печи хорошо вписываются в литейные цехи, они удобны для фасонного литья, когда отбор жидкого металла должен осуществляться мелкими порциями. Плавка в этих печах ведется в периодическом режиме с полным сливом металла после каждой плавки.

Широкое применение нашли тигельные печи для плавки и выдержки чугуна, в том числе для получения синтетического чугуна из отходов производства.

Для экономичной работы печи при плавке мелкой шихты остаточная емкость тигля должна составлять 60−70% от номинальной емкости.

Индукционные тигельные печи для плавки алюминия и сплавов на его основе выпускаются в двух исполнениях: на промышленной и на средних частотах.

Применение для плавки алюминиевых сплавов индукционных печей средней частоты рекомендуется в тех случаях, когда к металлу предъявляются особые требования по чистоте от окисных и газовых загрязнений. Эти печи конструируются таким образом, чтобы плавка алюминия велась без разрыва защитной поверхностной окисной пленки вследствие циркуляции расплава.

Индукционные тигельные печи промышленной частоты для плавки медных сплавов используют как при непрерывном, так и при периодическом режимах работы.

1. Индукционные тигельные печи

Назначение печи.

В индукционных тигельных печах в литейном производстве выплавляют различные металлы и сплавы (сталь, чугун, медь, бронзу, алюминий, и др.).

Особенности печи.

Индукционная печь, как плавильное устройство, по сравнению с дуговой и пламенной печами, обладает рядом преимуществ. Она создает более благоприятные условия для получения чистого металла вследствие отсутствия таких источников загрязнения, как газы и электроды. Металл перемешивается в печи за счет электродинамических усилий, и во всей его массе поддерживается высокая температура. Индукционная печь характеризуется высоким к.п.д. и высокой производительностью, а также позволяет вести плавку в вакууме или специальной атмосфере.

Конструкция печи.(рис.1)

Индукционные тигельные печи имеют в общем случае следующие основные узлы: индуктор, каркас (или кожух) печи, магнитопроводы, плавильный тигель, крышку и подину, механизм наклона печи.

Рис. 1. Индукционная тигельная печь

1-крышка с механизмом подъема; 2- установка индуктора; 3- установка подшипников; 4- футеровка; 5-плунжер механизма поворота печи; 6 — пакеты магнитопроводов; 7- кожух печи; 8-рабочая площадка.

Каркас печи

Каркас служит конструктивной базой для крепления всех основных элементов печи. Каркас, имеющий форму прямоугольного параллелепипеда, ребра которого выполнены из немагнитного материала (из дюралюминиевого уголка или из немагнитной стали), а грани закрыты асбоцементными листами. С целью уменьшения нагрева металлических уголков каркаса отдельные его металлические элементы изолируют друг от друга изоляционными прокладками для исключения в раме каркаса кольцевых токов. Индуктор в таком каркасе обычно прикрепляют к нижней и верхней асбоцементным плитам.

Индуктор

Индуктор является основным элементом печи, предназначенным для создания электромагнитного поля, индуцирующего ток в загрузке.

Индуктор тигельной печи представляет собой цилиндрическую однослойную катушку (соленоид), витки которой уложены в виде спирали (спиральный индуктор) с постоянным углом наклона витков, определяемым шагом навивки (рис. 1А, а), или катушку, все витки которой располагаются в горизонтальных плоскостях, а переходы между соседними витками осуществляются короткими наклонными участками, такой индуктор обычно называют индуктором с транспозицией витков (рис. 1А, б).

Рис. 1А. Индукторы со спиральной навивкой (а) и с транспозицией витков (б)

Индуктор выполняют из медной полой трубки круглого (рис. 2, а), прямоугольного равностенного (рис. 2, б), прямоугольного разностенного (рис. 2, в) или специального (рис. 2, г) сечений.

Рис. 2. Профили медной трубки Для обеспечения жесткости и механической прочности индуктора применяются следующие способы крепления его витков:

1. с помощью шпилек, выполняемых из латуни, и припаянных или приваренных к наружной стороне трубки индуктора, каждый его виток крепится к вертикальным изоляционным стойкам.

На рис. 3, а показан общий вид индуктора плавильной печи промышленной частоты, каждый виток которого закрепляется с помощью шпилек 1 и вертикальных реек 2 (рис. 3, б). С помощью этих реек индуктор фиксируется в корпусе печи. Между рейками устанавливаются пакеты магнитопроводов 3;

индукционный тигельный печь

2. с помощью верхнего 1 и нижнего 2 нажимных колец или фланцев все витки индуктора вместе стягиваются в осевом направлении продольными стяжками, а радиальная фиксация витков осуществляется вертикальными рейками, выполненными из изолирующего материала или пакетами магнитопроводов (рис. 3, в).

Рис. 3 Способы крепления индуктора

Магнитопровод

Во избежании нагрева металлических частей печи полями рассеяния вокруг индуктора устанавливают внешний магнитопровод из листовой трансформаторной стали. Магнитопровод состоит из отдельных пакетов, расположенных равномерно по периметру индуктора. Пакеты прикрепляют к каркасу печи болтами и устанавливают вплотную к индуктору. Применение магнитопроводов позволяет уменьшить габариты печи, дает возможность изготавливать кожух из ферромагнитной стали и тем самым уменьшить стоимость печи.

Футеровка печи

Футеровка тигельной печи состоит (рис. 4) из плавильного тигля 1 со сливным носком 2, «воротником» 3, подины 4, крышки 5 и слоя тепловой изоляции 6.

Рис. 4. Футеровка тигельной печи

При изготовлении футеровки печи применяют огнеупорные массы и для подины — фасонные огнеупорные изделия. В индукционных тигельных печах в зависимости от марки выплавляемого металла, уровня температуры и особенностей технологического процесса применяют три вида футеровок: кислую, основную, нейтральную.

Плавильный тигель:

Футеровка тигля — набивная. Для этого предварительно устанавливают по индуктора шаблон, имеющий форму внутренней поверхности тигля и выполненный из листовой стали, а внутреннюю поверхность индуктора обкладывают слоем асбеста. При набивке на дно индуктора засыпают слой футеровочной массы, на нее устанавливают железный шаблон, наружные размеры которого соответствуют внутренним размерам тигля. Приготовленную огнеупорную массу засыпают в пространство между шаблоном и теплоизоляцией и послойно уплотняют (трамбуют) вручную или пневматической трамбовкой. После окончания набивки футеровку спекают. После этого, не вынимая шаблона, включают плавилбную установку; тепло, выделяемое в шаблоне, нагревает футеровку. Окончательное спекание с расплавлением шаблона происходит во время первой плавки Подина печи: Служащая основанием, на которое устанавливают тигель и индуктор, обычно выполняется из шамотных кирпичей или блоков или из асбоцементных плит, уложенных одна на другую.

2. Индукционная канальная печь

Назначение печи.

Индукционные канальные печи широко используют для плавки цветных металлов (меди и ее сплавов, алюминия, цинка и др.), а также чугуна, обеспечивая при этом хорошее качество получаемого металла и высокие экономические показатели процесса плавки.

Особенности печи.

1. минимальный угар и испарение металла, так как нагрев происходит снизу. К наиболее нагретой части расплава, находящейся в каналах, нет доступа воздуха, а поверхность металла в ванне имеет сравнительно низкую температуру;

2. малый расход энергии на расплавление, перегрев и выдержку металла. Канальная печь имеет высокий электрический к.п.д. благодаря использованию замкнутого магнитопровода.

3. однородность химического состава металла в ванне благодаря циркуляции расплава, обусловленной электродинамическими и тепловыми усилиями. Циркуляция способствует также ускорению процесса плавки.

Конструкция печи (рис.5)

Рис. 5. Индукционная канальная печь.

Футеровка печи состоит из подового камня и футеровки ванны (рис. 5А).

Рис. 5А. Футеровка канальной печи :

1- подовый камень; 2- футеровка ванны; 3- защитный цилиндр; а-е — виды поперечных сечений каналов.

Подовый камень содержит плавильный канал, форма, и размеры которого определяются в результате электрического расчета печи с учетом особенностей выплавляемого в печи металла.

Поперечное сечение каналов может иметь прямоугольную или овальную форму (рис. 5А, а и б), может быть два или три канала, окружающих один индуктор (рис. 5А, в), а также может иметь круглую, квадратную или прямоугольную форму (рис. 5А, г, д и е). Подовый камень изготовляют одним из следующих методов: набивкой вне печи в запасной кожух или форму с последующей установкой на печь, и набивкой непосредственно в печи.

Для получения канала нужной формы применяют шаблоны: металлические или деревянные. При набивке подового камня для образования внутренней полости, в которую впоследствии вставляется сердечник с индуктором, устанавливают асбестовый или металлический цилиндр (см. рис. 5А), имеющий в верхней части сквозную продольную прорезь. Этот цилиндр остается в печи и во время ее работы. Он способствует повышению прочности подового камня и предохраняет индуктор от попадания расплавленного металла в случае частичного повреждения футеровки канала.

Футеровка ванны иногда делается полностью набивной из той же массы, что и подовый камень. При этом используются шаблоны из металлических листов по форме ванны. Часто применяют многослойную футеровку ванны, как показано на рис. 5А. Между слоями внутреннего огнеупорного и наружного теплоизоляционного кирпичей располагается набивка, предохраняющая футеровку от разрушения в случае проникновения расплава в швы между огнеупорными кирпичами. Магнитопровод выполняют из электротехнической стали марок Э41, Э42, и др.

Рис. 6. Способы стяжки листов трансформаторной стали магнитопровода (а) и варианты сечений изолированного провода индуктора (б — стандартный обмоточный провод; в — составной обмоточный провод; г-трубка; д — неравностенная трубка, обращенная толстой стороной к каналу) Нарис. 6, a оказан применяемый способ стяжки листов трансформаторного железа, ярма и стержней. Пакет магнитопровода 1 сжимается накладками 2 из немагнитного металла с помощью стальных шпилек 3. шпильки изолируют от листов трансформаторной стали фибровыми, бакелитовыми или миканитовыми трубками 4, а накладки — листовым миканитом или асбестом 5. Индуктор представляет собой выполненную из медного проводника спиральную катушку. Для изготовления индуктора применяют либо обычные обмоточные провода прямоугольного сечения (рис. 6, б и в), либо при водяном охлаждении медную трубку (рис. 6, г и д). Индуктор изолируют киперной, асбестовой лентой или лентой из стекловолокна.

3. Вагранка с копильником

Назначение печи

Сооружается в литейных серийного и индивидуального производства, выпускающих среднее и крупное литье.

Конструкция печи (рис. 12)

Фундамент. Фундамент 1 под вагранку сооружается из бетона или бутовой кладки. Размеры фундамента в плане определяются исходя из допустимого давления на грунт. Глубина залегания фундамента выбирается в соответствии с требованиями строительной техники. Под вагранку и копильник устраивается общий фундамент, с ним связывается также обмуровка приямка для ковшей, подаваемых под заливку. Опорная поверхность фундамента под вагранкой располагается на 100−200 мм ниже пола цеха. Образующиеся углубление заполняется песком для предохранения фундамента от воздействия горячих материалов, вываливающихся из вагранки при ее выбивке. На фундамент вагранка может опираться непосредственно колоннами (рис. 8). В фундамент заливаются анкерные болты, которые входят в отверстия во фланцах колонн.

Рис. 8. Конструкция опорной части вагранки

Фундаментная плита. Вагранки больших размеров обычно опираются на фундамент фундаментной плитой 2. Она делается сварной из швеллеров или литой из чугуна. Она крепится к фундаменту анкерными болтами, а колонны крепятся болтами к фундаментной плите.

Колонны. Колонны 3 вагранок делают сварными из прокатных профилей и труб и литыми из стали или чугуна полого цилиндрического сечения. Для предохранения от нагрева при выбивке вагранки колонны окружаются железными кожухами с зазором 20−30 мм на сторону. Зазор между кожухом и колонной заполняется песком.

Подовая плита. Подовая плита 5 крепится к колоннам болтами. Она служит опорой для всей вагранки и должна обладать достаточной прочностью и жесткостью. Подовые плиты изготовляются квадратными, литыми из чугуна или стали толщиной 30−40 мм.

Откидное днище. Откидное днище 4 служит для облегчения опорожнения вагранки по окончании плавки. Днище выполняется литым — для вагранок производительностью до 3 т чугунными, более 3 т стальными. Подъем днища осуществляется завалочным краном или специальными устройствами. Часто закрепление днища производится при помощи домкрата (рис. 9, а). В вагранках, разработанных Гипромезом, днище закрепляется при помощи скобы (рис. 9, б).

Рис. 9. Способы закрепления откидного днища:

1- подовая плита; 2- откидное днище; 3- верхняя часть домкрата; 4- нижняя часть домкрата; 5- серьга; 6- скоба; 7- рым — болт.

Рабочая площадка. Рабочая площадка 6 для обслуживания фурм устанавливается на уровне подовой плиты на самостоятельных колонках или крепится к вагранке.

Кожух вагранки. Представляет цилиндр из листовой стали, образующий шахту и дымовую трубу (рис. 10).

Рис. 10. Кожух вагранки.

Нижним фланцем кожух соединяется с подовой плитой опорной части вагранки, верхним — с пылеуловителем или газоходом системы газоочистки. Кожух сваривается из отдельных секций — царг.

В нижней царге кожуха делают отверстия для фурм, металлической и шлаковой леток и для рабочего окна 1, а также устройства для водяного охлаждения плавильного пояса. Для придания кожуху жесткости в местах стыка царг приваривают кольца 2, изготовленные из углового железа, к царге 4 загрузочного окна привариваются полукольца 3. Загрузочное окно закрывается сварными дверками с футеровкой на внутренней стороне 10 (рис. 12).

Футеровка вагранки 14 (рис. 12). Обычно вагранки футеруются шамотным или полукислым кирпичом, а также термостойкими основными материалами. Вагранка футеруется в два слоя, причем внутренний слой выполняется из кирпича класса. А, а наружный — из кирпича класса Б. Между кожухом и футеровкой делается зазор толщиной от 30 до 50 мм, который засыпается песком или просеянным шлаком. Дымовая труба футеруется в полкирпича. Под вагранки набивной. Верхняя часть шахты у загрузочного окна подвергается механическим ударам загружаемой шихты. Поэтому в шахту на расстоянии 750−1000 мм ниже кромки загрузочного окна устанавливаются чугунные защитные сегменты 9 (рис. 12) с толщиной стенки до 40 мм (рис. 11). Защитные сегменты укладываются на опорное кольцо из уголков или крепятся болтами. Внутренняя полость защитных сегментов заполняется кварцевым песком.

Рис. 11. Металлические защитные сегменты: а — верхний; бнижний.

Копильник. Копильник (рис.12) предназначен для сбора необходимого количества чугуна. Копильник 16, как и вагранка, имеет кожух и футеровку. В задней части копильника сделано отверстие, к которому приваривается промежуточный желоб вагранки. Желоб футеруется и перекрывается сверху кирпичом, так что образуется замкнутый канал, по которому металл и шлак непрерывно стекают в копильник. В передней части копильника имеются чугунные литые дверки, состоящие по высоте из двух частей. В нижней дверке делается летка для выпуска чугуна 18; к ней крепится желоб. На уровне переходной летки 15 вагранки делается смотровое отверстие для наблюдения за вытеканием чугуна и шлака и прочистки летки. Сверху копильник перекрывается сварной или литой крышкой. В боковой части копильника имеется отверстие для выпуска шлака 17, также снабженное желобом. Выпускные желоба футеруются кирпичом и промазываются огнеупорной глиной. Искрогаситель. Искрогаситель (рис. 12) предназначается для улавливания твердых частиц, выносимых продуктами горения через дымовую трубу. Искрогасатель 11 устанавливают на верхней части дымовой трубы.

Рис. 12. Вагранка с копильником

1-фундамент; 2-фундаментная плита; 3-колонны; 4-откидное днище; 5-подовая плита; 6-рабочая площадка; 7-фурменный рукав; 8-воздушная коробка; 9-защитные сегментные колошника; 10-загрузочное окно; 11-искрогаситель; 12-опорное кольцо; 13-засыпка; 14-футеровка; 15-переходная летка; 16-копильник; 17-выпускное отверстие для шлака; 18-выпускное отверстие для чугуна.

4. Расчет индукционной тигельной печи

Рассчитать индукционную тигельную печь для выплавки алюминия.

1) Производительность печи: П = 0,6 тонны/час;

2) Время загрузки шихты: 1 = 15 мин; Плавки: 2= 70 мин;

Доводки металла до температурного перегрева: 3 = 15 мин;

Разливки: 4 = 5 мин;

3) Напряжение электросети: Uu= 1200 В;

4) Частота тока: f = 50 Гц;

5) Масса болота: 0 кг;

6) Теоретический расход энергии для расплавления металла wтеор. = 215 кВт*ч/тонна;

7) Индуктор выполнен из квадратной трубки толщиной 5 мм;

8) Напряжения в индукторе и конденсаторе равны: UK= Uи.

9) Размер шихты — 0,01−0,03 м;

10) B=2,5−2,0

Полезная вместимость тигля, тонна

т = (1+2+3+4)П; (1)

Переведём из минут в часы:

1 = 15/60 = 0,25 часа;

2 = 70/60= 1,17 часа;

3 = 15/60 = 0,25 часа;

4 = 5/60 = 0,083 часа;

Подставляем в (1) значения :

т = (0,25 + 1,17 + 0,25 + 0,083)0,6 = 1,0518 тонны;

Объем жидкого металла в печи, мэ

Vм = m/гм; (2)

где гм - плотность жидкого металла, тонна/м3;

для алюминия гм = 8,93 тонны/м3 ;

Vм = 1,0518/8,93 = 0,117 м³; (3)

Внутренний диаметр тигля (рисунок З.1.), м

d0 =

где В — коэффициент, зависящий от вместимости (1,5 — 2,0 до 1 тонны;

1,35−1,5 от 1−3 тонн; 1,25−1,35 свыше 3 тонн);

В нашем случае подходит значение В = 2,0.

d0 = =0,41 м ;

Рисунок 4.1. «К расчёту размеров индукционной тигельной печи»

Высота металла в тигле (рисунок З.1.), м

hM = В * d0; (4)

hM = 2,0 * 0,41 = 0,82 м;

Минимальная частота питающего тока, Гц

fmin = (5)

где сМ — удельное электросопротивление металла, Ом * м;

мМ — относительная магнитная проницаемость металла;

dM — диаметр металла, м (для жидкого металла dM = d0, для металлолома dM= средний размер куска металла).

В нашем случае сМ (тв) = 1,7 * 10−8 Ом * м;

сМ (ж)= 21 * 10−8 Ом *м;

мМ = 1;

Выполним расчет для двух характерных условий:

А) Тигель заполнен твердой шихтой, с размерами кусков dM = 0,02 м;

Б) Тигель заполнен жидким металлом, dM = d0 = 0,41 м;

A: fmin= (25*106*1,7*10−8)/(1*(0,02)2)=1062,5 Гц;

Б: fmin= (25*106*21*10−8)/(1*(0,41)2)=31,23 Гц;

Вывод: Нужно применять преобразователь частоты, чтобы иметь возможность расплавить твердую шихту или применять режим плавки с «болотом», чтобы отказаться от преобразователя. Но при этом необходимо учитывать, что первую плавку (с которой останется первое «болото») нужно как-то сделать. Получается, что всё-таки преобразователь применять нужно, а режим плавки с «болотом» нет, чтобы не увеличивать объем тигля (габариты печи). Пересчёт в пунктах 1−4 делать не нужно, т. к. mб (1) так и останется равной 0. Частоты f = 1062,5 Гц.

Толщина S1 стенки тигля (тигель выполнен из графита), м

(0,25 — 0,3)*d0 — до 0,5 тонн; (6)

(0,15 — 0,25)*d0 — от 0,5 до 3,0 тонн;

(0.1 — 0,15)*d0- свыше 3,0 тонн.

Выбираем S1=0,25*d0=0,25*0,41=0,1025 м.

Толщина S2 изоляционного слоя между тиглем и индуктором, м

0,005 м — до 3 тонн; (7)

0,005−0,01 м — для 3−15 тонн;

0,01−0,015 м — свыше 15 тонн.

Выбираем S2= 0,005 м.

Внутренний диаметр индуктора (рисунок З.1.), м

db = d0 + 2(S1 + S2); (8)

db = 0,41 + 2(0,1025 + 0,005) = 0,625 м;

Полезная тепловая мощность печи, кВт

Pпол=Wтеор*П'; (9)

где Wтеор — теоретический удельный расход энергии для расплавления металла, кВт ч /тонна;

П' - плавильная производительность печи, тонна/час;

П' = П (1+2+3+4)/2; (10)

П' = 0,6(0,25+1,17+0,25+0,083)/1,17 = 0,89 тонны/час ;

Рпол=215*0,89=193 кВт ;

Полезная активная мощность печи, кВт

PМ = Pпол/5^терм; (11)

где 5^терм — термический КПД печи, равный 0,7 — 0,9;

Выбираем 5^терм = 0,9;

PМ = 193/0,9 = 214 кВт;

Высота индуктора, м

hu = (0,7 — 1,3) * hM (12)

Для печей, работающих на повышенной частоте, высота индуктора равна высоте металла в тигле, на промышленной частоте, она меньше высоты металла в тигле.

Так как в нашем варианте печь будет работать с преобразователем, т. е. на повышенной частоте, выбираем hu = 0,7 hM;

hu = 0,7 * 0,82 — 0,574 м;

Глубина проникания тока в металле, м

? = 503=503=0,002 м. (13)

Напряженность магнитного поля в индукторе, А/м

H = (103/ks) * (14)

где ks — коэффициент учитывающий самоиндукцию и взаимоиндукцию между индуктором и металлом и равный 0,85−0,95.

Ам — поправочный коэффициент активной мощности, учитывающий кривизну металла в тигле и зависящий от отношения диаметра к глубине проникания тока в него, т. е. d0/? (Рисунок 4.2.).

Рисунок 4.2. «Поправочные коэффициенты активной и реактивной мощности для садки»

В нашем случае:

ks = 0,9;

do/? =0,41/0,002=205

следовательно

AМ = 0,97;

H = = 98,91*103 А/м3

Реактивная мощность, выделяющаяся в металле, квар

QM = 6,2 * 10−6 * H2 * do * hM * RM * ks2; (15)

где RMпоправочный коэффициент реактивной мощности (Рисунок 3.2.)

В нашем случае:

По рисунку 3.2 (т.к. do/? = 210) принимаем RM=0,98;

QM =6,2*10−6*(98,91*103)2*0,41*0,82*0,98*0,92 =68,8 квар

Реактивная мощность, выделяющаяся в зазоре между металлом и индуктором, квар

Q3=; (16)

Q3 =6,2*10−9*(98,91*103)2*0,412*0,82* = 11,06 квар

Потери активной мощности в индукторе, кВт

Pи =; (17)

где — удельное электросопротивление материала индуктора, Ом * м;

— относительная магнитная проницаемость материала индуктора;

Аи- поправочный коэффициент активной мощности, учитывающий кривизну индуктора, определяют по сплошным линиям для разных db/?u (Рисунок 4.3.);

Рисунок 5.3. «Поправочные коэффициенты активной и реактивной мощности для индуктора»

kз.и. — коэффициент заполнения индуктора;

?u? ? т. к. материал индуктора (медь) не совпадает с расплавленным металлом (алюминий), поэтому? и необходимо рассчитать:

?и=503;

Справочные данные: = 1,7 * 10−8 Ом * м;

1,0

?u=503 =0,002 м

= 0,625/0,002=312,5 (19)

= (2*0,005)/0,002=5 (20)

Зная (19) и (20) находим Аи по рисунку 3.3.:

Аи=1,0;

RU=1,0;

= (0,7 — 0,9) из этого выбираем значение kз. и = 0,9;

Теперь подставляем параметры в формулу (17):

Pu= = 102,75 квар (21)

Реактивная мощность выделяющаяся в индукторе, кВар

(22)

где Ruпоправочный коэффициент реактивной мощности, учитывающий кривизну индуктора, определяется по пунктирным линиям для разных db/u по рисунку 3.3. (это сделано в пункте 3.17.).

= 102,75 квар

Общая активная мощность, кВт

Р= Рм + Ри, (23)

Р = 214+102,76=316,76 кВт.

Общая реактивная (индуктивная) мощность, кВар

Q = Qм + Q3 + Qu; (24)

Q = 68,8+11,06+102,76=182,62 кВар.

Полная мощность системы «индуктор — металл», кВ*А

(25)

= 365,63 кВ*А

Сила тока в индукторе, А

I = 103*S/Uu; (26)

I= 103*365,63/1200 = 304,691 А

Число витков в индукторе

п = Н* hu/I; (27)

п = 98,91*103*0,574/304,691 = 186,33

Шаг витка индуктора (Рисунок 3.4.), м

hвит= ки/n; (28)

hвпт = 0,574/186 = 0,003

Рисунок 4.4. «К расчету шага витка индуктора»

Высота трубки индуктора, м

hтр — hвит * kз.и.; (29)

hтр = 0,003*0,9=0,0027 м ;

Но по условию STp= 0,005 м, следовательно hтр < Sтр *2 + 2 = 12 мм;

Получается что в п. 3 имеется ошибка.

Выявление причины ошибочного расчета

Получается что в п. 3 имеется ошибка. Проверив все расчеты, не было обнаружено расчетных ошибок, все данные в формулах используются обоснованно. Следовательно, исходные данные заданы некорректно, и дальнейшие расчеты не имеют смысла т.к. печь с такими параметрами в реальности существовать не может.

Заключение

Подводя итог данной курсовой работы, стоит отметить характерные особенности рассмотренных выше печных агрегатов, определяющие область их применения в металлургии. Вагранка стала основным плавильным агрегатом в чугунолитейном производстве. Благодаря простоте конструкции и обслуживания, возможности получения чугуна разных марок в необходимых количествах, непрерывность процесса плавки и т. д. Индукционные канальные печи могут использоваться в качестве миксеров и раздаточных печей. К преимуществам этих печей также следует отнести: отсутствие науглероживания металла (из-за отсутствия электродов), малую степень поглощения газов. В настоящее время находит применение очень много видов данного типа печей, однако эти печи наиболее опасны с точки зрения противопожарной безопасности, поэтому они требуют особого ухода и постоянного наблюдения за исправностью их отдельных узлов. Все печи, используемые в металлургическом производстве, требуют чёткого соблюдения правил эксплуатации и техники безопасности. Только в этом случае будет возможно добиться максимальной производительности, с минимальной опасностью для обслуживающего персонала.

1.Уткин Н. И.: «Производство цветных металлов». Москва. Интермет Инжиниринг, 2000.-442с.

2. Фомин Н. И., Затуловский Л. М.: «Электрические печи и установки индукционного нагрева». Москва: «Металлургия», 1989, 247с.

3." Словарь-справочник по литейному производству" под ред. Иванова В. Н. Москва. Машиностроение, 1990. — 383с.

4."Теория литейных процессов" под ред. Ри Хосена, Хабаровск. 2008. 578с.