Индукционные печи используются в промышленности для плавки чёрных и цветных металлов. Сфера применения данных агрегатов очень широка, начиная от ювелирного дела, заканчивая промышленной плавкой металла на крупных сталелитейных предприятиях.
Индукционные плавильные печи и их принцип работы
Плавильные печи данного типа работают за счёт индукционного нагрева. Тепло, получаемое при нагреве, получается за счёт образования электромагнитного поля из электрического тока. При этом процессе выделяется тепло, которое и нагревает металл до нужной для плавки температуры. Печь индукционной плавки работает по следующему алгоритму:
- Генератор нужно подключить к источнику тока. Ток поступает в генератор через индуктор, который находится внутри индукционной печи;
- Конденсатор используется для создания контура колебаний;
- Когда напряжение в генераторе возрастает, индуктор создаёт магнитное поле;
- С помощью сердечника из ферромагнитного сплава происходит замыкание цепи;
- После этого магнитное поле начинает воздействовать на металл, в результате чего создаётся поток электродов;
- После этого в системе возникает остаточное напряжение, за счёт чего возникает вихревой ток;
- Энергия вихревого тока преобразуется в тепловую энергию, за счёт которой и происходит нагрев металла до температуры плавления.
С помощью печей индукционной плавки можно плавить как мягкие, так и твёрдые металлы. Кроме того, индукционные печи используются для термической закалки деталей и инструментов, для отпуска металлических деталей и других термических операций.
Индукционная тигельная печь для плавки металла, достоинства и недостатки
Индукционные плавильные печи для выплавки металлов имеют множество достоинств, которые обеспечили им популярность в сталелитейной промышленности:
- При работе не нужно устанавливать дополнительные элементы, как это делается в дуговых печах;
- Все металлические сплавы, независимо от из состава, после плавки получают не только однородную консистенцию, но и одинаковый химический состав;
- С помощью регуляторов давления в индукционной плавильной печи можно проводить окислительные, нейтральные или восстановительные процессы;
- Так как средние частоты тока имеют высокую удельную мощность, индукционные плавильные печи являются высокопроизводительными агрегатами;
- При работе возможны перерывы между загрузками металлов, на следующей плавке это никак не отражается;
- Если требуется перенастроить печь на работу с металлом другого типа, это делается очень быстро;
- Тигельные плавильные печи очень легко настроить на автоматический режим работы. Это значительно экономит время. Кроме того, в автоматическом режиме можно с лёгкостью перенастраивать различные режимы плавки;
- Металлы в процессе работы не подвергаются перегревам, все отходы быстро расплавляются, а готовый продукт обладает высоким качеством;
- Тигельные индукционные печи не загрязняют окружающую среду в результате своей работы.
Кроме достоинств, тигельные индукционные печи имеют и несколько недостатков:
- При технологической обработке приходится использовать шлаки пониженной температуры;
- Футеровка печи часто разрушается, особенно часто это происходит при резких температурных скачках.
Как видно из вышеперечисленного, достоинства тигельной индукционной печи перекрывают немногочисленные недостатки. Именно по этой причине подобные агрегаты для плавки и термообработке металлов настолько популярны на сталелитейных предприятиях.
Канальные индукционные печи для металлов
Канальные индукционные печи применяются для плавки различных цветных металлов, таких как медь, латунь, бронза, мельхиор и различные сплавы на их основе.
Кроме того, индукционные печи данного типа прекрасно подходят для плавки цинка и алюминия.
Данные печи не получили широкого распространения в промышленности, так как на внутренних стенках рабочей камеры данной печи нет возможности сделать качественную и стойкую футеровку.
За счёт электродинамического и теплового движения, которое расплавленный металл совершает в данных печах, происходит равномерное смещение сплава. Используют такие печи в особых случаях, когда к готовому металлу предъявляются особые требования. Сплавы получаются однородными, в них присутствуют нужные органические и синтетические примеси.
Индукционные канальные печи представляют собой сложные устройства, которые работают по миксерному типу, обеспечивая равномерное смешивание сплавов. Процесс происходит с поддержкой постоянной температуры, даже скорость разлива сплава в формы можно регулировать.
Каждый сплав, приготавливаемый в канальной печи, приготавливается для определённых целей, поэтому состав шихты подбирается исходя из заданных параметров.
Достоинства канальных индукционных печей заключаются в следующем:
- Сплав подогревается снизу, поэтому к нему нет воздушного доступа. Это позволяет снизить до минимума процент испарений с верхней поверхности сплава, так как она нагрета меньше всего;
- Работа индукционных печей канального типа экономична, так как процесс нагрева не расходует большого количества электроэнергии;
- Так как печи данного типа при работе используют замкнутый контур магнитного поля, то КПД у них очень высокий;
- За счёт того, что сплав в процессе работы печки постоянно циркулирует, происходит его динамичный нагрев и смешивание.
Недостатки у канальных индукционных печей следующие:
- Внутренняя каменная футеровка не обладает стойкостью при работах с высокой температурой. Футеровка быстро разрушается в процессе работ с агрессивными сплавами свинца, бронзы или олова;
- Кроме того, в результате использования низкосортной шихты каналы печи засоряются;
- Шлак, который собирается на поверхности рабочей ванны не нагревается до высоких температур, что не даёт возможности расплавлять стружку и скрап;
- Канальные индукционные печи не любят долгих простоев и перерывов в работе, что заставляет постоянно хранить в печи некоторое количество жидкого сплава.
- Если полностью удалить расплавленный металл из печи, футеровка быстро растрескается, что приведёт к её долгому и очень трудоёмкому ремонту. По той же причине нельзя быстро настроить оборудование на работу с другим сплавом, так как придётся делать еще несколько промежуточных плавок.
Индукционные печи для плавки металлов можно приобрести в Москве, наши квалифицированные специалисты дадут подробные консультации и помогут выбрать необходимую модель индукционной печи.
Тигельные печи и миксеры серии GW
- Высокотехнологичные решения позволяют использовать среднечастотные индукционные печи, как в качестве плавильной печи, так и индукционного миксера для хранения расплава.
- Компания «Asian Industrial Technologies®» предлагает индукционные тигельные печи серии GW.
- Конструкция данных индукционных тигельных печей базируется на тигле с индуктором, питаемым от преобразователя частоты, включающий 6/12/24-пульсный выпрямитель и инвертор.
- Исполнение печи может выполняться с одним источником питания (СЧ преобразователем), распределяющим энергию на один плавильный узел, либо как печь с двойным источником питанием типа «Dual-Track» позволяющий вести процесс плавка/выдержка сразу в 2 плавильных узлами одновременно.
- Производство индукционных печей осуществляется на основе передовых потребностей безопасности и после изготовления подвергается обязательным испытаниям.
- Технологический процесс:
Процесс расплавления металлической шихты производится за счет среднечастотных токов в тигле окруженным индуктором. Индуктор выполнен из качественной меди и представляет собой многовитковую полую катушку прямоугольного сечения.
Подача материалов в тигель производится порционно с заданной последовательностью. Оптимальным режимом работы электропечи является непрерывный режим работы. По мере расплавления лома производится подача шлакообразующих материалов и корректировка состава расплава. Окончание процесса выплавки определяется получением необходимого химического состава и требуемой температуры жидкого металла.
- Лучшее соотношение «высокое качество / цена»;
- Современный дизайн, жесткая и надежная конструкция;
- Высокий коэффициент производительности и долговечности;
- Небольшие затраты на эксплуатацию печи;
- Большой диапазон номенклатуры получаемых сплавов;
- Незначительный угар шихтовых и легирующих компонентов;
- Стабильный электрический режим работы (отсутствие «фликкер-эффекта»);
- Низкие характеристики шума не более 85Дб;
- Малое количество пылегазовых компонентов;
- Высокий уровень электробезопасности;
- Компактность расположения оборудования в небольших помещениях;
- Низкие затраты на строительство.
| (1600оС) | (1450оС) | (1600оС) | (1450оС) | |||
| 0.10 | 100 / 160 | 380 | 0.11 ~ 0.18 | 0.12 ~ 0.20 | 900 ~ 800 | 880 ~ 775 |
| 0.15 | 100 / 160 | 380 | 0.10 ~ 0.20 | 0.11 ~ 0.22 | 900 ~ 800 | 880 ~ 775 |
| 0.25 | 160 / 250 | 380 | 0.19 ~ 0.37 | 0.21 ~ 0.41 | 820 ~ 670 | 790 ~ 640 |
| 0.50 (0.45) | 250 / 350 / 500 | 380 | 0.31 ~ 0.84 | 0.33 ~ 0.89 | 780 ~ 650 | 750 ~ 625 |
| 1.0 | 500 / 600 / 750 | 380 | 0.76 ~ 1.27 | 0.79 ~ 1.31 | 795 ~ 590 | 765 ~ 570 |
| 1.5 | 750 / 1000 | 380 / 660 | 1.15 ~ 1.58 | 1.27 ~ 1.63 | 690 ~ 665 | 630 ~ 615 |
| 2 | 1000 / 1500 | 380 / 660 | 1.56 ~ 2.58 | 1.62 ~ 2.85 | 665 ~ 600 | 620 ~ 570 |
| 3 | 1500/ 2000 / 2500 | 660 | 2.43 ~ 4.35 | 2.75 ~ 4.90 | 660 ~ 590 | 610 ~ 560 |
| 5 | 2500/3000/3500/4000 | 660 / 750 | 4.20 ~ 7.04 | 4.74 ~ 7.58 | 650 ~ 580 | 605 ~ 550 |
| 8 | 3000 / 4000 / 5000 | 660 / 750 | 5.30 ~ 8.80 | 5.70 ~ 9.90 | 635 ~ 605 | 550 ~ 500 |
| 10 | 4000 / 5000 / 6000 | 750 / 900 | 6.83 ~ 10.70 | 7.76 ~ 12.20 | ||
| 12 | 5000 / 6000 / 8000 | 750 / 900 | 8.58 ~ 12.40 | 9.76 ~ 14.70 | ||
| 15 | 6000 / 8000 / 10000 | 900 | 10.20 ~ 15.20 | 11.60 ~ 17.50 | ||
| 20 | 8000 / 10000 / 12000 | 900 | 13.45 ~ 22.00 | 15.30 ~ 25.00 |
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИНДУКЦИОННОЙ ПЕЧИ СЕРИИ GWTJ ДЛЯ ПЛАВКИ МЕДИ:
| 0.18 | 100 | 380 | 0.17 | 0.27 | 560 | 360 |
| 0.30 | 160 | 380 | 0.30 | 0.47 | 540 | 340 |
| 0.60 | 250 | 380 | 0.48 | 0.78 | 520 | 320 |
| 1.20 | 350 | 380 | 0.72 | 1.16 | 485 | 300 |
| 1.80 | 500 | 380 | 1.08 | 1.72 | 460 | 290 |
| 2.40 | 600 | 380 | 1.33 | 2.14 | 450 | 280 |
| 3.60 | 1000 | 380 | 2.35 | 3.70 | 425 | 270 |
| 6.00 | 1500 | 380 | 3.57 | 5.76 | 420 | 260 |
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИНДУКЦИОННОЙ ПЕЧИ СЕРИИ GWLJ ДЛЯ ПЛАВКИ АЛЮМИНИЯ:
| 0.05 | 50 | 380 | 0.074 | 670 |
| 0.08 | 50 | 380 | 0.074 | 670 |
| 0.15 | 100 | 380 | 0.150 | 665 |
| 0.35 | 160 | 380 | 0.244 | 655 |
| 0.50 | 250 | 380 | 0.396 | 630 |
| 0.75 | 350 | 380 | 0.598 | 585 |
| 1.0 | 350 | 380 | 0.58 | 605 |
| 1.5 | 500 | 380 | 0.870 | 570 |
Примечание: представленные данные носят справочный характер
- Индукционный плавильный узел в сборе 2 шт. + привод наклона (электромеханический или гидравлический)
- Среднечастотный тиристорный преобразователь 1 шт.
- Конденсаторная батарея 1 шт.
- Шаблон для набивки футеровки 2 шт.
- Пульт управления наклоном индукц. узлов 1 шт.
- Комплект водоохлаждаемых кабелей 1 компл.
- Комплект ЗИП к тиристорному преобразователю 1 компл.
- Пакет технической документации (паспорт, руководство по эксплуатации, инструкция по футеровке, альбом монтажных чертежей) 1 компл.
- Система охлаждения закрытого типа
- Трансформатор
- Виброзагрузчик шихты
- Устройство удаления футеровки
- Устройство измерения температуры
- Пневмотрамбовщик для футеровки
- Набор монтажных материалов
Индукционный тигельный миксер – специальная индукционная печь, предназначенная для выдержки жидкого чугуна, которая широко используется для производства синтетического и высокопрочного чугуна. В миксере происходит гомогенизация состава и температуры жидкого чугуна перед разливкой. Процесс нагрев металла производится подобно индукционным плавильным печам.
| 1.5 | 180 | 380 | 1350~1450 | 3.0 | 60 |
| 2 | 350 | 380 | 7.0 | 50 | |
| 3 | 500 | 380 | 10.2 | 47 | |
| 5 | 500 | 380 | 10.6 | 49 | |
| 8 | 800 | 660 | 17.7 | 45 | |
| 10 | 1000 | 660 | 23 | 43.5 | |
| 15 | 1500 | 660 | 37.5 | 41 | |
| 20 | 2000 | 660 | 45 | 40 |
Преимущества индукционных миксеров:
- Перегрев метала до заданной температуры и выдержка его перед разливкой;
- Получение гомогенного состава при сливе в миксер нескольких плавок;
- Высокий диапазон регулирования управления скоростью нагрева;
- Позволяет производить заливку больших отливок, при ограничении электрических мощностей или на участках в которых установлены печи малой емкости;
- Увеличение производительности при работе плавильных печей на «болоте»;
- Бесперебойная подача жидкого чугуна в цеха по производству стали (например, синтетическим чугуном).
Цена тигельной индукционной печи определяется техническими параметрами и конфигурацией оборудования. Сталеплавильные индукционные печи, как правило, комплектуются более мощным источником питания. В состав печей могут входить трансформатор, теплообменный агрегат с замкнутой системой испарительного охлаждения, загрузочным устройством для завалки лома / шихты в печь. Специалисты компании AIT помогут Вам подобрать, купить, доставить и смонтировать индукционную печь.
Печи для производства вторичного алюминия
Первым вопросом, который возникает при выборе печи для плавления алюминия – это ее производительность. Небольшие печи емкостью 5 или даже 10 тонн применяют на малых предприятиях или для каких-либо специфических условий. Это относится и к плавильным печам, и к раздаточным печам, и к печам-миксерам.
Плавильные и другие печи для алюминия
Чем меньше емкость печи, тем больше затраты на ее техническое обслуживание из расчета на тонну металла. Поэтому в алюминиевой промышленности в настоящее время преобладают печи емкостью 25 тонн и более. Такая емкость ванны печи считается оптимальной с точки зрения обслуживания и эффективности работы.
Еще одним фактором при выборе емкости печи могут быть условия поставки продукции. Обычно минимальная партия алюминия составляет 20 тонн и одним из требований заказчиков является то, чтобы весь металл был от одной плавки.
Важным фактором при выборе печи является удобство ее обслуживания. Шлак, который образуется в ходе работы печи – плавильной печи, печи-миксера, раздаточной печи – имеет тенденцию скапливаться на стенах печи или оседать на ее дно, иногда он попадает даже на свод печи.
Даже при самой оптимальной конструкции печи этого нельзя избежать на 100 %. Рост толщины шлака на стенах печи и подине печи снижает ее эффективность. Поэтому этот шлак необходимо периодически счищать. Это тем более важно при смене сплава, который выплавляется в печи.
Поэтому конструкция печи обязательно должна предусматривать возможность снятия шлака с поверхности расплава и удобной чистки печи.
Однако самым важным вопросом при выборе печи является выбор вида энергии, который будет подаваться в печь.
Печи для алюминия: газ, мазут и дизельное топливо
В печах для плавки, выдержки и обработки алюминия применяют следующие виды ископаемого топлива:
- природный газ;
- мазут;
- дизельное топливо.
Выбор энергоносителя зависит от его доступности в месте расположения производства. Природный газ является очень удобным для применения его в печах, однако его можно применить, если есть рядом доступный газопровод. Если такой возможности нет, то применяют мазут или дизельное топливо.
Дизельное топливо более удобно, чем мазут, но имеет высокую цену. Мазут дешевле дизельного топлива, но его применение связано с определенными трудностями.
Печи на газе, мазуте и дизельном топливе обычно имеют конструкции, которые являются вариантами традиционных подовых печей, кокильных печей и роторных печей.
Эти печи наиболее часто применяются в алюминиевой промышленности и отличаются хорошими показателями в отношении выхода годного металла и потребления энергии.
Поскольку в этих печах применяется прямое излучение тепла, то эффективность системы сгорания весьма высока и передача тепла к металлу очень высокая.
Электрические плавильные печи для алюминия
По своей конструкции электрические печи для плавления алюминия подразделяются на печи сопротивления и индукционные печи. Электрический нагрев может быть в некоторых случаях более удобных чем, например, газовый, но только при условии доступности дешевой электрической энергии.
Применение электрического нагрева в печах при производстве первичного алюминия представляется вполне оправданным, хотя бы из-за дешевизны электрической энергии для такого производства.
Однако стоимость электрической может быть совсем другой в том месте, где располагается производство вторичного алюминия.
Отсутствие продуктов сгорания газа или другого топлива при печной обработке алюминиевого расплава обеспечивает малые потери от окисления металла, а также исключает загрязнение алюминиевого расплава водородом и другими газами. С точки зрения экологии, это более чистые печи.
Тигельные индукционные печи
Тигельные индукционные печи могут работать с чистым ломом, чушками или жидким алюминием. Из-за ограничений по размерам индукционные печи имеют максимальную емкость 8-10 тонн, что может быть недостаточно для крупного производства вторичного алюминия.
Такие большие печи имеют довольно большой диаметр и загружаются сверху, что представляет повышенную опасность для персонала. Обычно индукционные печи требуют больших капитальных вложений и характеризуются высокой стоимостью обслуживания и рабочей силы.
Поэтому в промышленности по производству вторичного алюминия индукционные печи применяются редко и, в основном, для переплавки мелкой алюминиевой стружки.
Канальные индукционные печи
Канальные индукционные печи обычно проектируют круглой формы и с загрузкой шихты сверху, но бывают и прямоугольные печи. Емкость таких индукционных печей достигает 40 тонн.
Эти печи работают с постоянным «болотом», то есть готовый металл полностью не сливается, а часть его остается в печи для следующей плавки.
Это затрудняет применение таких печей в качестве как плавильных печей, так миксеров и раздаточных печей. И, конечно же, это не самые дешевые печи.
Электрические печи сопротивления
Плавильные печи сопротивления проектируют как стационарные или наклоняемые отражательные печи. Нагревательные элементы устанавливают на своде печи и нагрев металла происходит только за счет энергии излучения.
Рабочая температура огнеупорных материалов для стен и свода печи плавления алюминия составляет около 1200 °С, что является ограничивающим фактором для этого типа печей. Энергия, которая поступает от излучения свода, не позволяет эффективного плавления твердых шихтовых материалов.
Поэтому такие печи применяются в основном в качестве печей для выдержки и разливки металла. При отсутствии в печи продуктов сгорания потери металла от окисления очень низкие.
Первоначальная стоимость и стоимость обслуживания таких печей довольно высокая, но должна оцениваться для каждого отдельного случая. Обычно этот тип печей не применяется при производстве вторичного алюминия.
Электрическая или газовая печь для алюминия?
Если сравнивать печи с газовым нагревом с эквивалентными по емкости и производительности электрическими печами только по стоимости энергии, то стоимость газа обычно меньше, чем стоимость электричества.
С точки зрения обеспечения степени чистоты расплава, содержания водорода и потерь металла от угара электрические печи имеют неоспоримые преимущества.
С точки зрения экологии преимущество электрических печей сомнительно. Да, сама печь не загрязняет окружающую среду, но за нее это делает электростанция, от которой она берет электроэнергию. Если, конечно, это не гидростанция.
На тепловой электростанции чтобы произвести электрическую энергию необходимо сначала выработать тепло, а потом на турбинах и генераторах превратить его в электрическую энергию.
Общая эффективность такого процесса составляет около 33 %. В электрической печи эта энергия превращается обратно в тепло.
Поэтому общая эффективность энергетической цепочки здесь однозначно ниже, чем та, которая достигается при прямом газовом или мазутном нагреве.
Учет всех обстоятельств позволяет сделать вывод, что газовые или мазутно-дизельные печи способны обеспечивать достаточно высокую эффективность при плавке и печной обработке алюминия в сочетании с более низкой стоимостью из обслуживания. По крайней мере, при производстве вторичного алюминия.
Однако, конечно, могут быть случаи, когда выгоднее применять печи с электрическим нагревом, особенно индукционные печи. Нередко применяют такую комбинацию: газовая плавильная печь и электрическая печь для выдержки и раздачи алюминия. Есть даже комбинированные печи: при плавлении алюминия они применяют газ, а при выдержке-раздаче – электричество.
Источник: Ch. Schmitz, Handbook of Aluminium Recycling, Vulkan-Verlag GmbH, 2014.
Технологические особенности плавки цветных металлов и сплавов в электропечах
Плавка алюминия
Алюминий и его сплавы применяются практически во всех отраслях промышленности, а также при производстве предметов домашнего обихода.
При комнатной температуре алюминий покрывается тонкой пленкой окиси (А12O3), которая надежно предохраняет его от дальнейшего окисления. Скорость окисления алюминия с повышением температуры резко возрастает. Поэтому при плавке алюминия и его сплавов в плавильных печах поверхности расплавляемых кусков и зеркало ванны быстро покрываются слоем окиси.
Температура плавления окиси алюминия (2050° С) примерно в три раза выше температуры плавления металлического алюминия (660°С), а плотность окиси (3,9 г/см3) примерно в 1,5 раза больше плотности жидкого алюминия (2,7 г/см3).
Поэтому окись алюминия находится в ванне печи во взвешенном состоянии. Наличие окислов и карбидов резко ухудшает литейные свойства сплавов, а также снижает их антикоррозионные качества. Отливки, получаемые под давлением, часто имеют тонкие стенки, а окислы и карбиды закупоривают проходы и прекращают доступ жидкого сплава в узкие полости формы, вызывая литейный брак.
Металлические примеси в сплаве главным образом влияют на механические свойства изделий.
В настоящее время плавка алюминия проводится преимущественно в пламенных отражательных печах, работающих на углеродистом топливе, и в электрических печах. Естественно, качественные и экономические показатели при этом получаются не одинаковые.
При плавке алюминия в отражательных пламенных печах и в камерных электропечах сопротивления нагрев отдельных кусков садки начинается в зоне наиболее высоких температур, т. е. сверху. При этом поверхность садки быстро окисляется и поглощает значительное количество газов.
В тигельных индукционных электропечах для плавки алюминия при отсутствии «болота» (слоя жидкого металла, оставленного в тигле от предыдущей плавки) быстрому нагреву подвергается слой садки, расположенный возле внутренних боковых стенок тигля.
Таким образом, в начальный период плавки, когда отдельные куски шихты еще не покрыты жидким металлом, они свободно соприкасаются с воздухом и подвергаются окислению, но в значительно меньшей степени, чем в пламенных отражательных или в камерных электропечах сопротивления.
- Индукционные канальные электропечи со стальным сердечником при плавке алюминия и его сплавов имеют ряд ценных преимуществ, основные из которых перечислены ниже.
- В канальной индукционной электропечи расплавление кусков алюминия происходит в зоне максимальных температур под слоем жидкого металла, поверхность которого закрыта пленкой окиси алюминия.
- Зона максимальных температур в канальных электропечах находится в узком канале и в прилегающих к нему участках шихты.
Температура металла па поверхности шахты всегда имеет минимальное значение, в результате чего готовые отливки, получаемые из канальных электропечей, содержат меньшее количество окислов, чем отливки, полученные в печах других типов. Этим же преимуществом обладают тигельные индукционные электропечи, в которых по технологическим требованиям в тигле после каждой плавки оставляют часть жидкого металла 20—35% от емкости тигля печи.
Жидкий алюминий и его сплавы обладают способностью поглощать газы и особенно водород. В пламенных печах большое количество водорода находится в топочных газах. Кроме того, в плавильные печи всех типов он может быть занесен сырой шихтой.
- Вода при высокой температуре и при наличии жидкого алюминия распадается на кислород и водород. кислород вступает во взаимодействие с алюминием по реакции
- 3Н2О + 2Аl → Аl2O3 + 3Н2
- Выделившийся при этом водород поглощается сплавом, влияние энергоносителя и конструкции плавильной печи на степень насыщения алюминиевых сплавов водородом показано ниже:
- ( Объем водорода на 100 г металла см3)
- Газовый горн (плавка без флюса) ……….2,5
- Газовый горн (плавка под флюсом) ………1,05
Отражательная печь на газообразном топливе………..2,5—3
Отражательная печь на мазуте …….3—4
Электропечь сопротивления ……..1,05
Электропечь канальная индукционная …………0,13
Электромиксер………0,12
- Жидкий алюминий хорошо растворяет многие металлы и, в частности железо, образуя хрупкие соединения FeAl2 и Fe2Al7, снижающие качество отливок.
- Влияние времени выдержки жидкого алюминия в металлическом тигле на насыщение его железом показано ниже:
- Время выдержки, Содержание железа,
- мин %
- 25 1,75
- 35 1,90
- 40 1,97
- 45 2,01
- 65 2,30
- 100 2,50
Плавка алюминия в канальных электропечах не лишена технологических недостатков. Образовавшаяся на поверхности жидкого металла пленка окиси, не смоченная жидким металлом, в результате сил поверхностного натяжения и сцепления пленки с футеровкой шахты, плотно закрывает зеркало ванны.
Однако если целостность пленки нарушить, то оголенные участки жидкого металла быстро окислятся, а изломанные куски пленки начнут оседать на дно ванны. При интенсивной циркуляции жидкого металла в печи куски окиси затягиваются в каналы и, оседая на его стенках, уменьшают его рабочее сечение. В практике это явление называется зарастанием канала.
Полностью избавиться от зарастания каналов в индукционных канальных печах практически невозможно, так как нарушение поверхностной пленки окиси может быть вызвано причинами, не зависящими от конструкции печи (отдельных ее узлов) и от технологических режимов.
Необходимо отметить, что очистка каналов связана с большими технологическими трудностями. Работа по очистке каналов чрезвычайно сложная и тяжелая, она влечет за собой вынужденные простои и уменьшение производительности печи, сокращение срока службы футеровки и загрязнение металла окислами.
Нормальная Работа канальной электропечи возможна только при условии, что в ней всегда будет оставаться некоторое количество (до 35% от полной емкости печи) жидкого металла.
В тех случаях, когда по технологическим требованиям необходимо изменить химический состав расплавляемого сплава, печь должна быть полностью освобождена от ранее выплавляемого сплава и залита жидким сплавом нужного химического состава. Это в значительной степени ограничивает производственные возможности электропечи и снижает ее экономические показатели.
Наиболее экономически эффективно эксплуатируются канальные электропечи при круглосуточной работе, выплавляя однородные сплавы, замена которых не требует полного освобождения электропечи от жидкого металла.
Тигельные электропечи для плавки алюминия этих недостатков практически не имеют, но они имеют худший к. п. д. и коэффициент мощности.
Плавка магния
Магний принадлежит к группе легких металлов. В чистом виде он очень активен. Металлический магний в виде порошка или тонкой ленты быстро окисляется горит) па воздухе даже при комнатной температуре. : машиностроении магний используется в специальных сплавах.
Обычно магний и его сплавы выплавляются в тигельных или отражательных печах под слоем флюса, так ак обнаженный жидкий металл мгновенно воспламеняется.
Тигельные печи предпочтительнее, чем отражательные, потому что в них топочные газы не могут соприкасаться с флюсами, находящимися на поверхности жидкого магния.
Для плавки магния и его сплавов в тигельныхпечах рекомендуются стальные тигли, так как они не вступают в химические соединения ни с магнием ни с его флюсами.
Графитовые тигли обогащают металл углеродом, а набивные из огнеупорных материалов вступают в химические соединения с флюсами.
Из сказанного следует, что тепловая энергия, необходимая для расплавления и особенно для перегрева жидкого металла, должна передаваться металлу с максимально возможной скоростью, и металл в тигле должен находиться в спокойном состоянии.
Полностью удовлетворяют этим условиям только тигельные индукционные печи промышленной частоты. Электрическая энергия в тигельных индукционных печах превращается в тепловую, главным образом в стальном тигле.
Поэтому установки с тигельными индукционными печами имеют очень высокий к. п. д., до 85%, в то время как к. п. д.
тигельных электропечей сопротивления колеблется в пределах 40—70%, а у тигельных мазутных печей он не превышает 10%.
Скорость нагрева садки в тигельных индукционных печах теоретически может быть очень большой, поэтому эти печи имеют большую производительность. Так, че-тырсхтонаня индукционная тигельная печь типа ИГТ-7 отечественного производства может при круглосуточной работе выдать до 60 т магниевого сплава.
- В настоящее время для плавки магниевых сплавов изготавливают тигельные индукционные печи промышленной частоты емкостью до 16 г.
- Плавка магния и его сплавов в тигельных печах сопротивления и в индукционных канальных электропечах в настоящее время почти не осуществляется, так как печи сопротивления имеют очень небольшую Скорость нагрева, а в канальных электропечах быстрее зарастают узкие каналы.
- Плавка цинка
Цинк и его сплавы широко применяются как защитные покровы других легкоокисляющихся металлов и для изготовления архитектурных сооружений. Характерной особенностью цинка является его низкая температура кипения 916° С. Испарение цинка начинается при более низких температурах.
Индукционные электропечи со стальным сердечником и с закрытыми каналами являются наилучшими печами для плавки цинка, так как только в канальных индукционных электропечах температура жидкого металла достигает своего максимального значения внутри печи (в узких каналах), где и происходит Испарение цинка. Но пары цинка, выходя из каналов, попадают в зону более низких температур, где происходит их конденсация. Этим и объясняется тот факт, что при плавке цинка и его сплавов в канальных индукционных электропечах выход металла составляет примерно 98,5%, тогда как в пламенных отражательных печах он не всегда достигает 94%.
Другой особенностью цинка является то, что его пары имеют значительное давление, благодаря чему они проникают в поры некоторых футеровочных материалов, где вступают в химическое взаимодействие с металлами, находящимися в футеровке, и разрушают ее. В настоящее время имеются массы для футеровок, лишенных названного выше недостатка. Примером такого состава является масса, содержащая 53% обожженной глины, 35% синей гончарной глины и 12% каолина.
В качестве связующего вещества может быть использован сульфидный щелок.
Пары цинка, кроме того, ядовиты, поэтому печная установка должна иметь хорошую вытяжную вентиляцию.
Наиболее желательными компонентами в цинковых сплавах являются мышьяк, сурьма и железо.
Первые два понижают антикоррозионную стойкость, а железо при высоких температурах образует с цинком хрупкое химическое соединение, которое, опускаясь на дно печи, попадает в каналы и засоряет их.
Поэтому при плавке цинковых сплавов температуру жидкого металла повышать выше технологически установленной не рекомендуется.
В настоящее время отечественная промышленность серийно иготовляет канальные индукционные электропечи для переплава катодного цинка емкостью 25 и 40 т.
Плавка меди
Медь представляет собой тягучий мягкий металл красного цвета, с высокими электро- и теплопроводностью. В технике медь получила широкое распространение как в чистом виде, так и в виде сплавов. На медной основе получают многие сплавы с ценными физическими свойствами, из которых основными являются латунь, бронза, томпак и др.
Основным потребителем как первичной, так и вторичной меди является электротехническая промышленность. Вся производимая отечественной промышленностью медь распределяется примерно так:
на изготовление токопроводящих деталей 50%; на производство сплавов на медной основе —40%; все прочие производства — 10%.
Для получения сплавов на медной основе наибольшее распространение получили индукционные канальные электропечи. В этих печах производятся сплавы, температура разливки которых не превышает 1300— 1400° С, так как физические свойства футеровки ограничивают возможность плавки сплавов, требующих более высоких температур.
Для плавки специальных сплавов, имеющих температуру разлива выше 1400° С, используются тигельные индукционные электропечи промышленной и повышенной частоты, а также дуговые печи косвенного нагрева и барабанные электропечи сопротивления. Недостатком дуговых электропечей является несколько повышенный угар металла, вызываемый местным перегревом в зоне электрической дуги.
Поэтому дуговые электропечи имеют ограниченное применение.
Для плавки меди и ее сплавов также применяются электропечи сопротивления барабанного типа. Эти электропечи могут быть использованы для плавки других сплавов цветных металлов с температурой плавления до 1500° С.
Плавка никеля
Никель отличается высокой антикоррозионной стойкостью и пластичностью при механической обработке. В технике он применяется как в чистом виде, так и в сплавах. Практически в настоящее время применяются никелевые сплавы высокого омического сопротивления. Кроме того, никель расходуется на антикоррозионные и художественные покрытия различных деталей.
Плавку никеля и его сплавов проводят в тигельных и канальных электропечах. При этом особое внимание следует обращать на качество футеровки, так как температура плавления никеля равна 1452° С, а разливка его осуществляется при 1550° С.
Канальные электропечи, предназначенные для плавки никеля, должны иметь увеличенное сечение каналов, что объясняется большим удельным электрическим сопротивлением жидкого никеля. Жидкий никель очень интенсивно поглощает газы.
Поэтому для получения качественных сплавов никеля с хромом с наименьшим количество углерода рекомендуется плавки проводить в вакуумных тигельных индукционных электропечах.
Однако до настоящего времени большинство сплавов на основе никеля типа Х15Н60, Х20Н80, ЭИ437, применяемых для нагревательных элементов электропечей сопротивления, выплавляется в обычных электродуговых печах с графитовыми электродами.
Плавка титана
Титан — металл химически активный и тугоплавкий. Он плавится при 1667° С. С повышением температуры титана его химическая активность резко возрастает. Особенную активность он проявляет после перехода в жидкое состояние.
Жидкий титан хорошо взаимодействует с кислыми, основными и нейтральными огнеупорными материалами, применяемыми в настоящее время в металлургии. Поэтому титан и его сплавы в печах с обычной футеровкой практически получать невозможно.
В открытых печах плавить титан нельзя, так как, находясь в жидком состоянии, он быстро окисляется и может полностью сгореть.
Даже в вакууме при температуре, близкой к 2000° С, он хорошо взаимодействует с алюминием и углеродом, образуя карбиды титана, которые способствуют понижению пластичности и ухудшению обрабатываемости в холодном состоянии.
В настоящее время жидкий титан для получения фасонных отливок выплавляют только в вакуумных дуговых печах гарниссажного типа с расходуемым электродом.
Загрузка...
