Тигельная печь

Тигельная печь – установка, повсеместно применяемая в металлургии, а также в процессе разработки бытовой техники и других промышленных областях. В основе агрегатов данного типа лежит принцип обмена энергией.

Индукционный нагрев, выполняемый оборудованием, подходит для работы с газами, шлаками, металлами и другими материалами. Популярность печей, оснащенных индуктором, обусловлена их производительностью, высокими показателями КПД, простотой эксплуатации, а также множеством других выдающихся характеристик.

Индукционная тигельная печь: принцип работы и разновидности

При запуске современного оборудования данного типа установка начинает процесс нагрева металлов и мелкой шихты, благодаря эксплуатации свойств вихревых токов. Для их создания используется специально предусмотренный индуктор, состоящий из катушки и нескольких витков проводов большого поперечного сечения. К основному функциональному элементу подводится сеть питания, после чего в индукторе определяется магнитное поле, впоследствии пронизывающее внутреннее пространство. Если поместить какой-то материал в эту емкость, возникают вихревые токи, отвечающие за интенсивный нагрев.

Если в рабочий отсек индуктора помещается вода – она доводится до кипения, а масса металла начинает плавиться, если будет достигнута необходимая температура. По данному принципу оборудование разделяется на несколько типов – без магнитопровода и с магнитопроводом. Однако это упрощенная классификация агрегатов, а, чтобы убедиться, что индукционная тигельная печь будет полноценно выполнять свои функции, необходимо ответственно подойти к выбору и рассмотреть другие характеристики.

По частоте питающего тока системы можно разделить на 4 категории.

  • Функционирующие на частоте 50 Гц и питающиеся от сети. При существенной мощности, установки оборудуются специальными симметрирующими устройствами.
  • Работающие в пределах частоты 150Гц-250Гц, питающиеся от статических умножителей.
  • Работающие на частотах 500Гц-10000Гц с питанием от машинных или вентильных частотных преобразователей.
  • Высокочастотные агрегаты, в качестве источников питания которых используется ламповый генератор.

Мощность индукционной тигельной печи, частоты, мощность преобразователя (кВт), габариты – основные характеристики оборудования, на которые необходимо обращать особое внимание.

Конструкция индукционной тигельной печи

С каждым годом технологии идут вперед, даже самые сложные установки приобретают новые формы и становятся более простыми в эксплуатации. Для выполнения поставленных задач определенный набор деталей должны иметь любые агрегаты, в том числе и индукционные тигельные печи. Нормы регламентируют только эксплуатационные характеристики оборудования, а все особенности напрямую зависят от принципов производителя.

Несмотря на различия между моделями установок, изготовленных разными компаниями, конструкция тигельной печи любой марки включает в себя тигли, генератор, трубки из меди на базе каркаса, а также ряд других деталей.

  • Корпус с электромагнитным или ферромагнитным экраном. Данный элемент выступает в качестве основы установки и объединяет ее элементы в единое целое. Чтоб снизить потери тока в процессе эксплуатации оборудования, корпусы создаются из немагнитных материалов. В агрегатах низкой мощности может использоваться не только металл типа меди, но также асбоцемент и древесина, соединяемые между собой латунными накладками и шпильками. Конкретный материал определяется в соответствии с особенностями оборудования.
  • Индуктор. Данный конструкционный элемент тигельных печей создается из медной трубки и используется для создания переменного поля, индуцирующего ток в ходе нагрева материала. В процессе плавления через деталь проходят тепловые потоки от сырья. Чтобы предотвратить перегрев индуктора и не допустить его выход из строя, производители используют водяное охлаждение. Такой принцип позволяет снизить уровень электрических потерь в процессе плавки металлов, обеспечив электроизоляцию работы агрегата.
  • Огнеупорная футеровка. Данный элемент индукционной тигельной печи состоит из подины, выступающей в роли основания, леточной керамики, воротника, крышки, а также тигля, который и образует плавильное пространство. Деталь является сменным комплектующим – кислые футеровки способны выдержать от 80 до 100 плавок.

Для выполнения бытовых задач нередко используются самодельные печи с тиглем, однако такие установки не соответствуют нормативам безопасности, служат короткий срок, могут спровоцировать возгорание или привести к другим негативным последствиям. Чтобы избежать подобного исхода, следует эксплуатировать только сертифицированное оборудование на базе надежного тигля, в конструкции которого лежит футеровка, прошедшее жесткие испытания надежности, безопасности, долговечности и эффективности. Конструкция печи предусматривает наличие сердечника, имеются футеровки, а тигель находится в полости индуктора.

Достоинства индукционных тигельных печей

Современные индукционные тигельные печи востребованы в различных областях промышленности, за счет множества выдающихся характеристик, и в первую очередь эффективности плавки.

  • Оборудование выделяет энергию в загрузке, за счет чего нет необходимости в использовании дополнительных промежуточных элементов, которые бы осуществляли нагрев.
  • Расправ в тигле интенсивно циркулирует, благодаря чему выполняется быстрое плавление отходов, мелкой шихты, а по всему объему емкости температура выравнивается, за счет чего предотвращается появление местных перегревов. Данная особенность оборудования дает возможность получения сплавов, имеющих однородный химический состав.
  • При любом давлении в восстановительных, окислительных и нейтральных тигельных печах можно создавать определенные показатели атмосферы.
  • Тигельные индукционные агрегаты отличаются высокой производительностью, которая обеспечивается за счет высоких значений удельной мощности, даже если оборудование работает на средних частотах.
  • После проведения плавления при помощи индукционных агрегатов, оснащенных тиглем, конструкция позволяет полностью слить весь объем сплавов металла.
  • Низкие показатели массы футеровки, за счет которых обеспечиваются оптимальные условия для снижения тепловой инерции. Благодаря данной характеристике, вакуумные печи, в основе которых лежит тигель, отлично подходят, в особенности, если плавка проводится с перерывами, а также при частых переходах от одного материала к другому.
  • Печи этого типа отличаются высокими показателями таких характеристик, как активная мощность (кВт) и КПД, удобством и простотой обслуживания, эксплуатации и управления. Кроме того, предусмотрен широкий спектр возможностей для автоматизации и механизации процесса.
  • Минимальные показатели загрязнения атмосферы, безопасность и гигиеничность процесса плавления, который выполняет индукционная тигельная печь.

В числе недостатков оборудования можно выделить невысокую температуру шлаков, которые используются для обработки зеркала расплава, а также малую устойчивость футеровки, даже при резких перепадах градусов. Несмотря на наличие «минусов», индукционные тигельные печи являются лучшим вариантом для решения множества задач, с которыми связана плавка металла.

Как правильно установить оборудование?

Перед монтажом печи очень важно провести грамотную проектировку, потому как агрегат должен не только обеспечивать простоту и удобство выполнения поставленных задач, но и требовать минимальных затрат энергии. В частности, высота площадки должна предусматривать возможность подведения разливочного ковша под носок, именно поэтому ее необходимо поднять над полом. Отдельно важно убедиться, что содержание механических примесей в подведенной охлаждающей воде не должно превышать 80 г/м³

Чтобы уменьшить электрические потери в печах, важно разместить преобразователь в конденсаторную батарею неподалеку от оборудования. Важнейшие конструкционные элементы устанавливаются в внутри камеры (подстанции), отделенной от плавильного отсека не просто обычной перегородкой, а капитальной стеной.