+7 (495) 999-47-65
litteh-sale@mail.ru
Корзина пуста
Выбрано 0 шт.
на 0 руб.

8.5.2. Индукционные плавильные печи промышленной частоты.

Заявка на звонок Заполните форму:
captcha
Я даю своё согласие на обработку моих персональных данных, в соответствии с Федеральным законом от 27.07.2006 года №152-ФЗ «О персональных данных», на условиях и для целей, определенных Политикой конфиденциальности.
Методичка
Глава 1. ГОРЕНИЕ ТОПЛИВА
Глава 2. МЕТОДЫ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В ТЕПЛОВУЮ
Глава 3. ДВИЖЕНИЕ ГАЗОВ В ПЕЧАХ
Глава 4. ОСНОВЫ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ
Глава 5. ОГНЕУПОРНЫЕ И ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Глава 6. УСТРОЙСТВА ДЛЯ СЖИГАНИЯ ГАЗООБРАЗНОГО И ЖИДКОГО ТОПЛИВА
Глава 7. СПОСОБЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕПЛОВОЙ РАБОТЫ ПЕЧИ
Глава 8. ПЛАВИЛЬНЫЕ ПЕЧИ
Глава 9 НАГРЕВАТЕЛЬНЫЕ ПЕЧИ
Глава 10. СУШИЛЬНЫЕ ПЕЧИ
Использованная литература

  Основные элементы конструкции печей промышленной частоты.

     Каркас печи 5 (рис. 8.25.) может поворачиваться под действием гидравлических цилиндров вокруг оси цапф  2 для слива металла. Индуктор

3 опирается на магнитопроводы 4, представляющие собой пакеты трансформаторной стали. Магнитопроводы служат для замыкания внешнего магнитного поля индуктора и позволяют таким образом избежать нагрева металлоконструкций расположенных рядом с индуктором. Кроме того, с помощью распорных устройств между каркасом печи и индуктором (рис. 8.26) они обеспечивают жёсткость индуктору. Тигель 7 набивной из спекаемых огнеупорных масс закрывается крышкой 1. Подвод воды и тока к индуктору осуществляется гибкими водоохлаждаемыми кабелями и шлангами 6. При замерах температуры, отборе проб и вводе присадок  и удалении шлака плавильщик находится на рабочей площадке печи 8.     

 Индуктор печи промышленной частоты выполняется  из медной трубки фасонного профиля (рис.8.27.). Утолщённая часть тубки, обращенная к оси индуктора, имеет радиальный размер, превышающий глубину проникновения тока в медь индуктора. Между витками индуктора располагают кольца из листового изолятора. Индуктор стягивается вертикальными шпильками, соосность витков обеспечивается регулировочными шпильками  7 (рис.8.26.). Высота индуктора печи обычно превышает высоту глубину ванны металла на 10…20% для обеспечения хорошей электромагнитной связи между индуктором и садкой. Однако с середины ХХ века печи промышленной частоты стали использовать печи с отрицательным вылетом индуктора, т.е. верхние активные витки индуктора располагаются ниже уровня металла  в заполненном  тигле. Охлаждение верхней части тигля в таких печах осуществляется холостыми водоохлаждаемыми витками, не включёнными в колебательный контур. Такая конструкция печи приводит к снижению электрического КПД системы индуктор-садка. В этом легко убедиться, сравнивая 6-ой и 7-ой варианты расчёта электрического КПД (таблица 2.6.). Действительно, уменьшение высоты индуктора по отношению к высоте металла действует аналогично уменьшению коэффициента заполнения индуктора, т.е. уменьшает активное сечение индуктора и увеличивает электрические потери в нём.  Однако отрицательный вылет индуктора позволяет существенно увеличить удельную мощность печи (до 350…400 кВт/т), не превышая допустимой величины мениска свободной поверхности металла. В результате этого сокращается продолжительность плавки и тепловые потери.

    Охлаждение индуктора  обычно секционное. Каждая секция имеет свой вход и выход охлаждающей воды. Это позволяет избежать перегрева охлаждающей воды в индукторе.

Изготовление футеровки печи.

Для изготовления тигля печи применяются футеровочные массы. Наибольшее распространение для плавки чугуна получили кислые футеровочные массы на основе кварцитов. Для футеровки ИТП природные кварциты высушиваются, рассеиваются на фракции и затем смешиваются так, чтобы получить  оптимальную плотность упаковки при уплотнении.    Гранулометрический состав футеровочных масс оказывает существенное влияние на стойкость футеровки. При использовании мелких фракций получают хорошее спекание и плотную футеровку, хорошо противостоящую воздействию металла и шлака. Но при этом толщина сыпучего наружного слоя футеровки быстро уменьшается и увеличивается опасность образования сквозных трещин. При большом количестве крупных фракций плотность футеровки ниже, но сыпучий наружный слой сохраняется дольше. Для футеровки наиболее распространённых  на заводах СНГ 30-тонных тигельных печей используется кварцит следующего зернового состава в %%:

 Зёрна размером свыше 2 мм…………..8…14

 в том числе свыше 3,2 мм не более …..5

 свыше 0,5 до 2 мм………………………37…44

 менее 0,5 мм…………………………….46…51

 в том числе менее 0,1 мм………………27…32.

     Связующим веществом при спекании является порошкообразный гидроксид бора в количестве ≈1%. Влажность футеровочной массы не должна превышать 0,3%.

     Стенки печей ёмкостью до 25 т футеруют целиком набивными массами, в печах большей ёмкости прилегающий к индуктору слой выполняют из огнеупорного кирпича, а остальную часть стенок тигля – из набивной массы.

     Основание подины выполняется из фасонных шамотных кирпичей с плотной подгонкой по стыкам. Затем на внутреннюю поверхность индуктора наносят слой кварцитовой обмазки толщиной 10мм, который после высыхания оклеивают листами теплоизоляционного материала. Уплотнение футеровочной массы производят слоями 70…300мм. После уплотнения подины на неё устанавливают металлический шаблон и в зазор между шаблоном и обмазкой индуктора засыпают огнеупорную массу. После уплотнения трамбовкой первого слоя его поверхность разрыхляют, засыпают и уплотняют новую порцию огнеупорной массы. Для получения высококачественной набивки высота шаблона не должна превышать 600мм, поэтому для печей большой ёмкости шаблон тигля состоит из нескольких частей, устанавливаемых друг на друга последовательно по мере набивки тигля.

     Верхняя часть тигля выполняется из фасонного кирпича и огнеупорных паст.

     Спекание футеровки производится путём разогрева литого шаблона вихревыми токами при включении печи по определенному режиму, указанному в инструкции по эксплуатации печи. В конце спекания шаблон и загруженная шихта расплавляются.

Стойкость кварцитовой футеровки  составляет обычно 2…3 месяца.

     Нейтральная футеровка для ИЧТ содержит около 70% Al2O3  и 27% SiO2. В  качестве связующего вещества применяют гидроксид бора. При нейтральной футеровке практически отсутствует пригар кремния, а угар марганца и хрома в 1,5 раза ниже, чем в кислой печи. Нейтральная футеровка имеет бóльшую прочность, термостойкость, огнеупорность, но в связи с высокой стоимостью и дефицитностью она применяется значительно реже кварцитовой.

     Замена футеровки крупных печей обычно происходит в течение нескольких суток. Значительная часть этого времени уходит на охлаждение старой футеровки печи, перед тем как её разрушить отбойными молотками.         Зарубежные фирмы разработали методы быстрой замены футеровки индукционных тигельных печей.  После слива металла печь поворачивают на 90ои гидроцилиндром выталкивают блок изношенной футеровки целиком.

Для успешного выполнения этой операции предусмотрены следующие мероприятия:

- подовая часть футеровки выполнена в бетонном кольце с конусностью  порядка 10о расширяющейся к верху;

- внутренняя поверхность индуктора имеет облицовку, расширяющуюся к верху с конусностью 1,2…1,5 % от диаметра;

- перед набивкой футеровки облицовку индуктора оклеивают лентами из комбинированной фольги (материал cogemicanite);

- установка печи комплектуется гидравлическим устройством для выдавливания тигля, которое храниться в специально предусмотренном  отсеке вблизи рабочей площадки печи.

           Схема симметрирования. Печи промышленной частоты представляют собой однофазную нагрузку мощностью до 18МВт. Подключение такой нагрузки к трёхфазной цеховой сети должно осуществляться по схеме симметрирования во избежание перекоса фаз сети. Простейшая система симметрирования (рис. 8.28.) включает в себя дроссель и конденсаторную батарею.

Если контур печи настроен в резонанс (cosφп =1), то при правильном подборе величин ёмкости и индуктивности  мощность печи  Рпечи распределяется равномерно на три фазы сети  Рсим.

      Контроль состояния футеровки. Разрушение футеровки индукционных тигельных печей может привести  к самым тяжким последствиям.  В лучшем случае металл уходит через повреждение в днище печи в аварийный приямок. При разрушении стенки тигля металл проникает к индуктору, замыкает соседние витки, что приводит к проплавлению трубки индуктора и попаданию воды под расплавленный металл. Это,  в свою очередь, может привести  к взрывному парообразованию. Поэтому при эксплуатации индукционных печей необходим постоянный контроль состояния футеровки.

           Инструкции по эксплуатации печей предусматривают тщательный визуальный контроль состояния тигля после каждого слива металла. Однако этот контроль не достаточно эффективен особенно при плавке с болотом. Поэтому все печи оснащены устройствами контроля состояния футеровки. Принцип действия этих  устройств основан на контроле электрического сопротивления футеровки печи (рис.8.29.) или электротехнических характериcтик печи (индуктивности, cosφ и т.п.).

Рис. 8.29. Электрическая схема контроля состояния футеровки по изменению тока утечки. 1 – проволочные электроды; 2 – к устройству контроля футеровки; 3 – индуктор; 4 - теплоизоляционный материал.

         Контроль электрического сопротивления футеровки осуществляется измерением тока утечки между расплавленным металлом и боковым электродами 1, прикреплёнными к листовому теплоизоляционному материалу 4.

         В начале плавильной кампании наблюдается повышенное значение тока утечки. В дальнейшем по мере просушки и спекания набивного тигля, ток утечки понижается до минимального значения. В процессе эксплуатации печи сопротивление футеровки вследствие износа падает, а ток утечки увеличивается. Опытным путём устанавливают величину тока утечки соответствующую максимально допустимому износу футеровки. При достижении этой величины срабатывает звуковая и световая сигнализация.

         Состояние футеровки печи часто оценивают по величине ёмкости конденсаторов необходимых для настройки контура печи в резонанс на режиме перегрева металла. Известно, что по мере уменьшения толщины футеровки ёмкость конденсаторов увеличивается. Экспериментально устанавливают величину этого параметра, соответствующую максимально допустимому износу футеровки. При достижении этого значения включается сигнализация.

         Однако при локальном разрушении футеровки контролируемые параметры  (ток утечки или ёмкость конденсаторов) могут оставаться в пределах допустимых значений, но опасность ухода металла при этом будет вполне реальной. Поэтому современные средства контроля отслеживают не только абсолютное значение контролируемого параметра, но и резкие изменения его величины.