Для нагрева и плавки железной руды и металлов сталелитейная промышленность применяет различные типы печей для переработки металла. По виду применяемого топлива индукционные печи бывают – пламенные, к ним относятся мартеновские, доменные, шахтные, газовые тигельные, и печи для плавки металла с электрическим нагревом. Электропечи имеют классификацию, которая зависит от метода конвертации электрической энергии в тепловую. Одним из таких методов является плавка металлов в среде индуктивного магнитного поля.
Устройство и принцип работы индукционных печей
Впервые, свойство индуктивного нагрева было описано уравнением Максвелла, а затем разработано на практике английским физиком Майклом Фарадеем. Пионерами постройки индуктивных плавильных печей были англичане, в 1890 году была возведена ИП печь, но из-за отсутствия мощных источников электроэнергии не имели широкого распространения.
Вначале ΧΧ века происходит скачок индустрии, появляются мощные генераторы электроэнергии с токами высокой частоты, которые смогли полностью обеспечивать все параметры индукционных печей.
Конструкция индукционного нагревателя представляет собой многовитковую катушку цилиндрической формы, которая называется индуктором, через него пропускается электрическое напряжение переменного тока, вследствие чего возникают магнитные поля, возбуждающие вихревые токи.
Во внутреннее пространство индуктора помещается сосуд, или емкость, в которой находится металл или руда. Под воздействием магнитного поля и вихревых токов в металле повышается сопротивление, что по всем законам физики вызывает его нагрев и за счет этого происходит процесс плавки.
Мощность индукционных плавильных печей зависит от величины подаваемого напряжения и частоты электрического тока. Эта зависимость применяется в типах индукционных печей – нагревательные установки для термической обработки и плавильные печи.
Особенности применения индуктивных нагревателей
Конструктивная схема индуктивных печей имеет свои особенности, которых нет в других конструкциях печей.
- Передача электрической энергии к нагреваемому объекту происходит без контакта с электроустановкой.
- Выделение тепла происходит непосредственно в месте нагрева, что позволяет максимально использовать энергию образующегося тепла.
- Высокая скорость нагрева объекта, помещенного в индуктор.
Индукционные печи для плавки металлов значительно меньше потребляют электроэнергию. Так как этот метод нагрева происходит непосредственно в среде металла, это позволяет получать их сплавы различных марок и свойств фактически не имеющих примесей и получать отливки равномерные по химическому составу.
В индукционных печах можно плавить различные металлы, это стали различных марок, высококачественный чугун, цветные металлы.
Особенность конструкции ИП нагревателей, это малая масса футеровки индукционной печи по сравнению с массой металла, в связи, с чем снижается тепловая энергия печи, позволяет производить плавку периодически, что исключается в печах других конструкций.
К недостаткам индукционных печей можно отнести следующие факторы:
- дорогое и сложное в изготовление электрическое оборудование;
- наличие «холодных» шлаков, которые затрудняют процесс рафинации металла, этот метод термообработки используется при изготовлении высококачественных сталей.
- от резкого перепада температур, низкая долговечность футеровки.
Применение индукционных нагревательных печей позволяет автоматизировать процессы плавки, получать высоко легирующие металлы, обеспечивать хорошие условия труда для обслуживающего персонала. К тому же максимально снижается загрязнение окружающей среды.
