Induktionsöfen - das Funktionsprinzip eines Induktionsofens. Labor-Induktionsöfen, Industrieöfen. Vakuumofen: Lichtbogenofen, Induktionsofen, thermischer Vakuumofen und Wasserstoffofen

Vakuum-Induktionsöfen (VIP) sind zum Schmelzen und Veredeln von hochlegierten Stählen, Hochtemperatur- und Präzisionslegierungen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt so konzipiert, dass beim Schmelzen ein Restdruck von 10-1-10-2 Pa aufrechterhalten wird. VIPs arbeiten mit Abfällen ihrer eigenen metallurgischen Produktion und reinigen Metallmaterialien... Große VIPs verwenden manchmal ein flüssiges Zwischenprodukt, das in anderen Einheiten (normalerweise EAF) erschmolzen wurde, anstelle einer festen Füllung. Gegenüber anderen Schmelzanlagen für die spezielle Elektrometallurgie hat VIP folgende Vorteile:

1) flüssiges Metall kann sein lange Zeit im Vakuum standhalten. Dies ermöglicht eine Tiefenentgasung, Desoxidation und Reinigung von Stahl von nichtmetallischen Einschlüssen und Verunreinigungen von Nichteisenmetallen;

2) Sie können jede komplexe Software riechen chemische Zusammensetzung Stähle und Legierungen, das Vorhandensein einer elektromagnetischen Vermischung des Metalls schafft günstige Bedingungen für die schnelle Auflösung von Legierungszusätzen;

3) Einfachheit der Leistungsregelung und Energiedosierung sorgt für eine schnelle Metallüberhitzung auf das erforderliche Niveau mit hoher Genauigkeit.

Zu den Nachteilen von VIP zählen: Kontamination des Metalls durch das Material des Tiegels, kalte Schlacken, geringer Widerstand des Tiegels (20-50 Anläufe in Industrieöfen).

Der elektrische Wirkungsgrad eines Vakuum-Induktionsofens beim Schmelzen von Stählen beträgt s = 0,7 h0,8.

In Tiegelinduktionsöfen, zu denen der VIP gehört, kommt es aufgrund elektrodynamischer Kräfte zu einer natürlichen Zirkulation der Metallschmelze. Die Zirkulation des Metalls tritt auf, wenn die im flüssigen Metall fließenden Wirbelströme mit dem Induktorstrom wechselwirken.Die resultierende Kraft, die vom Induktor auf das Metall gerichtet ist, fällt auf den mittleren Teil des Tiegels. Dies führt zum Auftreten des sogenannten Doppelkreislaufs in der Schmelze, wenn die Schmelze im oberen Teil des Bades nach oben und im unteren Teil nach unten gedrückt wird, wodurch unabhängige Konturen der Metallbewegung gebildet werden (Abb. 55 , ein). Dadurch erhebt sich im Zentrum des Tiegels die Metalloberfläche und bildet einen konvexen Meniskus.

Positiv wirkt sich das intensive Rühren des Metalls aus, das die Auflösung von Legierungszusätzen beschleunigt und die Temperatur im Badvolumen nivelliert. Das Vorhandensein eines Meniskus weist auf unerwünschte Phänomene hin, da sich die Schlacke an die Wände des Tiegels bewegt, was zu einer beschleunigten Erosion seiner Auskleidung beiträgt und in der Mitte das Metall freiliegt, was zu einem erhöhten Wärmeverlust und einer Verschlechterung von die Bedingungen für die Reaktion zwischen der Schlacke und dem Metall. Die Rührwirkung des Metalls nimmt mit abnehmender Frequenz zu und mit Übergang zu höheren Frequenzen ab.

Vakuumstromversorgung Induktionsöfen von maschinellen Hochfrequenzgeneratoren durchgeführt. Thyristor-Frequenzumrichter und Lampengeneratoren (eingesetzt in Laboröfen). Effizienz Maschinengeneratoren beträgt 70-85%, Röhre 50-70%, Thyristorwandler 90-95%.

Konstruktionsmerkmale von Vakuuminduktionsschmelzöfen

Nach dem Funktionsprinzip werden Vakuuminduktionsöfen (VIP) in zwei Typen unterteilt - Chargen- und halbkontinuierlicher Betrieb.

Öfen periodische Aktion haben eine Vakuumkammer, in der nach dem Evakuieren der Luft das Metall geschmolzen und dann in eine Form oder Form gegossen wird. Nach dem Gießen des Metalls wird der Ofen drucklos gemacht, um die Kokille zu entfernen, den Tiegel zu inspizieren und zu reparieren und die Charge zu laden. In diesem Fall wird entweder der Gehäusedeckel seitlich eingefahren oder der Gehäusedeckel abgenommen oder das Gehäuse eingefahren Vakuumkammer... Nach Entnahme des Barrens, Reinigung des Tiegels und Einbringen einer neuen Charge in den Tiegel wird eine leere Form in die Vakuumkammer eingebaut, der Ofen geschlossen, Luft evakuiert und das nächste Schmelzen beginnt.

Halbkontinuierliche Öfen haben drei Vakuumkammern: Schmelzen, Laden und Gießen. Manchmal wird die Gießkammer durch eine Formkammer ersetzt. Dann wird das Metall in eine Schmelzkammer gegossen. Die Beschickungs- und Gießkammern (oder Formkammern) sind durch Schieber von der Schmelzkammer getrennt. Dadurch ist es möglich, in einem Ofen ohne Druckentlastung nicht eine Schmelze, sondern eine Reihe von Schmelzen durchzuführen, deren Anzahl durch den Widerstand der Tiegelauskleidung bestimmt wird (eine Tiegelkampagne).

In halbkontinuierlichen Öfen wird aufgrund des Vorhandenseins von Schleusentoren gleichzeitig mit dem Metallschmelzen im Vakuum in der Schmelzkammer ein Korb mit einer neuen Charge in der Beschickungskammer bei Atmosphärendruck installiert. In der Gießkammer werden gleichzeitig die Formen mit dem darin eingegossenen Metall herausgenommen und die Formen zum Gießen installiert. Beschickungs- und Gießkammer sind getrennt von Außenumgebung Tore vom Typ technologische Tore. Nachdem alle notwendigen Arbeiten durchgeführt wurden, werden die Beschickungs- und Gießkammern mit Toren verschlossen und die Luft aus ihnen evakuiert. Halbkontinuierliche Öfen haben sich aufgrund einer Reihe von Vorteilen gegenüber Kammeröfen weit verbreitet - höhere Produktivität durch das Fehlen von Luftpumpen aus der Schmelzkammer vor jedem Schmelzen, höhere Tiegelhaltbarkeit durch eine Verringerung der periodischen Abkühlung und Erwärmung während der Druckentlastung des Schmelzkammer, Wegfall der Zeit zum Abkühlen von Formen oder Formen vor deren Entnahme aus der Schmelzkammer, Reduzierung der Metalloxidation und Kontamination durch Lufteintritt in die Schmelzkammer.

In Abb. 7.

Schema eines Vakuum-Induktions-Elektroofens ISV-2.5NI mit halbkontinuierlichem Betrieb mit einer Kapazität von 2,5 Tonnen, entworfen von VNIIETO

Der Ofen besteht aus einer Schmelzkammer 1 mit zylindrischem Teil 8, darin befindet sich ein Induktor mit einem Tiegel 2 ... Der Backofen wird durch einen Kettenmechanismus gekippt 3. Ladekammer 7 , in dem sich der selbstentleerende Korb befindet 5 , vakuumdicht vom Schmelzraum getrennt 4. Korb mit Ladung 5 bewegt sich mit einem Seilmechanismus 6. Der Ofen ist mit einem achtteiligen Spender ausgestattet 9 zum Einfüllen in den Tiegel beim Schmelzen von Desoxidationsmitteln und Legierungszusätzen. Um die Wartung des Ofens zu erleichtern, ist außerhalb des oberen Teils des Gehäuses eine Plattform installiert. 10. Der Tiegel wird mit einem Brecheisen gereinigt 11, befindet sich auf einer leeren Abdeckung 12. Formkammer 13 rechteckige Form ist durch eine Vakuumdichtung mit der Schmelzkammer verbunden. Neben der Formkammer ist ein spezieller Ständer installiert, der "für die Installation eines Wagens mit Formen" ausgelegt ist 14 vor dem Einrollen in die Schmelzkammer und nach dem Ausrollen aus dem Ofen. Der Ofen ist mit einem selbstfahrenden Wagen ausgestattet 15 die Abdeckung zurückrollen 16 Schmelzkammer 1. Die Formen zwischen Schmelzkammer und Formkammer werden auf einem Wagen mit einer durch einen elektrischen Antrieb angetriebenen Mechanik bewegt. Das Vakuumsystem ist mit Vorvakuum- und Booster-Pumpen ausgestattet, die Luft aus Schmelzkammer, Beschickungskammer, Formkammer und Dosierer pumpen.

Vakuumeinheiten sind in Industrien, in denen es erforderlich ist, Metalle und Legierungen zu schmelzen, unersetzliche Geräte und versorgen sie mit hochgradig Reinigung. Die abgedichtete Vakuumkammer verhindert das Eindringen von Verunreinigungen und Fremdgasen. Auf diese Weise können Sie Produkte ohne Verunreinigungen und Oxidationen erhalten. Wenn Sie einen Vakuum-Induktionsofen in Moskau kaufen möchten, können Sie ihn bei uns bestellen.

Funktionsprinzip des Vakuuminduktionsofens

Der Vakuumofen vom Induktionstyp ist mit einem Tiegel ausgestattet, in dem das Metall geschmolzen wird. Nach dem Funktionsprinzip werden diese Produkte in halbkontinuierliche und periodische unterteilt. Die halbkontinuierliche Vakuumeinheit ermöglicht die Durchführung mehrerer Erwärmungen, ohne das Gehäuse zu öffnen. Bei Geräten vom Chargentyp wird die Kammer nach jedem Schmelzen drucklos gemacht.

Die Vakuumkammer, in der der Schmelzprozess stattfindet, ist abgedichtet, wodurch absolut reine Produkte erhalten werden können. Das Metall oxidiert während der Verarbeitung nicht, da kein Sauerstoff vorhanden ist, Fremdpartikel gelangen nicht hinein. Hält den erforderlichen Druck aufrecht, evakuiert Luft aus der Vakuumpumpe, mit der das Gerät ausgestattet ist.

Infrarotöfen haben eine Reihe von Unterschieden zu anderen Gerätetypen:

• die Verwendung jeglichen Materials ist erlaubt: Schrott, Stücke, Briketts;
• flüssiges Metall kann im Vakuum sein lange Zeit;
• während des Schmelzprozesses ist es möglich, die chemische Zusammensetzung und Temperatur der Legierung zu kontrollieren, zu ändern;
• kann verwendet werden verschiedene Wege Raffination und Desoxidation während des Schmelzens.

Mit dieser Vakuumeinheit können hitzebeständige, hitzebeständige Präzisionslegierungen, Edelstahl geschmolzen werden.

Vorteile von Dana Engineering

Der Kauf von vorgefertigten Vakuum-Induktionsöfen oder die Bestellung ihrer Herstellung nach einem exklusiven Projekt bei Dana Engineering in Moskau bietet mehrere Vorteile:

• tadellose Qualität und Haltbarkeit der Ausrüstung;
• prompte Ausführung der Bestellung;
• moderate Produktionskosten.

In unserem Unternehmen arbeiten erfahrene hochqualifizierte Fachkräfte. Sie besitzen eine Reihe von Innovationen, die die Effizienz und Wirtschaftlichkeit von Anlagen erhöht haben. Während unserer Arbeit haben wir zuverlässige Beziehungen zu die besten hersteller Komponenten. Das Konstruktionsbüro befindet sich auf dem Territorium des Unternehmens, sodass Sie Projekte schnell entwickeln und umsetzen können.

Verkauf und Kosten von Vakuuminduktionsöfen

Für diejenigen, die die zukünftigen Kosten eines Vakuum-Induktionsofens im Voraus bestimmen möchten, ist der Preis für Standardausführungen in der Preisliste angegeben. Die Kosten für Geräte, die nach den exklusiven Projekten des Kunden hergestellt werden, werden individuell berechnet. Es besteht aus mehreren Faktoren: Ofentyp, Abmessungen, Material der Kammer und des Tiegels, Zusatzgeräte.

Der Körper der Vakuumkammer des Induktionsofens: zweilagig, wassergekühlt, aus SUS304-Spezialstahl. Die Vakuumversiegelung wird durch einen "O"-förmigen Ring gewährleistet. Der Korpus ist mit einer Wasserkühlung ausgestattet (verhindert das Altern des „O“-förmigen Rings). Am Körper der Vakuumkammer befindet sich eine Anschlussleitung des Vakuumsystems. Das Innere der Feuerstelle ist mit einer Gießplattform oder -öffnung ausgestattet. Beim Gießen wird der Ofen durch einen außerhalb der Kammer befindlichen Antrieb gedreht.

Der Induktor des Vakuumofens besteht aus hochwertigem wassergekühltem TU1 sauerstofffreiem Elektrokupfer. Verwendet wurde der Induktor der deutschen Firma Leybold.

Vakuum-Induktionsofendeckel: doppellagig wassergekühlt, Innenwand aus Spezialstahl SUS304. Der Ofendeckel ist mit einer Wasserkühlung, einem Sichtfenster und einer Absperreinheit ausgestattet.

Der Ofen ist mit einem leistungsstarken Mittelfrequenz-Thyristor-Leistungswandler ausgestattet, der auf der Basis von Thyristoren der neuen Generation, Hochgeschwindigkeits-Strom- und Spannungssensoren entwickelt wurde und eine hohe Zuverlässigkeit, Störfestigkeit und Vielseitigkeit gewährleistet.

Das Wasserkühlsystem des Vakuumofens gliedert sich in drei Teile: das Kühlsystem des Mittelfrequenzumrichters, das Kühlsystem des Ofenkörpers, den Induktor und das Vakuumsystem.

Das Vakuumsystem besteht normalerweise aus einer mechanischen Pumpe mit einem elektromagnetischen pneumatischen Differenzdruckventil (verhindert Ölaustritt Vakuumpumpe), Wälzkolbenpumpe, Druckerhöhungspumpe, pneumatische Ventile, Luftzufuhrventil, Entlüftungsventil, Vakuumleitung, Wellrohre.

Das Vakuumniveau wird mit einem digitalen Kombi-Vakuummeter gemessen. Es verwendet fortschrittliche Helium-Druckabbausensoren, um das Druckanstiegsverhältnis zu messen, was eine zuverlässige und genaue Leistung gewährleistet.

Zum Anschluss der Pumpen und der Vakuumleitung eine Schnellverbindung mit Metall Wellrohre(reduziert Vibrationen). Das Vakuumniveau wird mit einem digitalen Vakuummeter gemessen.

MAGMATEX verwendet fortschrittliche Helium-Druckentlastungssensoren, um das Druckanstiegsverhältnis zu messen, um eine zuverlässige und genaue Leistung zu gewährleisten.

Prinzip Induktionsheizung ist Energie umzuwandeln elektromagnetisches Feld von dem elektrisch leitfähigen erhitzten Objekt in Wärmeenergie absorbiert.

In Induktionserwärmungsanlagen wird ein elektromagnetisches Feld durch einen Induktor erzeugt, der eine zylindrische Spule mit mehreren Windungen (Magnetspule) ist. Durch die Induktivität wird ein elektrischer Wechselstrom geleitet, wodurch um die Induktivität herum ein zeitlich veränderliches magnetisches Wechselfeld entsteht. Dies ist die erste Umwandlung der Energie eines elektromagnetischen Feldes, die durch die erste Gleichung von Maxwell beschrieben wird.

Das zu erwärmende Objekt wird in den Induktor oder daneben gelegt. Der vom Induktor erzeugte zeitlich veränderliche Fluss des magnetischen Induktionsvektors durchdringt das erhitzte Objekt und induziert elektrisches Feld. Elektrische Leitungen dieses Feldes liegen in einer Ebene senkrecht zur Richtung des magnetischen Flusses und sind geschlossen, dh das elektrische Feld im erwärmten Objekt hat Wirbelcharakter. Unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes entstehen nach dem Ohmschen Gesetz Leitungsströme (Wirbelströme). Dies ist die zweite Transformation der Energie des elektromagnetischen Feldes, die durch die zweite Maxwell-Gleichung beschrieben wird.

In einem beheizten Objekt wird die Energie des induzierten elektrischen Wechselfeldes irreversibel in Wärme umgewandelt. Diese thermische Dissipation von Energie, die zu einer Erwärmung des Objekts führt, wird durch das Vorhandensein von Leitungsströmen (Wirbelströmen) bestimmt. Dies ist die dritte Umwandlung der Energie des elektromagnetischen Feldes, und das Energieverhältnis dieser Umwandlung wird durch das Lenz-Joule-Gesetz beschrieben.

Die beschriebenen Umwandlungen der Energie des elektromagnetischen Feldes machen es möglich:
1) die elektrische Energie des Induktors auf das erhitzte Objekt übertragen, ohne auf Kontakte zurückzugreifen (im Gegensatz zu Widerstandsöfen)
2) Wärme direkt im beheizten Objekt abzugeben (der sogenannte "Ofen mit interner Wärmequelle" in der Terminologie von Prof. N.V. Öfen mit externe Quelle Heizung").

Die Größe der elektrischen Feldstärke im beheizten Objekt wird von zwei Faktoren beeinflusst: der Größe des magnetischen Flusses, dh der Anzahl der magnetischen Kraftlinien, die das Objekt durchdringen (oder an dem beheizten Objekt anhaften) und die Frequenz der Zufuhr Strom, dh die Frequenz der (zeitlichen) Änderungen des magnetischen Flusses, der an das erhitzte Objekt gekoppelt ist.

Dadurch können zwei Arten von Induktionserwärmungsanlagen realisiert werden, die sich sowohl im Aufbau als auch in der Ausführung unterscheiden Betriebseigenschaften: hülsenlose und hülsenlose Induktionsmaschinen.

Nach dem technologischen Zweck werden Induktionserwärmungsanlagen unterteilt in Schmelzöfen zum Schmelzen von Metallen und Erwärmungsanlagen für Wärmebehandlung(Abschrecken, Anlassen), zum Durchwärmen von Werkstücken vor der plastischen Verformung (Schmieden, Stanzen), zum Schweißen, Löten und Auftragen, zur chemisch-thermischen Behandlung von Produkten usw.

Nach der Änderungshäufigkeit des Stroms, der die Induktionserwärmungsanlage versorgt, werden sie unterschieden:
1) Anlagen mit Industriefrequenz (50 Hz), die direkt vom Netz oder über Abspanntransformatoren gespeist werden;
2) Anlagen mit erhöhter Frequenz (500-10000 Hz), die von elektrischen Maschinen oder Halbleiter-Frequenzumrichtern gespeist werden;
3) Hochfrequenzanlagen (ab 66.000-440.000 Hz), die von elektronischen Röhrengeneratoren gespeist werden.

Kerninduktionsheizgeräte

In einem Schmelzofen (Bild 1) wird ein zylindrischer Multiturn-Induktor aus einem profilierten Kupferrohr auf einen geschlossenen Kern aus Elektroblech (Blechdicke 0,5 mm) aufgeschoben. Um den Induktor wird eine feuerfeste Keramikauskleidung mit schmalem Ringkanal (horizontal oder vertikal) gelegt, in der sich das flüssige Metall befindet. Voraussetzung der Arbeit ist ein geschlossener elektrisch leitender Ring. Daher ist es unmöglich, einzelne Teile zu schmelzen hartes Metall in einem solchen Ofen. Zum Starten des Ofens ist es erforderlich, den Kanal mit einem Teil des Flüssigmetalls aus einem anderen Ofen zu füllen oder einen Teil des Flüssigmetalls aus der vorherigen Schmelze zu belassen (Restkapazität des Ofens).

Abb. 1. Schema eines Induktionskanalofens: 1 - Indikator; 2 - Metall; 3 - Kanal; 4 - Magnetkreis; F der Hauptmagnetfluss ist; Ф 1р und Ф 2р - magnetische Streuflüsse; U 1 und I 1 - Spannung und Strom im Induktorkreis; I 2 - Leitungsstrom im Metall

Im Stahlmagnetkern des Induktionskanalofens wird ein großer Arbeitsmagnetfluss geschlossen, und nur ein kleiner Teil des vom Induktor erzeugten Gesamtmagnetflusses wird durch Luft in Form eines Streuflusses geschlossen. Daher arbeiten solche Öfen erfolgreich mit Industriefrequenz (50 Hz).

Aktuell gibt es große Nummer Typen und Ausführungen solcher Öfen, die bei VNIIETO entwickelt wurden (einphasig und mehrphasig mit einem und mehreren Kanälen, mit einem vertikalen und horizontalen geschlossenen Kanal verschiedene Formen). Diese Öfen dienen zum Schmelzen von NE-Metallen und Legierungen mit relativ niedrigem Schmelzpunkt sowie zur Herstellung von hochwertigem Gusseisen. Beim Schmelzen von Gusseisen wird der Ofen entweder als Spardose (Mischer) oder als Schmelzaggregat verwendet. Konstruktionen und technische Eigenschaften moderne Induktionskanalöfen sind in der Fachliteratur angegeben.

Kernlose Induktionserwärmungssysteme

Im Schmelzofen (Abb. 2) befindet sich das zu schmelzende Metall in einem Keramiktiegel in einem zylindrischen Multiturn-Induktor. aus einem Kupferprofilrohr, durch das Kühlwasser geleitet wird. Sie können mehr über das Design des Induktors erfahren.

Das Fehlen eines Stahlkerns führt zu einem starken Anstieg des magnetischen Streuflusses; die Anzahl der magnetischen Kraftlinien, die an dem Metall im Tiegel haften, wird extrem klein sein. Dieser Umstand erfordert eine entsprechende Erhöhung der (zeitlichen) Variationsfrequenz des elektromagnetischen Feldes. Deshalb für effektive Arbeit Induktions-Tiegelöfen müssen mit Strömen von erhöhten, teilweise und Hochfrequenz von geeigneten Stromwandlern. Solche Öfen haben einen sehr geringen Eigenleistungsfaktor (cos φ = 0,03-0,10). Daher ist es erforderlich, Kondensatoren zu verwenden, um Blindleistung (induktive Leistung) zu kompensieren.

Gegenwärtig werden bei VNIIETO mehrere Typen von Tiegelinduktionsöfen in Form entsprechender Größenbereiche (in Bezug auf die Kapazität) mit hoher, erhöhter und industrieller Frequenz zum Schmelzen von Stahl (Typ IST) entwickelt.

Reis. 2. Schema der Vorrichtung eines Induktionstiegelofens: 1 - Induktor; 2 - Metall; 3 - Tiegel (Pfeile zeigen den Verlauf der Flüssigmetallzirkulation als Ergebnis elektrodynamischer Phänomene)

Die Vorteile von Tiegelöfen sind: Wärmeabgabe direkt im Metall, hohe Gleichmäßigkeit des Metalls in chemischer Zusammensetzung und Temperatur, Abwesenheit von Metallverunreinigungsquellen (zusätzlich zur Tiegelauskleidung), einfache Kontrolle und Regulierung der Schmelzprozess, hygienische Arbeitsbedingungen. Darüber hinaus zeichnen sich Tiegelinduktionsöfen aus durch: höhere Produktivität aufgrund hoher spezifischer (pro Einheitskapazität) Heizleistung; die Fähigkeit, eine feste Charge zu schmelzen, ohne Metall aus dem vorherigen Schmelzen zu hinterlassen (im Gegensatz zu Kanalöfen); geringe Masse der Auskleidung im Vergleich zur Masse des Metalls, was die Ansammlung von Wärmeenergie in der Tiegelauskleidung reduziert, die thermische Trägheit des Ofens verringert und Schmelzöfen dieser Art für periodisches Arbeiten mit Schmelzpausen äußerst bequem macht, insbesondere für Formgießereien Anlagenbau; Kompaktheit des Ofens, die es ermöglicht, den Arbeitsraum einfach von der Umgebung zu isolieren und das Schmelzen im Vakuum oder in einem gasförmigen Medium einer bestimmten Zusammensetzung durchzuführen. In der Metallurgie sind daher Vakuum-Induktionstiegelöfen (Typ ISV) weit verbreitet.

Neben den Vorteilen von Induktionstiegelöfen gibt es folgende Nachteile: das Vorhandensein relativ kalter Schlacken (die Temperatur der Schlacke ist niedriger als die Temperatur des Metalls), was die Durchführung von Raffinationsprozessen beim Schmelzen von hoch -Qualitätsstähle; komplexe und teure elektrische Geräte; geringer Widerstand der Auskleidung bei starken Temperaturschwankungen aufgrund der geringen thermischen Trägheit der Tiegelauskleidung und der Erosionswirkung des flüssigen Metalls bei elektrodynamischen Phänomenen. Daher werden solche Öfen zum Umschmelzen von legiertem Abfall verwendet, um den Abfall von Elementen zu reduzieren.

Verweise:
1. Egorov A. V., Morzhin A. F. Elektroöfen (für die Stahlerzeugung). M.: „Metallurgie“, 1975, 352 S.

Der Induktionsofen wird zum Schmelzen von Nichteisen- und Eisenmetallen verwendet. Aggregate dieses Wirkprinzips werden in folgenden Bereichen eingesetzt: vom feinsten Schmuck bis zur industriellen Verhüttung von Metallen in großen Formaten. In diesem Artikel werden die Eigenschaften verschiedener Induktionsöfen erläutert.

Induktionsöfen zum Schmelzen von Metall

Arbeitsprinzip

Die Induktionserwärmung ist das Herzstück des Ofens. Mit anderen Worten, elektrischer Strom erzeugt ein elektromagnetisches Feld und es wird Wärme gewonnen, die großtechnisch genutzt wird. Dieses physikalische Gesetz wird in den letzten Klassen der Allgemeinbildung studiert. Aber das Konzept einer elektrischen Einheit und elektromagnetischen Induktionskesseln sollte nicht verwechselt werden. Obwohl die Grundlage der Arbeit hier und da Strom ist.

Wie kommt es dazu

Der Generator ist an die Quelle angeschlossen Wechselstrom, die es durch den Induktor im Inneren eintritt. Der Kondensator wird verwendet, um einen Schwingkreis zu erzeugen, der auf einer konstanten Betriebsfrequenz basiert, auf die das System abgestimmt ist. Steigt die Spannung im Generator auf 200 V an, erzeugt die Induktivität ein magnetisches Wechselfeld.

Das Schließen des Stromkreises erfolgt meistens durch einen Kern aus einer ferromagnetischen Legierung. Das magnetische Wechselfeld beginnt mit dem Werkstückmaterial zu interagieren und erzeugt einen starken Elektronenstrom. Nach Eintritt in die induktive Wirkung des elektrisch leitenden Elements im System erfolgt verbleibender Stress, die im Kondensator zur Wirbelstrombildung beiträgt. Die Wirbelstromenergie wird in Wärmeenergie des Induktors umgewandelt und auf . erhitzt hohe Temperaturen das gewünschte Metall schmelzen.

Die vom Induktor erzeugte Wärme wird genutzt:

• zum Schmelzen von Weich- und Hartmetallen;
• zum Oberflächenhärten Metallteile(zum Beispiel ein Werkzeug);
• zur thermischen Behandlung bereits produzierter Teile;
• Haushaltsbedarf (Heizen und Kochen).

Kurzbeschreibung verschiedener Öfen

Verschiedene Geräte

Induktionstiegelöfen

Es ist die häufigste Art von Induktionsofen. Besonderheit, der sich von anderen Typen unterscheidet, besteht darin, dass in ihm in Abwesenheit eines Standardkerns ein magnetisches Wechselfeld auftritt. Zylindertiegel im Induktorhohlraum platziert... Der Ofen oder Tiegel besteht aus einem Material, das Feuer perfekt widersteht und an einen elektrischen Wechselstrom angeschlossen ist.

Positive Aspekte

Tiegeleinheiten umfassen auf umweltfreundliche Wärmequellen, Umgebung nicht durch Metallschmelzen verunreinigt.

Nachteile beim Betrieb von Tiegelöfen:

• bei der technologischen Verarbeitung werden Niedertemperaturschlacken verwendet;
• Die hergestellte Auskleidung von Tiegelöfen weist eine geringe Zerstörungsbeständigkeit auf, die sich vor allem bei starken Temperatursprüngen bemerkbar macht.

Die bestehenden Nachteile stellen keine besonderen Schwierigkeiten dar, die Vorteile einer Tiegelinduktionseinheit zum Schmelzen von Metall liegen auf der Hand und haben diese Art von Vorrichtung bei einem breiten Verbraucherkreis beliebt und gefragt gemacht.

Kanalinduktionsschmelzöfen

Dieser Typ hat eine breite Anwendung in der Verhüttung von Nichteisenmetallen gefunden. Effektiv einsetzbar für Kupfer und Kupferlegierungen auf Basis von Messing, Kupfernickel, Bronze. Aluminium, Zink und Legierungen in der Zusammensetzung dieser Metalle werden in Kanaleinheiten aktiv geschmolzen. Der breite Einsatz dieses Ofentyps ist aufgrund der Unmöglichkeit, eine bruchfeste Auskleidung herzustellen, eingeschränkt Innenwände Kameras.

Geschmolzenes Metall in Induktionskanalöfen macht thermische und elektrodynamische Bewegung, die eine konstante Durchmischung der Legierungskomponenten im Ofenbad gewährleistet. Einsatz von Kanalöfen Induktionsprinzip gerechtfertigt, wenn besondere Anforderungen an geschmolzenes Metall und hergestellte Barren gestellt werden. Die Legierungen werden mit hoher Qualität in Bezug auf den Gassättigungskoeffizienten, das Vorhandensein von organischen und synthetischen Verunreinigungen im Metall erhalten.

Kanalinduktionsöfen funktionieren wie ein Mischer und sind darauf ausgelegt, die Zusammensetzung auszugleichen, eine konstante Prozesstemperatur aufrechtzuerhalten und die Geschwindigkeit des Gießens in Formen oder Formen zu wählen. Für jede Legierung und Gusszusammensetzung gibt es Parameter gegen Aufpreis.

Würde

• Die Erwärmung der Legierung erfolgt im unteren Teil, zu dem kein Luftzugang besteht, wodurch die Verdampfung von der auf eine Mindesttemperatur erhitzten oberen Oberfläche reduziert wird;
• Kanalöfen werden als wirtschaftliche Induktionsöfen eingestuft, da das auftretende Schmelzen durch einen geringen Verbrauch an elektrischer Energie bereitgestellt wird;
• der Ofen hat eine hohe nützliche Aktion aufgrund der Verwendung einer geschlossenen Schleife eines Magnetdrahts in der Arbeit;
• Die ständige Zirkulation der Schmelze im Ofen beschleunigt den Schmelzprozess und fördert die gleichmäßige Durchmischung der Legierungsbestandteile.

Nachteile

• die Beständigkeit der Steininnenverkleidung nimmt bei hohen Temperaturen ab;
• Beim Aufschmelzen chemisch aggressiver Legierungen aus Bronze, Zinn und Blei wird die Auskleidung zerstört.
• beim Schmelzen von kontaminierter minderwertiger Ladung kommt es zu einer Verstopfung der Kanäle;
• die Oberflächenschlacke auf dem Bad wird nicht auf eine hohe Temperatur erhitzt, was die Durchführung von Vorgängen zwischen dem Metall und dem Schutzraum sowie das Schmelzen der Späne und des Schrotts verhindert;
• Kanaleinheiten vertragen Arbeitsunterbrechungen nicht gut, was es erforderlich macht, ständig eine erhebliche Menge flüssiger Legierung im Ofenhals zu lagern.

Die vollständige Entfernung des geschmolzenen Metalls aus dem Ofen führt zu seiner schnellen Rissbildung. Aus dem gleichen Grund ist es unmöglich, eine schnelle Umbau von einer Legierung zur anderen, ist es notwendig, mehrere Zwischenheizen, sogenannte Ballastheizen, zu machen.

Induktions-Vakuumöfen

Dieser Typ wird häufig zum Schmelzen von Stählen verwendet. Hohe Qualität und Nickel-, Kobalt- und Eisenlegierungen von hitzebeständiger Qualität. Das Gerät bewältigt erfolgreich das Schmelzen von Nichteisenmetallen. In Vakuumanlagen wird Glas geschmolzen, Teile mit hoher Temperatur behandelt, Einkristalle herstellen.

Der Ofen wird als Hochfrequenzgenerator bezeichnet, der sich in einem von der äußeren Umgebung isolierten Induktor befindet und einen Hochfrequenzstrom durchlässt. Um ein Vakuum zu erzeugen, werden Luftmassen durch Pumpen herausgepumpt. Alle Vorgänge für die Zugabe von Additiven, das Laden der Charge und die Lieferung von Metall werden durch automatische Mechanismen mit elektrischer oder hydraulischer Steuerung ausgeführt. Legierungen mit geringen Verunreinigungen von Sauerstoff, Wasserstoff, Stickstoff und organischen Stoffen werden aus Vakuumöfen gewonnen. Das Ergebnis ist offenen Induktionsöfen weit überlegen.

Hitzebeständiger Stahl aus Vakuumöfen Verwendung in der Werkzeug- und Waffenherstellung... Einige Nickel- und Titanlegierungen, die Nickel und Titan enthalten, sind reaktiv, und es ist problematisch, sie in anderen Arten von Öfen zu erhalten. Vakuumöfen gießen Metall durch Drehen des Tiegels in Innenraum Gehäuse oder Rotation der Kammer mit einem feststehenden Ofen. Einige Modelle haben eine Öffnung im Boden zum Ablassen von Metall in einen installierten Behälter.

Tiegelöfen mit Transistorkonverter

Wird für begrenztes Gewicht von Nichteisenmetallen verwendet. Sie sind mobil, leicht und lassen sich leicht von Ort zu Ort umstellen. Der Ofen ist mit einem Hochspannungstransistor ausgestattet Konverter universelle Aktion ... Sie können die für den Anschluss an das Netzwerk empfohlene Leistung und entsprechend den in diesem Fall erforderlichen Konvertertyp bei einer Änderung der Parameter des Gewichts der Legierung auswählen.

Transistor-Induktionsofen weit verbreitet für die metallurgische Verarbeitung. Mit seiner Hilfe werden Teile erhitzt Schmiedekunst Metallgegenstände härten. Tiegel in Transistoröfen bestehen aus Keramik oder Graphit, erstere zum Schmelzen von ferromagnetischen Metallen wie Gusseisen oder Stahl. Graphit soll Messing, Kupfer, Silber, Bronze und Gold schmelzen. Auf ihnen werden Glas und Silizium aufgeschmolzen. Aluminium schmilzt gut mit Gusseisen- oder Stahltiegeln.

Was ist die Auskleidung von Induktionsöfen?

Sein Zweck besteht darin, den Ofenmantel vor den zerstörerischen Auswirkungen hoher Temperaturen zu schützen. Nebeneffekt ist die Wärmespeicherung, also die Effektivität des Prozesses steigt.

Der Tiegel in der Konstruktion eines Induktionsofens wird auf eine der folgenden Arten ausgeführt:

• durch das Extraktionsverfahren in kleinen Öfen;
• durch das Rammverfahren von feuerfestem Material in Form von Mauerwerk;
• kombiniert, kombiniert Keramik und die Auskleidung einer Pufferschicht im Spalt zwischen Mauerwerk und Indikator.

Die Auskleidung besteht aus Quarzit, Korund, Graphit, Schamotte, Magnesit. All diese Materialien sind mit Additiven vermischt, die die Eigenschaften der Auskleidung verbessern, Volumenänderungen reduzieren, die Sinterung verbessern und die Beständigkeit der Schicht gegen aggressive Materialien erhöhen.

Um ein bestimmtes Futtermaterial auszuwählen Berücksichtigen Sie eine Reihe von damit verbundenen Bedingungen, nämlich die Art des Metalls, den Preis und die feuerfesten Eigenschaften des Tiegels, die Lebensdauer der Zusammensetzung. Die richtige Zusammensetzung des Futters sollte sorgen technische Anforderungen um den Vorgang durchzuführen:

• Erhalt von qualitativ hochwertigen Barren;
• die größte Menge an vollwertigem Schmelzen ohne Reparaturarbeiten;
• sichere Arbeit von Spezialisten;
• Stabilität und Kontinuität des Schmelzprozesses;
• bekommen hochwertiges Material bei sparsamem Einsatz von Ressourcen;
• Verwendung zum Auskleiden üblicher Materialien zu geringen Kosten;
• minimale Auswirkungen auf den umgebenden Raum.

Durch den Einsatz von Induktionsöfen erhalten Sie Legierungen und Metalle von ausgezeichneter Qualität mit einem minimalen Gehalt an verschiedenen Verunreinigungen und Sauerstoff, was ihren Einsatz in komplexen Produktionsbereichen erhöht.