Индукционная печь

Индукционные печи имеют широкую популярность в металлургической промышленности. Установки имеют высокую производительность, могут использоваться для выполнения различных видов термической обработки. В отличие от многих других печей, индукционную установку можно изготовить даже самостоятельно. Принцип действия индукционный печи создали практически 200 лет назад и на сегодняшний день они не потеряли актуальность.

Индукционная печь

Промышленные печи легко справляются с такими задачами. Они имеют множество преимуществ перед печами сопротивления и другими установками, выполняющими такие же задачи. Устройство может использоваться в бытовых условиях, но их конструкция несколько отличается от тех, что применяются в промышленности. Но принцип работы остается неизменным.

С помощью индукционных печей можно выполнять следующие операции:

  • плавку металлов;
  • термообработку металлических деталей;
  • очистку драг металлов.

Нагрев объекта в индукционных печах происходит за счет действия вихревых токов. Вихревые токи создаются в специальном индукторе, состоящем из катушки индуктивности и витков провода, имеющего большое сечение. Индуктора работает от сети питания переменного тока.

Действие переменного тока приводит к созданию магнитного тока, меняющегося в зависимости от частоты сети. Магнитное поле пронизывает пространство внутри индуктора. Когда в пространство, между витками помещается тело, то в нем происходит создание вихревых токов, которые и нагревают его изнутри. В результате действия вихревых торов происходит нагревание воды и плавление металла.

Индукционная печь

Все печи индукционного типа делятся на два вида. В одних используется магнитопровод, в других он не используется. В печах с магнитопроводом имеется индуктор в металле. Благодаря этому возникает особый эффект, который повышает значение плотности магнитного поля. За счет этого объект нагревается очень быстро. Печи, в которых нет магнитопровода, оснащаются индуктором, находящимся с внешней стороны.

Существует много различных видов индукционных печей. Каждый из этих видов обладает своими преимуществами и недостатками, но при этом все они во многом лучше других типов печей. В зависимости от конструкции, мощности и наличия дополнительных функций их могут использовать в быту или промышленности.

Индукционная тигельная печь

Вакуумные индукционные печи – устройства, которые набирают все большую популярность при плавке и литья сплавов. Процесс термической обработки проходит в герметичной камере в специальном тигле. Металл, подвергаемый термической обработке в такой среде, имеет самое высокое качество, поскольку не подвергается воздействию кислорода.

Индукционная тигельная печь

Вакуумная среда подходит для выполнения металлургических процессов для получения качественных отливок. Использование современных технологических процессов, в которых используются непрерывные цепочки в вакуумной среде, позволяет создавать изделия с минимальным количеством издержек.

Достоинства вакуумных индукционных печей:

  • возможность длительного выдерживания жидкого металла в камере;
  • высокий уровень дегазации металла;
  • возможность проведения дозагрузки печи во время плавления и оказывать воздействие на процесс рафинирования с раскислением;
  • возможность постоянно контролировать и регулировать температуру сплава и его химический состав;
  • выполняют чистую отливку;
  • быстро разогревают и плавят металлы;
  • обладают повышенной гомогенностью, поскольку могут перемешиваться;
  • можно использовать любую форму сырья;
  • установки отличаются тем, что не загрязняют окружающую среду и не требуют больших затрат при эксплуатации.

Вакуумная печь оснащена тиглем, в который загружают твердую шихту и производят очистку жидкого металла. Индуктор, имеющий высокую частоту способен расплавлять даже тугоплавкие металлы. В состав вакуумных печей входят специальные насосы, с помощью которых и откачивается воздух с газами, появляющимися в процессе термической обработки. За счет действия вакуумной печи в металлах становится намного меньше водорода и азота.

Самодельная индукционная печь схема

Другой вид индукционной печи – канальный. Канальные печи имеют электромагнитный сердечник. Такие установки широко используются предприятиями литейного производства для работы с цветными и черными металлами, использующиеся как раздаточные печи и миксеры.

Индукционная канальная печь состоит из следующих элементов:

  • ванны;
  • канала;
  • магнитопровода;
  • первичной катушки.

В данном устройстве прохождение переменного магнитного тока происходит по магнитопроводу, который является контуром канала. В кольце из жидкого металла происходит возбуждение электрического тока, разогревающего жидкий металл. Как и в других установках образование магнитного тока происходит за счет наличия переменного тока.

Для усиления магнитного тока можно использовать замкнутый магнитопровод, выполненный из специального материала – трансформаторной стали. В печи происходит соединение двух отверстий и канала. Последний элемент наполняется жидким металлом, за счет чего происходит создание замкнутого контура.

Постоянное движение жидкого металла происходит за счет того, что он нагревается и на него действует электромагнитное поле, выталкивающее его из канала. Ввиду того, что металл нагревается в канале сильнее, то происходит постоянное его поднятие в ванну, где температура ниже.

Самодельная индукционная печь схема

Недопустимо снижение уровня металла в канале, поскольку его будет выбрасывать электродинамическая сила, что приведет к самопроизвольному выключению индукционной печи и разрыву электромагнитного поля. Для предотвращения подобного поведения устройства необходимо оставлять небольшое количество жидкого металла в канале.

Различные производители осуществляют выпуск различных индукционных канальных печей:

  • плавильных;
  • миксеров;
  • раздаточных печей.

Для накопления некоторого количества жидкого металла с усредненным химическим составом и для выполнения выдержки имеет место использование миксеров. Значение объема миксера должно быть не меньше, чем двукратная часовая выработка печи.

Канальные печи могут иметь вертикально и горизонтальное расположение. Форма рабочей камеры бывает барабанная или цилиндрическая. В барабанной печи имеется стальной сварной цилиндр, имеющий две стенки на торцах. Ввиду больших размеров устройства в нем имеются приводные ролики, с помощью которых можно осуществлять поворот устройства на месте или в движении.

Комплект индукционной печи состоит из:

  • трансформатора;
  • батареи конденсаторов, которая компенсирует потери электроэнергии;
  • дросселя, используемого для подключение индукторов с различными фазами сети;
  • щитов управления;
  • кабелей питания.

Для осуществления поворота включается электропривод, выполняющий роль привода. Как правило, он имеет две скорости и цепную передачу. Наличие пластинчатых тормозов позволяет двигателю эффективно замедляться. Металл заливается в рабочий объем через сифон, находящийся на торцевой стенке. Присадки и шлаки загружаютс через специальные отверстия.

Выдается металл черед отдельный канал. В состав канального блока входит индуктор печи с v-образными каналами. Они делаются в футеровке, для чего используются шаблоны. При первом плавлении происходит расплавление шаблонов. Охлаждение обмотки и сердечника производится воздухом, а корпуса блока – водой.

Индукционная печь канального типа имеет следующие преимущества:

  • низкий расход электроэнергии за счет небольших потерь тепла;
  • высокий КПД индукционного элемента;
  • низкая стоимость.

При этом агрегат не приспособлен для того, чтобы выполнять регулировку химических составов металла. Связанно это с наличием жидкого металла в рабочем пространстве, затрудняющим переход между сплавами. Кроме этого устройство не отличается высокой скоростью движения металлов.

При изготовлении каркаса канальных индукционных печей используют листовую сталь, в которой содержится небольшое количество углерода. Его толщина, как правило, не превышает 70 мм. Каркас оснащен окнами с присоединенными индукторами. Последний представляет собой стальной корпус, первичную катушку, магнитопровод и футеровку.