кУРСОВАЯ инДУКЦИОННАЯ ПЕЧЬ. индукционная печь 2805. 1 описание аналогичных конструкций

• Название: 1 описание аналогичных конструкций
• Анкор: кУРСОВАЯ инДУКЦИОННАЯ ПЕЧЬ
• Дата: 05.03.2023
• Размер: 386 Kb.
• Имя файла: индукционная печь 2805.doc
• Тип: Документы; #969024

ВВЕДЕНИЕ
Латунь – это сплав на основе меди и цинка. Из нее делают различные детали, резьбовые соединения, декоративные элементы. Такое широкое распространение сплав получил из-за своих качеств – прочности, стойкости к окислению, способности к механической обработке. Кроме этого, латунь хорошо поддается литью.

В литейных цехах с каждым годом всё более широко применяются индукционные печи для плавки цветных металлов. Индукционные плавильные печи по сравнению с другими агрегатами обладают существенными преимуществами. К ним относятся: отсутствие источников загрязнения жидкого металла, высокий равномерный нагрев всей массы металла в следствии его перемешивания под воздействием электродинамических сил, более низкий угар легирующих элементов, высокий электрический КПД, возможность плавки и разливки в вакууме или атмосфере защитного газа. К недостаткам индукционных печей относят: относительно невысокая температура шлака, затрудняющая процесс рафинирования металла, невысокая стойкость основной футеровки, высокая стоимость оборудования.

1 ОПИСАНИЕ АНАЛОГИЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Индукционные печи делят на три типа:

1) питаемые током повышенной частоты (67-44 кГц);

2) питаемые током средней частоты (500-10000 Гц);

3) питаемые током промышленной частоты (50 Гц).

В печах первого типа частота питающего тока обычно снижается по мере роста емкости и диаметра тигля; малые (несколько килограмм и менее) печи питаются током с частотой от 50 до 1000 кГц, средние и крупные (емкостью до десятков тонн) токами с частотой 0,5–10 кГц. Индукционная плавильная установка состоит из печи с механизмом наклона и питающего электрооборудования (генератора повышенной частоты, батареи конденсаторов, щита управления и на крупных печах – автоматического регулятора электрического режима).

Емкость индукционных печей достигает 60 т. Основные элементы печи — каркас, индуктор и огнеупорный тигель, который иногда закрывают крышкой.

Каркас (кожух) печей небольшой емкости (<0,5 т) делают в форме прямоугольного параллелепипеда, используя асбоцемент, дерево, выполняя несущие ребра из уголков и полос немагнитной стали, дюралюминия. В местах соединения металлических элементов укладывают изоляционные прокладки для исключения возникновения кольцевых токов. Индуктор в таком каркасе крепят к верхней и нижней опорным асбоцементным плитам. В печах средней и большой емкости каркас выполняют из стали в виде сплошного кожуха цилиндрической формы (рисунок 1.1); и иногда в виде «беличьей клетки», представляющей собой группу вертикальных стоек, приваренных к верхнему и нижнему опорным кольцам. Для уменьшения нагрева таких каркасов индуктируемыми токами и потерь с потоками рассеивания используют следующие конструктивные решения:

а) каркас выполняют из немагнитной стали;

б) между каркасом из обычной стали и индуктором размещают магнитопровод из нескольких пакетов трансформаторной стали, располагаемых вдоль индуктора (рисунок 1.1); в) между индуктором и каркасом размещают замкнутый электромагнитный экран из металла с низким удельным сопротивлением (меди, алюминия).


Рисунок 1.1 – Индукционная печь

1 – индуктор; 2 – тигель; 3 – подовая плита; 4 – съемный свод; 5 – сливной носок; 6 – стальной кожух; 7 – ось поворота; 8 – магнитопровод из трансформаторной стали
В каркасе жестко крепят индуктор, подовую плиту, верхнюю керамику, пакеты магнитопровода. К передней части каркаса на уровне сливного носка прикрепляют две цапфы, что необходимо для поворота печи при сливе металла.

Индуктор имеет форму полого цилиндра и образован уложенными в виде спирали витками из медной трубки. Профили применяемых медных трубок показаны на (рисунок 1.2, а); равностенные трубки используют обычно для печей повышенной частоты, а разностенные – для печей промышленной частоты. Для исключения электрического пробоя витки, как правило, изолируют (на малых печах с небольшим напряжением достаточна воздушная изоляция, достигаемая зазором между витками в 10–20 мм). Широко применяют следующие виды изоляции:

– обмоточную, когда витки покрывают изоляционным лаком и затем обматывают лентой из диэлектрического материала (стеклоленты, микаленты);

– прокладочную, когда между покрытыми лаком витками закрепляют диэлектрические прокладки (например, из стеклотекстолита);

– напыленную, когда на поверхность трубки газопламенным или плазменным способом наносят слой окиси алюминия или двуокиси циркония с последующим покрытием лаком.

Иногда применяют монолитную изоляцию — покрытые лаком витки заливают полимерным материалом (полиэфирным компаундом), после застывания, которого образуется монолитная конструкция.



Рисунок 1.2 – Профили трубок для изготовления индуктора

1- латунная шпилька; 2- гайка; 3- витка индуктора; 4- стойка из изоляционного материала; 5- стяжной болт; 6- вертикальная рейка; 7-нажимной фланец
Прочность и жесткость индуктора, являющегося опорой футеровки тигля, обеспечивают, применяя индукторы двух следующих разновидностей: с креплением витков шпильками и стяжные индукторы. Во-первых, к виткам индуктора приваривают латунные шпильки; с помощью шпилек и латунных гаек витки крепят к нескольким вертикальным стойкам (рисунок 1. 2,б).

Из изоляционного материала – текстолита, асбоцемента, дерева; стойки в свою очередь крепят к опорным плитам каркаса, расположенным над индуктором и под ним. В стяжных индукторах над верхним и под нижним витками размещают нажимные фланцы, которые стягивают в осевом направлении с помощью специальных болтов и вертикальных реек из изоляционного материала (см. рис. 2, в). Вертикальные рейки препятствуют смещению витков в поперечном направлении. Для придания жесткости индуктору и его крепления в каркасе дополнительно используют пакеты магнитопровода, которые прижимают к индуктору через изолирующие прокладки с помощью специальных нажимных болтов.

Если индуктор выполнен монолитным, то в нем не требуется дополнительного крепления витков, однако такие индукторы применяют редко из-за сложности ремонта трубки в случае ее повреждения. Число витков индуктора определяют расчетом; плотность токов в индукторе достигает 20–40 А/мм². Подвод тока к индуктору чаще всего осуществляют с помощью гибких кабелей.

По внутренней полости медной трубки пропускают охлаждающую воду. Для обеспечения равномерного охлаждения на средних и больших печах индуктор делят на 2 – 4 секции с самостоятельным подводом воды.

Поступление воды контролируется реле, отключающем питание печи при перерыве в подаче воды.

Футеровка индукционной печи состоит из следующих основных элементов: футеровки тигля, подовой плиты (подины), верхней керамики (воротника) со сливным носком. Подовая плита служит основанием для футеровки тигля и для индуктора; на средних и крупных печах ее выполняют из шамотных блоков или кирпичей, иногда на крупных печах – из огнеупорного бетона. На малых печах подовую плиту делают также из нескольких асбоцементных плит, уложенных одна на другую.

Футеровку тигля, как правило, делают набивной, при плавке она спекается в монолит; на больших печах тигель иногда выкладывают из кирпичей. Воротник,

т. е. футеровку выше верхнего витка индуктора, которая не может спекаться за счет тепла жидкого металла, делают из фасонных кирпичей (шамота, хромомагнезита) или из огнеупорных масс с повышенным количеством связующих. Сливной носок представляет собой фасонное изделие из шамота.

Футеровка тигля должна обладать следующими свойствами: высокой огнеупорностью и шлакоустойчивостью; высокой термостойкостью, так как при загрузке шихты она сильно охлаждается; высокой механической прочностью, чтобы выдерживать удары шихты при загрузке; минимальной толщиной, поскольку металл должен находиться как можно ближе к индуктору, т. е. в зоне наибольшей плотности индуктируемых токов.

Футеровка может быть основной или кислой. Кислую, набивную футеровку изготовляют из дробленого кварцита (фракции размером менее 3,5 мм) или кварцевого песка с добавкой в качестве связующего борной кислоты (1,5 – 4 %) без увлажнения. Для основных тиглей применяют огнеупорные смеси разных составов, наиболее часто магнезитовый порошок; в качестве связки используют огнеупорную глину, жидкое стекло, плавиковый шпат, борную кислоту и др. Применяют как увлажненные, так и сухие смеси.

Перед набивкой тигля внутреннюю поверхность индуктора покрывают тонким изолирующим слоем, например, нанося специальную изоляционную обмазку с последующей обклейкой стеклолентой; иногда дополнительно укладывают теплоизоляционный слой из асбеста. На дно индуктора засыпают слой футеровочной массы, утрамбовывают ее и затем устанавливают на нее железный шаблон, наружные размеры которого соответствуют внутренним размерам тигля. В пространство между шаблоном и индуктором засыпают футеровочную смесь и уплотняют ее трамбовками. Затем выполняют воротник из фасонных кирпичей или специальных масс с повышенным количеством связующих. После окончания набивки футеровку сушат и спекают. Для этого, не вынимая шаблона, включают плавильную установку; тепло, выделяемое в шаблоне, нагревает футеровку. В зависимости от емкости тигля спекание длится от 1 до 4 ч для кислого тигля и от 2 до 10 ч для основного.

Окончательное спекание с расплавлением шаблона происходит во время первой плавки. Спекание можно проводить, вставив в тигель соответствующих размеров кусок графитового электрода. Тигли емкостью до 300 кг иногда набивают увлажненной массой в специальной разборной пресс-форме. После сушки на воздухе такой тигель устанавливают в индуктор на подовую плиту, а пространство между индуктором и тиглем засыпают мелким огнеупорным порошком.

Стойкость кислых тиглей составляет 20–250 плавок. Основная футеровка обладает меньшей термостойкостью и стойкость основных тиглей значительно ниже (от 10 до 100 плавок; меньшая величина – для печей большой емкости).

Средний внутренний диаметр тигля D_т и высоту расплава h_р определяют исходя из заданной емкости печи (объема металла) с учетом того, что величина отношения h_р/D_т должна составлять 1,6–2,0 для 100-кг печи и снижаться при увеличении емкости (до 1,1–1,4 для 6-т печи). Толщину футеровки (м) в середине тигля определяют по формуле: b_ф 0,08 √T, где T – емкость печи, т.

Механизм наклона предназначен для наклона печи при сливе металла. Металл из тигля сливают через сливной носок, поворачивая установленный на двух цапфах каркас печи на угол до 95°. Наклон печи осуществляют лебедками, тельферами, а на крупных печах устанавливают гидравлический механизм наклона.

Электрическое оборудование служит для подачи питания на индуктор индукционной печи. Упрощенная электрическая схема индукционной печи повышенной частоты, питаемой от машинного или лампового генератора, показана на (рисунок 1.3).Переменный ток высокой частоты от генератора 1 через выключатель 2 подается на индуктор 3, параллельно которому подключены конденсаторы 5 и 6.



Рисунок 1.3 – Упрощённая электрическая схема индукционной печи.

1 – генератор; 2 – выключатель; 3 – индуктор; 5,6 – выключатель.
Конденсаторы предназначены для компенсации индуктивного сопротивления индуктора и установки в целом (компенсации реактивной мощности установки). В цепь включены две группы конденсаторов: конденсаторы первой группы 6 подключены постоянно; а конденсаторы второй группы 5 включают в случае необходимости. В процессе плавки по мере нагрева шихты изменяются ее удельное сопротивление и магнитная проницаемость, что изменяет индуктивное сопротивление установки. Включая или отключая дополнительные конденсаторы, добиваются равенства индуктивного и емкостного сопротивлений, т. е. величины cosφ установки, близкой к единице.

В качестве источников питания (преобразователей частоты) используют ламповые и машинные генераторы, тиристорные преобразователи. Для питания малых печей (<30–50 кг) применяют ламповые генераторы, вырабатывающие ток с частотой от 30 кГц до несколько мегагерц; их мощность изменяется от 0,3 до 1000 кВт. Большая часть промышленных печей с тиглями емкостью 60–100 кг и более питаются от машинных генераторов.

В последние годы в качестве источников питания все шире применяются тиристорные преобразователи частоты. Промышленность выпускает тиристорные преобразователи мощностью до 3200 кВт с частотой вырабатываемого тока от 0,5 до 10 кГц.

Эти преобразователи обладают по сравнению с машинными генераторами, следующими преимуществами: более высокий электрический к. п. д.; высокая готовность к работе; возможность автоматического поддержания оптимального электрического режима без переключения в силовой цепи (не требуется переключения конденсаторов, что упрощает конструкцию конденсаторной батареи); отсутствие вращающихся частей и бесшумность в работе.

В состав электрооборудования индукционной печи входят также подключаемые к силовой цепи через трансформаторы тока и напряжения электроизмерительные приборы и приборы защиты (от перегрузок по току и напряжению и в случае отключения охлаждающей воды). Крупные индукционные печи снабжены автоматическим регулятором, который поддерживает оптимальный электрический режим путем взаимосвязанного регулирования коэффициента мощности, напряжения и силы тока. Основные параметры работы электрооборудования (мощность генератора, емкость конденсаторов, требуемая частота тока и другие) определяют расчетом исходя из заданных емкости печи, длительности плавления, температуры жидкого металла.

Индукционные печи промышленной частоты: футеровка и индуктор печей промышленной частоты такие же, как у печей повышенной частоты. В схеме электропитания отсутствует генератор тока повышенной частоты; печь включается в сеть через ступенчатый понижающий трансформатор со вторичным напряжением от 100 до 1000 В. Ввиду отсутствия преобразователя частоты для этих печей характерен меньший (на 5—10 %) удельный расход электроэнергии и более высокий коэффициент мощности.

Однако при низкой частоте питающего тока (50 Гц) у этих печей интенсивность электродинамического перемешивания металла значительно выше, чем в печах повышенной частоты. Чтобы избежать чрезмерной циркуляции металла, печи промышленной частоты рассчитывают на меньшую удельную мощность, чем печи повышенной частоты; такой мощности недостаточно для быстрого расплавления стальной шихты. Поэтому печи промышленной частоты обычно используют для плавки металлов с более низкой температурой плавления (чугуна, цветных металлов). Мощность печи емкостью 1 т составляет 360 кВ·А, емкостью 25 т — 4800 кВ·А.

2 РАСЧЕТ ПРОЕКТИРУЕМОГО АГРЕГАТА
Исходные данные для расчета печи:

Ёмкость 6 т;

Мощность 1350 кВт;

Производительность 6 т/ч;

Частота тока промышленная 50Гц;

Время загрузки 8 мин (0,13ч);

Время плавки 40 мин (0,67 ч);

Время доводки 20 мин (0,33 ч);

Выплавляемый сплав – латунь.
Расчет печи:

1. Минимальная частота питаемого тока, Гц

. (2.1)

Тигель заполнен твердой шихтой с температурой 20⁰ С. Принимаем удельное электросопротивление чугуна 20∙10^-8 Ом∙м, относительная магнитная проницаемость 40, средний размер куска металла 0,2 м.

По формуле (2.1)

.

где ρ_м – удельное электросопротивление металла, Ом∙м;

d_м – диаметр металла, м;

μ_м – относительная магнитная проницаемость металла.

2. Полезная вместимость тигля, т

, (2.2)

где τ₁ – время загрузки шихты в печь, ч;

τ₂ – время плавки, ч;

τ₃ – время доводки Ме, ч;

τ₄ – время слива Ме из печи, ч;

П – производительность печи, т/ч;

По формуле (2.2)

т.

3. Объем жидкого Ме в печи, м³

(2.3)

где γ_м – плотность жидкого Ме, т/ м³.

По формуле (2.3)

м³.

4. Внутренний диаметр тигля, м

, (2.4)

где B – коэффициент зависящий от вместимости печи:

1,5–2 до 1т,

1,35–1,5 для 0,5–3т,

1,25–1,35 свыше 3т.

По формуле (2.4)



5. Высота металла в тигле, м

(2.5)

По формуле (2.5)

.

6. Толщина S₁ стенки тигля, м:

(0,25…0,3) d_о до 0,5т

(0,15…0,25) d_о для 0,5–3т

(0,1…0,15) d_о свыше 3т



7. Толщина S₂ изоляционного слоя между тиглем и индуктором, м:

0,005 до 3т

0,005…0,01 для 3–15т

0,01…0,015 свыше 15т

Принимаем

8. Внутренний диаметр индуктора, м

(2.6)

По формуле (2.6)



9. Полезная тепловая мощность, кВт:

(2.7)

где W_теор – теоретический удельный расход энергии для расплавления металла, кВт∙ч/т

П’ – плавильная производительность печи, т/ч

(2.8)

По формуле (2.8)

т/ч.

По формуле (2.7)

кВт.

10. Полезная активная мощность печи, кВт

(2.9)

принимаем η_терм=0,8

где η_терм – термический КПД печи, равный 0,7–0,9

По формуле (2.9)

.

11. Высота индуктора, м

(2.10)

По формуле (2.10)

м.

12. Глубина проникания тока в металл, м

(2.11)

где f – частота тока, питающего индуктор, Гц

По формуле (2.11)

м. (2.11)

13. Напряженность магнитного поля в индукторе, А/м

(2.12)

где k_s – коэффициент учитывающий, самоиндукцию и взаимоиндукцию между индуктором и металлом и равный 0,85…0,95;

A_м – поправочный коэффициент активной мощности, учитывающий кривизну металла в тигле и зависящий от отношения диаметра к глубине проникания тока в него, т.е. d_o/Δ=1040,7

По формуле (2.12)

А/м.

14. Реактивная мощность, выделяющаяся в металле, квар

(2.13)

где R_м – поправочный коэффициент реактивной мощности R_м=1,0

По формуле (2.13)

квар.

15. Реактивная мощность, выделяющаяся в зазоре между металлом и индуктором, квар

(2.14)

По формуле (2.14)

квар.

16. Толщина стенки трубки индуктора, мм. Из условий минимальных потерь активной мощности в индукторе. Для меди Δ=0,01

. (2.15)

По формуле (2.15)

мм.

17. Потери активной мощности в индукторе, кВт

(2.16)

где ρ_и – удельное электросопротивление материала индуктора, Ом∙м;

μ_и – относительная магнитная проницаемость материала индуктора;

А_и – поправочный коэффициент активной мощности, учитывающий кривизну индуктора; определяют по сплошным линиям для разных d_в/Δ_и;

K_з.и – коэффициент заполнения индуктора, равный 0,7− 0,9

По формуле (2.16)

кВт.

18. Реактивная мощность, выделяющаяся в индукторе, квар

(2.17)

где R_и – поправочный коэффициент реактивной мощности, учитывающий кривизну индуктора, определяют по штриховым линиям для разных d_в/Δ_и

По формуле (2.17)

квар.

19. Общая активная мощность, кВт

. (2.18)

По формуле (2.18)

кВт.

20. Общая реактивная (индуктивная) мощность, квар

(2.19)

По формуле (2.19)



21. Полная мощность системы индуктор — металл, кВ∙А

(2.20)

По формуле (2.20)

кВ∙А

22. Сила тока в индукторе, А.

(2.21)

По формуле (2.21)



где U_и – напряжение на индукторе, В

23. Число витков в индукторе

(2.22)

По формуле (2.22)



Принимаем n = 8

24. Шаг витка индуктора, м

, (2.23)

По формуле (2.23)

.

25. Высота трубки индуктора, м

(2.24)

По формуле (2.24)

.

26. Толщина изоляции между витками, м

(2.25)

По формуле (2.25)

.

27. Напряжение тока между витками индуктора, В

(2.26)

По формуле (2.26)

.

28. Напряжение на 1см изоляции между витками, В

(2.27)
По формуле (2.27)

.

29. Ширина трубки индуктора. Размер трубки в поперечном сечении определяют из условия, при котором плотность тока должна быть не более 20 А/мм².

30. Коэффициент мощности печи

(2.28)

По формуле (2.8)



(2.29)

где U_к² – напряжение на конденсаторе, В.

По формуле (2.29)



Мощность конденсаторной батареи Q_с в квар должна быть равна общей реактивной (индуктивной) мощности, т.е. Q_с= Q. Тогда контур индуктор – конденсаторная батарея рассчитывают на полную мощность системы S, а подводящую электрическую линию – только на общую активную мощность P.

32. Общая площадь поперечного сечения магнитопровода, м²

(2.30)

где B – индукция в магнитопроводе, Вб/м², при частоте 50 Гц (0,6—1)

По формуле (2.30)

.

33. Площадь поперечного сечения одного магнитопровода, см²

(2.31)

где N_мг – число пакетов магнитопровода вокруг индуктора.
По формуле (2.31)

см².

3 ОПИСАНИЕ РАБОТЫ ПРОЕКТИРУЕМОГО АГРЕГАТА

Для плавки латуни марки ЛКС80-3-3 выбираем плавильный агрегат индукционную тигельную печь промышленной частоты. Этот тип плавильных агрегатов имеет больше преимуществ, по сравнению с другими.

– отсутствуют высокотемпературные дуги, что уменьшает поглощение водорода и азота и угар металла при плавлении;

– незначительный угар легирующих элементов при переплаве легированных отходов;

– малые габариты печей, позволяющие поместить их в закрытые камеры и вести плавку и разливку в вакууме или в атмосфере инертного газа;

– электродинамическое перемешивание, способствующее получению однородного по составу и температуре металла.

Индукционный нагрев положен в основу действия печи. Электрический ток образовывает электромагнитное поле и получается тепло, которое используется в промышленных масштабах. Конденсатор задействуется для создания контура колебания, в основе которого лежит постоянная рабочая частота, на которую настраивается система. При возрастании напряжения в генераторе до предела в 200 В индуктор создает магнитное поле переменного действия.

Замыкание цепи происходит, чаще всего, посредством сердечника из ферромагнитного сплава. Переменное магнитное поле начинает взаимодействие с материалом заготовки и создает мощный поток электронов. После вступления в индукционное действие электропроводящего элемента в системе происходит возникновение остаточного напряжения, которое в конденсаторе способствует возникновению вихревого тока. Энергия вихревого тока преобразовывается в тепловую энергию индуктора и происходит нагревание до высоких температур плавления искомого металла.

Рассмотрим технологию плавки кремнистой латуни марки ЛКС80-3-3.
При плавке шихты из свежих металлов сначала расплавляют медь и раскисляют ее фосфористой медью, затем вводят меднокремнистую лигатуру, цинк и свинец.

Если шихта содержит оборотный сплав этой же марки, то его загружают вместе с медью в том случае, когда масса свежих металлов не превышает 30–40% от массы всей шихты. При большом количестве свежих металлов оборотный сплав загружают после расплавления меди и введения остальных элементов. Учитывая склонность этого сплава к поглощению газов, плавку необходимо форсировать, сохраняя нейтральную или слегка окисленную атмосферу в печи. В качестве флюса можно применять битое стекло и буру.

Для дегазации сплав нагревают до температуры 1150—1160 °С и выдерживают при этой температуре 10–15 мин. Выделяющиеся при выдержке пары цинка механически увлекают за собой растворенные газы и удаляют их из жидкого сплава. Для компенсации повышенного угара цинка при выдержке сплава перед его заливкой в печь вводят дополнительное количество цинка.

После окончания выдержки сплав охлаждают до температуры 1050–1100 °С и проверяют (путем взятия пробы) содержание в нем газов. При избыточном количестве газов в сплаве происходит «рост» пробы в стаканчике. В этом случае производят «замораживание» сплава путем охлаждения его до температуры затвердевания и затем быстро нагревают до температуры разливки.

В конце плавки берут пробу для химического анализа, а также технологическую пробу, которая позволяет определить по излому качество сплава и содержание в нем газов; пробу сравнивают с эталонами.

Для получения высококачественных медных сплавов необходим тщательный контроль за соблюдением правил подготовки исходных материалов и проведения процесса плавки. Особое внимание надо уделять контролю температуры жидкого сплава как в процессе самой плавки, так и при выпуске его из печи и разливке.

Для измерения температуры сплава применяют термопары погружения с защитными чехлами из жароупорной стали. Термопары в сочетании с аппаратурой автоматического действия могут самостоятельно регулировать температурный режим в печах или же путем световой или звуковой сигнализации привлекать внимание рабочего к нарушению температурного режима.

Ввиду того что латуни имеют склонность к поглощению газов и окислению, при заливке форм необходимо поддерживать небольшую высоту струи, не прерывать ее и не допускать разбрызгивания сплава. Разливку производят через носок ручных и крановых ковшей, подобных тем, которые применяют при разливке чугуна.


4 ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ

ПРОЕКТИРУЕМОГО АГРЕГАТА
Каркас индукционной печи сле­дует изолировать от витков обмотки индуктора. Кабели, подводящие ток к индуктору печи, необходимо изолировать и оградить. Механизм наклона печи с электрическим приводом должен быть снабжен огра­ничителем наклона печи и тормозом, обеспечивающим немедленную остановку печи во время ее наклона в любом положении, а также пре­дусматривать остановку печи во время ее наклона в случае перерыва в питании электроэнергией. Механизм наклона должен быть защищен от брызг металла и шлака. Трубки системы охлаждения индуктора должны быть испытаны на прочность и плотность гидравлическим дав­лением не менее 1,5 Р_раб.

Контроль над непрерывным поступлением охлаждающей воды в ин­дуктор печи производится по сигнализирующим приборам и (или) ви­зуально с автоматическим отключением печи при отсутствии протока воды. Температура охлаждающей воды на входе и выходе из индуктора должна соответствовать паспортным данным конкретного оборудова­ния. Рабочая площадка печи по всему периметру ограждается перила­ми. Пол рабочей площадки возле печи покрывают электроизолирую­щим настилом.

Во избежание выброса металла при работе печи подача влажной ших­ты и ферросплавов в расплавленную ванну при догрузке печи не допус­кается. При образовании в верхней части печи сплошной корки из нерасплавившейся шихты немедленно принимаются меры по ликвидации образовавшейся корки. Металлический инструмент, применяемый при обслуживании индукционных печей, должен иметь электроизолирован­ные ручки из диэлектрического материала. При проведении работ, свя­занных с прикосновением к тиглю, печь следует отключить.

Индукционные печи должны быть оборудованы вытяжной аспирационной системой, а рабочие площадки – устройствами для воздушного душирования рабочих мест.
Работы на индукционных печах должны производиться с соблюдением Правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей, ГОСТ 12.2.007.9 и настоящих Правил.

При образовании в верхней части печи "моста" нерасплавившейся шихты печь должна быть немедленно отключена и приняты меры к удалению зависшей шихты.
Металлический инструмент, применяемый при обслуживании индукционных печей, должен иметь электроизолирующие ручки. При проведении на печи работ, связанных с применением неизолированного металлического инструмента, печь должна быть отключена.

Для защиты работников от воздействия электромагнитных полей высокой частоты устройства, генерирующие электромагнитные поля, должны быть снабжены экранами с таким расчетом, чтобы напряжение электромагнитного поля и интенсивность облучения на рабочих местах не превышали величин, предусмотренных санитарными нормами. Должны быть приняты меры по ограничению доступа работников к таким устройствам.

Загрузка и догрузка шихты, слив металла должны производиться при отключенной от сети печи.

Температура поступающей в индуктор охлаждающей воды из-за опасности короткого замыкания витков индуктора вследствие запотевания их наружных поверхностей должна обеспечиваться не ниже 25 - 30 °C.

Температура охлаждающей воды на выходе из индуктора в целях исключения загрязнения водоохлаждающего тракта осадками термической жесткости не должна превышать 45 °C.

В случае прекращения подачи охлаждающей воды плавку необходимо прекратить и жидкий металл выпустить из печи.

При осмотре и ремонте оборудования, расположенного под печью, в поднятом положении печи необходимо дополнительно крепить печь предохранительными упорами.


5 ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ МЕРОПРИЯТИЯ
Для очистки газов от высокодисперсной пыли, а также повышения степени охлаждения газов применяются аппараты, принцип действия которых основан на улавливании частиц пыли каплями орошающей жидкости, деспергируемой самим газовым потоком. Такие аппараты называют турбулентными промывателями, скоростными пылеуловителями или скрубберами Вентури.

В скрубберах Вентури поток запыленных газов через входной патрубок попадает в конфузор, где скорость его увеличивается. В горловине (участок цилиндрической формы), благодаря турбулентному движению жидкость дробится на капли, которые сталкиваются с частицами пыли. Затем газы расширяются в диффузоре, и скорость их движения снижается. После выхода из трубы Вентури крупные капли жидкости с частицами пыли улавливаются простейшими пылеуловителями.

Скрубберы Вентури состоят из основных трех элементов:

– трубы (коагулятора);

– распылителя для подвода орошающей жидкости;

– устройства для сепарации капель с осевшими на них частицами пыли из потока газа.

Конструкции труб Вентури различаются углом раскрытия конфузора и диффузора, длиной горловины, элементами, регулирующих сечение горловины и т. п. Распылители для орошающей жидкости (сопла или форсунки) устанавливают на поверхности или по оси конфузора. При этом жидкость может двигаться под углом или по направлению газового потока, диспергироваться сжатым воздухом или паром. После распылителей устанавливаются различные пылеуловители (циклоны, электрофильтры и др.)

Скрубберы могут работать с высокой эффективностью (96-99,9 процента) при среднем размере частиц пыли 1…2 мкм. Они способны улавливать и высокодисперсные частицы (вплоть до субмикронных), диапазон начальной концентрации которых составляет 0,05…100 г/м . Скорость газов в трубах Вентури 50…150 м/с, удельное орошение 0,1 л/м , гидравлическое сопротивление 2…8 кН/м .

С увеличением скорости газов возрастает гидравлическое сопротивление трубы Вентури и, следовательно, КПД очистки.

Несомненные преимущества скрубберов Вентури – простота изготовления и монтажа, компактность и возможность использования для очистки газовых потоков, имеющих температуру до 1000 градусов Цельсия.



Рисунок 5.1 – Скруббер Вентури с выносным каплеуловителем.

1 - труба-распылитель; 2 - циклон - каплеуловитель.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В курсовой работе рассчитана индукционная тигельная печь для плавки латуни. В ходе расчёта были рассчитаны основные параметры тигля, конструкции индуктора, размеры магнитопровода, ёмкость компенсирующих конденсаторных батарей. В качестве примера для проектирования была взята индукционная тигельная печь OTTO JUNKER Ge 6000. Печь работает от сети переменного тока частотой 50 Гц. Механизма поворота тигля основан на применении гидроцилиндра.
Технические характеристики выбранной индукционной тигельной печи OTTO JUNKER Ge 6000 указаны в таблице 6.1.
Таблица 6.1Техническая характеристика печи _{ }

Основные параметры	Индукционная печь OTTO JUNKER Ge 6000
Номинальный объем печи (кг)	7000
Производительность (кг/ч)	6000
Мощность, кВт	6200
Номинальная частота (Гц)	250
Габаритные размеры, мм	4200х6300х 4070

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Невар, Н. Ф. Отраслевая экология: конспект лекций для студентов специ-альности 1-36 02 01 «Машины и технология литейного производства» / Н. Ф. Невар. // Минск: БНТУ, 2010. – 121 с.

2. Долотов, Г.П. Печи и сушила литейного производства: Учебник для тех-никумов / Долотов Г. П., Кондаков Е.А. // Машиностроение, 1978. – 192 c.

3. Благонравов, Б. П. Печи в литейном производстве: Атлас конструкций: Учебное пособие для студентов вузов / Б.П. Благонравов, В.А. Грачев, Ю.С. Су-харчук и др. // Машиностроение, 1989. – 156 с.