Учебное пособие для факультета спо

2.15. 
Индукционные канальные печи
 
Устройство и принцип действия печи
заключается в следующем. Основ-
ная масса металла располагается в ванне печи 1. Ванна сообщается с пла-
вильным каналом 3. Жидкий металл
в канале и ванне образует замкнутое 
проводящее кольцо, внутри которого размещается индуктор 5
, 
намотанный 
на стержень замкнутого магнитопровода 4
(рисунок 2.42)
. 

---

34 
1 
–
футерованная ванна; 2 –
теплоизоляция; 3 –
канал; 4 –
магнитопровод; 
5 
–
индуктор; 6 –
подовый камень
Рисунок 2.
42 
–
Эскиз индукционной канальной печи
В канале с расплавленным металлом индуцируется ток и выделяется 
тепловая энергия
, 
разогревающая металл. Под действием электродинамиче-
ских сил и конвективного движения нагретый металл из канала поднимается 
в ванну, а холодный металл из ванны опускается в канал, где разогревается 
протекающим в канале током.
Система «индуктор –
магнитопровод» называется печным трансформа-
тором.
Футеровка
, 
образующая плавильный канал, называется подовым кам-
нем.
Система, состоящая из печного трансформатора и подового камня, 
называется индукционной единицей.
Футеровка канальной печи состоит из подового камня и футеровки ван-
ны
(рисунок 2.43)
. 
а

б

в
 
Рисунок 2.
43 
–
Футеровка канальной печи

---

35 
Ванна печи чаще всего имеет форму цилиндра круглого сечения с вер-
тикальной осью.
Форма и размер плавильного канала в подовом камне определяется 
мощностью печи и особенностью выплавляемого металла. Наиболее благо-
приятной с точки зрения КПД и 
cos
φ
является прямоугольная форма попе-
речного сечения канала с большей стороной, располагаемой параллельно оси 
индуктора (рисунок 2.43
а
). Оптимальной формой канала в продольном сече-
нии, с точки зрения энергетических показателей, является кольцо, повторя-
ющее форму индуктора. Толщину футеровки между индуктором
и
каналом 
должна быть минимально допустимой и определяется механической прочно-
стью при данном гидростатическом давлении расплава.
Для уменьшения зарастания каналов (в печах для плавки алюминия и 
цинка) и удобства их чистки каналы выполняют в виде квадратного или 
круглого поперечного сечения (рисунок 2.43 
б 
и
 
в
), с размерами, превышаю-
щими оптимальное значение. Для удобства чистки каналы таких печей в 
продольном
сечении выполняют из прямолинейных участков.
Основным элементом ИКП является печной трансформатор
(рису
- 
нок 2.44)
.
Рисунок 2.
44 
–
Печной трансформатор
Первичной обмоткой трансформатора является индуктор, вторичной –
канал с расплавом.
Печной трансформатор состоит из магнитопровода и индуктора
(рисун-
ки 2.45 и 2.46)
. 
Рисунок 2.
45 
–
Магнитопровод

---

36 
Магнитопровод печного трансформатора выполняется из листов элек-
тротехнической стали толщиной 0,35 и 0,5 мм. Для удобства сборки и раз-
борки магнитопровод имеет
съемное ярмо. Сердечник магнитопровода имеет 
поперечное сечение, повторяющее форму индуктора.
Индуктор выполняется в виде спиральной катушки из медного провод-
ника и
, 
как правило
, 
имеет круглое поперечное сечение. В печах
, 
имеющих 
прямоугольный контур плавильного канала, катушка индуктора повторяет 
его форму. Витки индуктора изолируются лентой из стекловолокна.
Рисунок 2.
46 
–
Индуктор
От крайних витков индуктора делаются отпайки для изменения коэффи-
циента трансформации печного трансформатора, что позволяет регулировать 
мощность, передаваемую в канал
, 
и поддерживать заданный режим работы в 
случае зарастания или размывания канала печи.
Между индуктором и сердечником магнитопровода располагается изо-
лирующий цилиндр.
Циркуляция металла из каналов в ванну и обратно имеет важное значе-
ние, так как все тепло выделяется в каналах. В возникновении циркуляции 
играют роль конвекция (в меньшей степени) и электродинамические силы
(рисунок 2.47)
. 
Рисунок 2.
47 
–
Циркуляция металла из каналов в ванну и обратно

---

37 
Электродинамические силы возникают вследствие взаимодействия тока 
в канале с магнитным потоком рассеяния, проходящим между каналом и 
индуктором.
Создаваемое электродинамическими силами давление равно нулю на 
внутренней стенке канала и максимально на внешней стенке. Поэтому металл 
вытесняется из канала вдоль внешней стенки, а втягивается в него вдоль 
внутренней.
Для усиления циркуляции устья каналов расширяют для уменьшения 
гидравлического сопротивления.
Движение металла позволяет:
-
усилить тепломассообмен между каналами печи и ванной;
-
уменьшить перегрев металла в каналах;
-
увеличить стойкость подового камня;
-
увеличить производительность печи.
В некоторых случаях, например в печах для плавки алюминия, каналы 
снабжают электромагнитными вращателями для снижения интенсивности их 
зарастания.