Учебное пособие для факультета спо

р
0
 
–
удельная поверхностная мощность, Вт/м
2
;
р
2
–
удельное
сопротивление расплава, Ом·м;
–
плотность расплава, кг/м
3
. 
Для уменьшения мениска ограничивают удельную мощность, 
поступающую в металл
, 
и верхний край обмотки располагают ниже уровня 
металла в печи.
Рабочая частота определяется из технико
-
экономических
соображений. 
При выбранной частоте тока передача энергии в нагрузку должна осуществ-
ляться с высоким КПД как при расплавленной садке
, 
так и при кусковой 
шихте. С другой стороны, глубинный характер нагрева должен обеспечивать 
электродинамическое воздействие
на расплав
, 
перемешивая его, но без чрез-
мерного увеличения высоты мениска.
Расчет частоты
: 
1.
Для печи
, 
работающей на жидкой загрузке или с остаточной 
емкостью
, 
частота определяется из выражения, Гц:
, 
где 
D
2
–
диаметр тигля, м; 
р
2
–
удельное сопротивление металла, Ом·м
;
F
0
 =f[D
2
/a
2
) 
–
 
функция размеров загрузки; 
а
2
–
высота загрузки, м.
2. 
В печах, загружаемых кусковой шихтой, вначале плавки индуктиро-
ванные токи замыкаются внутри отдельных кусков. Поэтому частота питаю-
щего напряжения будет определяться размером загружаемой шихты:
, 
где 
D
l u
 
–
средний диаметр кусков шихты, м; 

---

45 
р
2
–
удельное сопротивление расплавляемого материала 
при температуре
, 
близкой к плавлению, Ом·м
. 
При заданной мощности печи для
выбранной частоты необходимо про-
верить высоту мениска. Если она недопустимо велика, необходимо повысить 
частоту.
С экономической точки зрения выбранная частота должна обеспечивать 
минимальные капитальные затраты на установку при КПД индуктора и ис-
точника питания
близких
к максимальному
(рисунки 2.54 и 2.55)
. 
Рисунок 2.54 –
Зависимость КПД индуктора и ИП от частоты
Рисунок 2.55 –
Зависимость стоимости оборудования от частоты
Емкость печи
20
–30 кг
100
–1000 кг
Более 1000 кг
Частота
60 кГц
0,15
–10 кГц
50 
Гц
Печи частотой выше 50 Гц питаются от статических преобразователей 
частоты –
тиристорных или транзисторных источников питания. Плавильная 
печь должна располагаться поблизости от источника для снижения потерь 
энергии и радиопомех. Электрическая схема установки содержит источник 
питания, колебательный контур (короткая сеть) и индуктор
(рисунок 2.56)
. 

---

46 
Рисунок 2.56 –
Электрическая схема установки
Достоинства и недостатки индукционных тигельных печей
заключаются 
в следующем.
Достоинства
: 
1.
Выделение энергии непосредственно в загрузке, без промежуточных 
нагревательных элементов.
2.
Интенсивная электродинамическая циркуляция расплава в тигле, 
обеспечивающая быстрое плавление мелкой шихты и отходов, быстрое 
выравнивание температуры по объему ванны и отсутствие местных 
перегревов, получение многокомпонентных сплавов, однородных по 
химическому составу.
3.
Возможность создания в печи любой атмосферы при любом давлении.
4.
Высокая производительность благодаря высоким значениям удельной 
мощности.
5.
Возможность полного слива металла из печи и низкая тепловая 
инерция благодаря небольшой толщине футеровки. Быстрый переход с одной 
марки сплава на другую.
6.
Простота и удобство обслуживания, широкие возможности для 
автоматизации.
7.
Высокая экологичность.
Недостатки
: 
1.
Низкая температура шлаков на поверхности печи.
2.
Относительно низкая стойкость футеровки при высоких рабочих 
температурах расплава и при наличии теплосмен.