- •1 Общие положения
- •2 Расчет конструктивных параметров тигля
- •2.1 Полезный объем и геометрические размеры тигля
- •2.2 Толщина стенки тигля и размер
- •3 Расчет размеров индуктора
- •3.1 Диаметр и высота индуктора
- •3.2 Расположение индуктора
- •4 Расчет мощностей, подводимых к садке печи
- •4.1 Баланс энергии системы
- •4.2 Полезная тепловая мощность,
- •4.3 Активная мощность,
- •4.4 Тепловые потери активной мощности,
- •5 Расчет частоты тока в индукторе
- •5.1 Зависимость частоты тока от этапов работы печи
- •5.2 Зависимость размеров кусков шихты от частоты тока в индукторе
- •6 Выбор ип
- •6.1 Расчет мощности ип
- •6.2 Методика выбора ип
- •7 Электрический расчет печи
- •7.1 Предварительные замечания
- •7.2 Удельная намагничивающая сила индуктора
- •7.3 Мощности, выделяющиеся в садке печи
- •7.4 Мощности, теряемые в индукторе
- •7.5 Реактивная мощность, выделяющаяся в зазоре
- •7.6 Общие мощности системы
- •7.7 Выбор схемы и расчет энергетических
- •7.9 Электрический кпд и коэффициент мощности
- •7.10 Энергетический баланс ипу
- •1. Общие положения.....................................................................1
- •2. Расчет конструктивных параметров тигля.............................2
- •2.1. Полезный объем и геометрические размеры тигля.........2
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
3 Расчет размеров индуктора
3.1 Диаметр и высота индуктора
3.1.1 В начале подраздела 3.1 необходимо сказать, что представляет собой индуктор ИТП и для чего он предназначен, каковы способы его навивки и крепления.
3.1.2 Внутренний диаметр, м, индуктора вычисляют по формуле /1, с. 221; 2, с. 75; 3, с. 254; 4, с. 222/
dинд.вн = dмет.ж.ср + 2δзаз.ср. (3.1)
3.1.3 Высота индуктора должна быть такой, чтобы обеспечить нагрев садки (т.е. шихты в тигле) в местах с ослабленной напряженностью магнитного поля, что имеет место у концов индуктора вследствие рассеяния магнитного потока /2, с. 77, 78; 1, с. 221/.
3.1.4 Индуктор можно располагать симметрично или несимметрично относительно садки печи. При симметричном расположении индуктора и садки (обычно в индукционных печах повышенной частоты) высота hинд.сим, м, индуктора должна быть больше высоты hмет, м, загрузки шихты в тигле на 10 - 30 %. Если соотношение этих высот обозначить как
Кинд.выс = , (3.2)
то Кинд.выс – это безразмерностный коэффициент высоты индуктора, показывающий увеличение его высоты по сравнению с высотой загрузки шихты в тигле печи с повышенной частотой тока в контурной цепи.
Коэффициент Кинд.выс по формуле (3.2) не вычисляют, а принимают в пределах Кинд.выс = 1,1 – 1,3.
(По данным различных авторов, Кинд.выс = 1,1 – 1,3 /1, с. 221; 3, с. 254/; Кинд.выс = 1,10 – 1,25 /2, с. 78/; 1,0 < Кинд.выс ≤ 1,3 /4, с. 223/.)
3.1.5 Из формулы (3.2) следует, что
hинд.сим = Кинд.выс hмет.ж. (3.3)
3.2 Расположение индуктора
3.2.1 В ИТП промышленной частоты необходимо принимать меры, исключающие выброс расплава из печи вследствие электродинамической циркуляции и снижающие выпуклый мениск на поверхности расплавленного металла в тигле. Эти задачи решают изменением взаимного расположения индуктора и металла двумя способами /1, с. 221; 2, с. 78 - 80/.
3.2.2. Первый способ заключается в механическом понижении уровня индуктора путем подъема тигля или опускания индуктора так, чтобы верхний торец индуктора был ниже уровня зеркала металла в тигле на величину ∆hинд.верх = 0,1 – 0,2 м (в зависимости от емкости тигля и плотности расплавляемого металла), а нижний торец его был ниже дна тигля на величину ∆hинд.ниж, равную 5 – 15 % высоты металла в тигле, т.е.
∆hинд.ниж = (0,05 – 0,15) hмет.ж. (3.4)
Определив значения ∆hинд.верх и ∆hинд.ниж, вычисляют высоту, м, индуктора по формуле
hинд.несим = hмет.ж - ∆hинд.верх + ∆hинд.ниж. (3.5)
(Следовательно, в печах, работающих на промышленной частоте, возможно несимметричное расположение индуктора относительно садки.)
3.2.3 Второй способ реализуется электрическим понижением уровня индуктора путем отключения части витков сверху индуктора (например, в верхней части тигля над крайним рабочим витком индуктора устанавливают холостую водоохлаждаемую катушку, не подключенную к ИП) /2, с. 80; 4, с. 215/.
3.2.4 Целесообразно иметь секционный индуктор, состоящий из двух-трех параллельных секций. Верхняя секция располагается выше зеркала металла в тигле и включается в начальный период плавки, обеспечивая быстрое расплавление шихты без образования "мостов". В остальное время плавки эта секция отключается, обеспечивая горизонтальную поверхность металла в тигле.