Metal eritmek için ev yapımı indüksiyon ocağı. Kendi ellerinizle indüksiyon fırını nasıl yapılır? Kanal indüksiyon fırınları

Teçhizat
01.11.2019

Bir asırdan fazla bir süre önce geliştirilen indüksiyon ocakları günlük hayatımızın bir demirbaş haline geldi. Bu, elektroniğin gelişmesi sayesinde mümkün oldu. Silikon yarı iletkenler temelinde yapılan kontrolörlerin gücünde patlayıcı bir artış ve yüksek güçler (birkaç kilowatt) sağlayabilen transistörlerin geniş satışında ortaya çıkması son yıllarçığ karakterine büründü. Bütün bunlar insanlığa, güç bakımından karşılaştırılabilecek minyatür tesislerin geliştirilmesinde inanılmaz derecede büyük umutlar verdi. endüstriyel cihazlar yakın geçmiş.

Cihazın kullanımı ve yapısı

Başvuru indüksiyon fırınları V ev odada yangın çıkmasının önlenmesine yardımcı olur açık alev ve güzel etkili yol metallerin ve alaşımların eritilmesi ve kontrollü ısıtılması. Bu durum metalin herhangi bir ısıya maruz kalmadan ısınması, ısınması ve erimesi nedeniyle oluşur. yüksek sıcaklık brülörleri ancak yüksek frekanslı akımları kendi içinden geçirerek malzemenin yapısındaki parçacıkların aktif hareketini uyarır.

Dönüştü olası görünüm evde:

Ayrıca sadece iletken malzemeyle çalışmayan elektrikli indüksiyon ocakları da giderek yaygınlaşıyor. Tasarımları geleneksel indüksiyon fırınlarından biraz farklıdır, çünkü akımı iletmeyen bir malzemenin elektriksel indüksiyonla ısıtılmasına dayanmaktadır (bunlara dielektrik de denir) kapasitör plakaları arasında yani farklı kutuplardaki sonuçları. Elde edilen sıcaklıklar çok yüksek değildir (yaklaşık 80−150 santigrat derece), bu nedenle bu tür tesisler plastiği eritmek veya ısıl işlemi için kullanılır.

Tasarım özellikleri ve çalışma prensibi

Bir indüksiyon ocağı, içinde girdap elektrik akımlarının oluşması esasına göre çalışır. Bunu yapmak için, kaynağın bağlı olduğu kalın tel dönüşlerinden oluşan bir indüktör kullanın. alternatif akım. Akım frekansına bağlı olarak sürekli değişen bir manyetik alan oluşturan alternatif akımdır. Bu akımların büyük miktarda ısı ile birlikte bobin içerisine yerleştirilen maddeye aktarılmasını sağlar. Bu durumda en sıradan kaynak invertörü bile jeneratör görevi görebilir.

İki tip indüksiyon ocağı vardır:

  1. Özelliği, indüktörün eritilebilen metal hacmi içindeki konumu olan manyetik bir çekirdek ile.
  2. Manyetik devre olmadan - indüktör dışarıda olduğunda.

Manyetik çekirdekli tasarım örneğin kanal fırınları. İçinde eritme potası ve birincil sargı devresini oluşturan bir indüktör bulunan açık metal (çoğunlukla çelik) manyetik devre kullanırlar. Pota malzemesi grafit, ısıya dayanıklı kil veya uygun ısı direncine sahip herhangi bir iletken olmayan malzeme olabilir. İçine eritilmesi gereken metal yerleştirilir. Bunlar, kural olarak, demir dışı metallerin, duralumin ve dökme demirin her türlü alaşımıdır.

Böyle bir fırının jeneratörü sağlamalıdır AC frekansı 400 hertz dahilinde. Bunun yerine geleneksel bir jeneratör kullanmak da mümkündür. elektrik ağı ve fırına 50 hertz frekanslı bir akım kullanarak güç verin, ancak bu durumda ısıtma sıcaklığı daha düşük olacak ve böyle bir kurulum daha refrakter alaşımlar için uygun olmayacaktır.

Tasarımında manyetik devre bulunmayan pota fırınları meraklıları arasında çok daha yaygın hale geldi. Bunu başarmak için çok daha yüksek frekanslı akımlar kullanırlar. daha yüksek yoğunluk alanlar. Bunun nedeni tam olarak manyetik bir devrenin bulunmamasıdır - alan enerjisinin çok büyük bir yüzdesi uzayda dağılır. Bunu önlemek için fırına çok ince ayar yapmanız gerekir:

  • İndüksiyon devresinin frekansının ve jeneratörden gelen voltajın eşit olduğundan emin olun (bu, bir invertör kullanırken yapılması en kolay yoldur).
  • Eritme potasının çapını alınan radyasyonun dalga boyuna yakın olacak şekilde seçin manyetik alan.

Bu sayede kayıplar toplam gücün %25'ine kadar en aza indirilebilir. Aynı şeyi başarmak için en iyi sonuç AC kaynak frekansının rezonans frekansından iki, hatta üç kat daha yükseğe ayarlanması önerilir. Bu durumda alaşımı oluşturan metallerin difüzyonu maksimum olacak ve kalitesi çok daha iyi olacaktır. Frekansı daha da artırırsanız, yüksek frekans alanını ürünün yüzeyine itme ve böylece sertleştirme etkisi elde edebilirsiniz.

Vakumlu eritme fırınları

Bu tür kurulumlara pek ev denilemez, ancak vakumlu eritmenin bir dizi özelliği olması nedeniyle bunları dikkate almaya değer. teknolojik avantajlar diğer türlerle karşılaştırıldığında. Tasarımında, fırının kendisinin bir vakum odasında bulunması farkıyla bir potayı andırıyor. Bu, metal eritme işleminin daha yüksek saflığa ulaşmasını, işlem sırasında oksidasyonunu azaltmasını ve işlemi hızlandırarak önemli miktarda enerji tasarrufu sağlamayı mümkün kılar.

Ayrıca sınırlı ve kapalı alan, metallerin erimesinden kaynaklanan zararlı dumanların çevreye salınmasını önlemeye ve işleme sürecinin temizliğini korumaya yardımcı olur. Bileşimi ve işleme sürecini kontrol edebilme yeteneği de bu tip fırınların avantajlarından biridir.

Kanal indüksiyon üniteleri

Daha fazlasına sahip başka bir endüstriyel fırın türü geniş uygulama, diğerlerinden daha. Sadece izabe tesisi olarak değil, aynı zamanda hazırlanan malzemenin dağıtıcısı ve çeşitli hammadde türlerinin karıştırıcıları olarak da kullanılabilirler. Tipik tasarımlar bu tür cihazlar şunları içerir:

Sıvı metal, manyetik devre ve bobinden oluşan devrenin en ufak bir açılması, kendi direncinin artmasına ve tüm hammadde kütlesinin anında kanaldan salınmasına neden olur. Bu fenomeni ortadan kaldırmak için kanalın içinde sıvı halde tutulan küçük bir metal kütlesi olan bir "bataklık" bırakılır.

Kanal tipi indüksiyon fırınlarının avantajları:

  • Düşük kurulum maliyeti.
  • Ekonomik - ısıyı iyi dağıtmayan banyo içindeki sıcaklığı korumak için az miktarda elektriğe ihtiyaç vardır.
  • Katsayı yararlı eylemçalışma sırasında indüktör çok yüksektir.

Kusurlar:

Fırın devresinin temel elemanları

Tesisatı monte etmek ve üzerinde çalışma yapmak için, indüksiyon ocağının ve bunun için parçaların uygun bir şemasını bulmak gerekir. İkincisini bulmak için, parçaların çoğu içlerinde bulunabileceğinden, bilgisayarınızdan bir veya daha fazla gereksiz güç kaynağına sahip olmanız çok faydalı olacaktır. Tipik şema en basit fırın ev yapımı bir invertör aşağıdaki gibi unsurları içerecektir:

Kurulum için invertör, S.V. Kukhtetsky tarafından laboratuvar testleri için önerilen şemaya göre monte edilir. İnternette kolayca bulunabilir. 12–35 volt aralığında bir voltajla çalışan invertörün gücü 6 kilovat, çalışma frekansı ise 40–80 kilohertz olacak, bu ev projeleri için fazlasıyla yeterli olacaktır.

İşyerinde güvenlik önlemleri

İndüksiyon ocağıyla çalışmak erimiş metal ve akımlarla yakın teması gerektirdiğinden yüksek frekans ve dayanıklılık, kurulumun yüksek kaliteli topraklamasına ve güvenilir koruma araçlarına dikkat etmeye değer. Bu durumda, kıyafetlerin tüm gereksinimlere kesinlikle uyması gerekir:

Çalışacakları odanın iyi havalandırılmasını unutmayın. Erimiş metal havaya saçılıyor kimyasal bileşikler Bunlar ciğerleriniz için hiç de iyi değil.

Giriş3

fenomen elektromanyetik indüksiyon 3

Faraday'ın deneyleri 3

Metalurjide Uygulama4

4

Endüstriyel Frekans İndüksiyon Ocakları 12

Asit kaplı fırında eritme. 13

Vakum indüksiyon fırınlarında eritme . 13

Sonuç16

Kullanılan literatür:17


Elektrik akımları kendi etrafında manyetik bir alan oluşturur. Manyetik alan ile akım arasındaki bağlantı, manyetik alan kullanarak bir döngüde akımı uyarmak için çok sayıda girişime yol açmıştır. Bu temel sorun, 1831'de elektromanyetik indüksiyon olgusunu keşfeden İngiliz fizikçi M. Faraday tarafından zekice çözüldü. Kapalı bir iletken devrede, bu devrenin kapsadığı manyetik indüksiyon akısı değiştiğinde, indüksiyon adı verilen bir elektrik akımının ortaya çıkması gerçeğinde yatmaktadır.

Elektromanyetik indüksiyon olgusunun keşfedildiği Faraday'ın klasik deneylerini ele alalım.

Deneyim BEN . Galvanometreye kapalı bir solenoidi iterseniz veya çekerseniz kalıcı mıknatıs daha sonra geri çekilme veya geri çekilme anlarında galvanometrede bir sapma gözlenir (bir endüksiyon akımı ortaya çıkar); Mıknatısı içeri ve dışarı hareket ettirirken okun sapma yönleri zıttır. Mıknatısın bobine göre hareket hızı ne kadar büyük olursa, galvanometre iğnesinin sapması da o kadar büyük olur. Mıknatısın kutupları değiştiğinde okun sapma yönü de değişecektir. Bir endüksiyon akımı elde etmek için mıknatıs hareketsiz bırakılabilir, ardından solenoidi mıknatısa göre hareket ettirmeniz gerekir.

Deneyim LL. Bobinlerden birinin diğerine yerleştirilen uçları galvanometreye bağlanır ve diğer bobinden akım geçirilir. Galvanometre iğnesinin sapması akımın açılıp kapatıldığı anlarda, arttığı veya azaldığı anlarda veya bobinlerin birbirine göre hareket ettiği anlarda gözlenir.Sapmış galvanometre iğnesinin yönleri aynı zamanda zıttır. akımın açılıp kapanması, artması veya azalması, bobinlerin yaklaşması veya uzaklaşması.

Çok sayıda deneyinin sonuçlarını özetleyen Faraday, devreye bağlı manyetik indüksiyon akısında bir değişiklik olduğunda indüklenen bir akımın meydana geldiği sonucuna vardı. Örneğin, kapalı bir iletken halka düzgün bir manyetik alanda döndürüldüğünde, içinde de bir indüklenen akım ortaya çıkar. İÇİNDE bu durumda iletken yakınındaki manyetik alan indüksiyonu sabit kalır ve yalnızca devre boyunca manyetik indüksiyon akışı değişir.

Ayrıca deneysel olarak endüksiyon akımının değerinin tamamen bağımsız olduğu tespit edilmiştir. Manyetik indüksiyon akısını değiştirme yöntemi hakkında, ama sadece sen belirlersin hız değişiklikleri (Faraday'ın deneyleri ayrıca galvanometre iğnesinin sapması (akım gücü) ne kadar büyük olursa, mıknatısın hareket hızının veya akım gücünün değişim hızının veya bobinlerin hareket hızının da o kadar büyük olduğunu kanıtladı).

Metalurjide Uygulama

İndüksiyon fırınlarında çelik eritme

Çekirdeksiz bir indüksiyon ocağında metal, birkaç tur iletken malzemeden oluşan bir spiral olan bir indüktörün içine yerleştirilmiş bir potada eritilir.

İndüktörden alternatif bir akım geçirilir; indüktörün (Şekil 1) içinde oluşturulan alternatif manyetik akı, metalin ısınmasını ve erimesini sağlayan girdap akımlarını indükler.

Fırını besleyen jeneratörün gücünün aşırı derecede artmaması için, endüktörün endüktif reaktansını telafi etmek amacıyla fırın devresine kapasitörler dahil edilmiştir. Bilindiği gibi, alternatif akım devresinde endüktif reaktansın varlığı faz kaymasına neden olur (akımın büyüklüğü voltajın gerisinde kalır), bunun sonucunda tesisatın güç faktörü cos(ph) azalır. Kapasitans ters faz kaymasına neden olur; kapasitörlerin kapasitansını seçerek, faz kayma açısı f sıfıra yaklaştığında ve cos f birliğe yaklaştığında kurulumun rezonans ayarını sağlarlar.Frekans ne kadar yüksek olursa, kapasitör bankasının kapasitansı o kadar az gerekir.

İndüksiyon fırınlarının önemli bir özelliği yoğun sirkülasyondur. sıvı metal Bir yandan indüktörden geçen akımlar, diğer yandan metaldeki girdap akımları tarafından uyarılan elektromanyetik alanların etkileşiminden kaynaklanır.

Sirkülasyon akışlarının doğası Şekil 2'de gösterilmektedir. 2. Bu olgunun olumlu tarafı, karıştırma nedeniyle metalin bileşiminin ve sıcaklığının erimesi ve eşitlenmesinin hızlanmasıdır, olumsuz tarafı ise metalin yüzeyinin; dışbükey olduğu ortaya çıkar ve cüruf potanın duvarlarına akarken açığa çıkabilir. Karıştırma yoğunluğu yaklaşık olarak amper dönüşlerinin karesiyle orantılıdır (1p)- ve besleme akımının frekansı ile ters orantılıdır.

Pirinç. 2 .

Elektrodinamik dolaşım

bir indüksiyon ocağının potasındaki metal.

İndüksiyon fırınlarının bir diğer özelliği ise indüklenen akımların yoğunluğunun pota duvarlarına yakın metal yüzeyinde maksimuma ulaşması ve pota eksenine doğru azalmasıdır (“yüzey etkisi”). Şöyle yüzey katmanı göze çarpıyor en büyük sayı yükün erimesi nedeniyle ısı. Metal katman kalınlığı yüksek yoğunluk indüklenen akımlar frekansın kareköküyle ters orantılıdır.

İndüksiyon fırınları ark ocaklarına göre aşağıdaki avantajlara sahiptir:

1) eritme sırasında hidrojen, nitrojen ve metal atıklarının emilimini azaltan yüksek sıcaklık arkları yoktur;

2) alaşımlı atıkların yeniden eritilmesi sırasında alaşım elementlerinin önemsiz israfı;

3) fırınların küçük boyutları, kapalı odalara yerleştirilmelerine ve vakumda veya inert gaz atmosferinde eritilmelerine olanak tanır;

4) bileşim ve sıcaklık bakımından homojen bir metalin elde edilmesine katkıda bulunan elektrodinamik karıştırma. İndüksiyon fırınlarının ana dezavantajları ana astarın düşük dayanıklılığı ve düşük sıcaklık metal tarafından ısıtılan cüruflar; Soğuk cüruflar nedeniyle ergitme sırasında fosfor ve kükürtün uzaklaştırılması zordur.

İndüksiyon fırınları iki tipe ayrılır:

1) yüksek frekanslı akımla çalıştırılır;

2) endüstriyel frekans akımıyla (50 Hz) güçlendirilmiştir.

Birinci tip fırınlarda, besleme akımının frekansı genellikle azaltılır; Pota kapasitesi ve çapı arttıkça; küçük (birkaç kilogram veya daha az) fırınlar, 50 ila 1000 kHz frekanslı akımla, orta ve büyük (onlarca tona kadar kapasiteli) |0,5-10 kHz frekanslı akımlarla çalıştırılır.


1 İndüksiyon ocağının tasarımı.

İndüksiyonlu eritme tesisi, devirme mekanizmalı bir fırından ve elektrik besleme ekipmanından (yüksek frekanslı jeneratör, kapasitör bankası, kontrol paneli ve büyük fırınlarda elektrik modunun otomatik regülatörü) oluşur. İndüksiyon fırınlarının kapasitesi 60 tona ulaşır.Fırının ana elemanları çerçeve, indüktör ve bazen kapakla kapatılan refrakter potadır.

İndüksiyon fırını

Kapasite 60 kg.

2 ocaklı ocak,

3-indüktör,

4-yalıtım katmanı,

6-absosemeit levha,

7-drenajlı çorap,

8 yakalı,

9-esnek iletken,

10 ahşap kiriş.

Küçük kapasiteli fırınların çerçevesi (gövdesi) (<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 (рис. 3). В печах средней и большой емкости каркас выполняют из стали в виде сплошного кожуха цилиндрической формы (рис. 4) 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 решения:

a) çerçeve manyetik olmayan çelikten yapılmıştır;

b) sıradan çelikten yapılmış çerçeve ile indüktör arasına, indüktör boyunca yer alan birkaç transformatör çeliği paketinden manyetik bir devre yerleştirilir (Şekil 4);

c) indüktör ile çerçeve arasına düşük dirençli metalden (bakır, alüminyum) yapılmış kapalı bir elektromanyetik ekran yerleştirilir.

Bir indüktör, bir ocak plakası, üst seramikler ve manyetik devre paketleri çerçeveye sağlam bir şekilde tutturulmuştur. Çerçevenin ön kısmına, metali boşaltırken fırını döndürmek için gerekli olan drenaj çorabı seviyesinde iki muylu takılmıştır.

Şekil 4 8 ton kapasiteli indüksiyon ocağı.

1-indüktör,

Bir indüksiyon ocağının çalışma prensibi, eritme için ısının, alternatif bir manyetik alan tarafından üretilen elektrikten elde edilmesidir. Bu tür fırınlarda enerji elektromanyetikten, daha sonra elektriğe ve en sonunda da ısıya dönüştürülür. Kendi elinizle bir indüksiyon ocağı nasıl yapılır?

Bu tür fırınlar iki tipe ayrılır:

  1. Pota. Bu tür fırınlarda indüktör ve çekirdek metalin içinde bulunur. Bu tip fırın, bakır, alüminyum, dökme demir, çeliğin eritilmesi için endüstriyel izabe tesislerinde ve ayrıca değerli metallerin eritilmesi için mücevher fabrikalarında kullanılır.
  2. Kanal. Bu tip fırında indüktör ve çekirdek metalin etrafında bulunur.

Kazanlar veya diğer sobalarla karşılaştırıldığında indüksiyon sobalarının bir takım avantajları vardır:

  • anında ısınmak;
  • enerjiyi belirli bir aralıkta odaklamak;
  • çevre dostu cihaz ve göreceli güvenlik;
  • israf yok;
  • sıcaklığı ve kapasiteyi ayarlamak için büyük olanaklar;
  • eriyen metalin homojenliği.

İndüksiyon fırınları ısıtma amaçlı da kullanılmaktadır. Bu kullanışlı ve aynı zamanda sessiz bir ısıtma yöntemidir.

Kazan için özel bir oda gerektirmez. Isıtma elemanı üzerinde kireç birikmez ve yağ, su veya diğerleri gibi herhangi bir sıvı, ısıtma sistemi boyunca sirkülasyon için kullanılabilir. Soba aynı zamanda minimum düzeyde yıprandığı için dayanıklıdır. Daha önce de belirtildiği gibi, havaya zararlı emisyon olmadığı için çok çevre dostudur ve aynı zamanda tüm yangın güvenliği gereksinimlerini de karşılar.

Bilgi toplanması

Bir elektrik şemasını nasıl okuyup anlayacağını bilen bir kişi, bunun gibi bir endüksiyon ocağının nasıl yapılacağını anlamakta zorlanmayacaktır. İnternette, örneğin eski bir mikrodalga fırın veya kaynak invertörü gibi evsel çöpleri kullanarak çeşitli endüksiyon fırınları yapmak için düzinelerce, hatta yüzlerce seçenek göreceksiniz.

Elektrik akımının tehlikeli bir şey olduğunu unutmayın. Ve bir indüksiyon ocağı yapmak için indüksiyonla ısıtmanın ne olduğu hakkında bir fikre sahip olmanız gerekir. Yanınızda en azından elektrik mühendisliğinin temellerini anlayan veya elektrikli ekipmanlarla çalışma deneyimi olan birinin bulunması tavsiye edilir.

Çalışma prensibi

Böyle bir sobanın çalışmasının temeli, bir indüktör kullanılarak alternatif bir manyetik alan üreten bir elektrik akımından ısının çıkarılmasıdır. Önce elektromanyetik enerjiden, sonra elektrik enerjisinden ısı aldığımız ortaya çıktı. İndüktörün (indüktör) dönüşlerinden geçen akımların kapalılığı ısı üretir ve metali içeriden ısıtır.

Böyle bir soba basitleştirilmiş bir versiyona sahip olabilir ve 220V ev ağından çalıştırılabilir. Ancak bu bir redresör yani adaptör gerektirir.

Fırın yapısı

Bir endüksiyon cihazının tasarımı bir transformatöre benzer. İçinde, birincil sargı alternatif akımla çalıştırılır ve ikincil sargı, ısıtılmış bir gövde görevi görür.

En basit indüktör, metal bir borunun yüzeyinde veya içinde bulunan yalıtımlı bir iletken (spiral veya çekirdek şeklinde) olarak kabul edilir.

İşte tümevarımla çalışan bazı düğümler:

  • bobin;
  • eritme fırını bölmesi;
  • bir ısıtma fırını için bir ısıtma elemanı;
  • jeneratör;
  • çerçeve.
Son zamanlarda, özellikle metalize peletlerin şarj olarak kullanıldığı külçe üretimine yönelik olası üniteler olarak yurt dışında indüksiyon fırınlarına olan ilgi yeniden arttı.
Bu tip fırınların çelik üretim atölyelerinde kullanımı dünya çapında alaşım veya alaşım üretimi amacıyla sınırlıdır ve bu nedenle kapasiteleri kural olarak 5 tonu geçmez.
Dökümhaneler ise büyük fırınlar işletiyor. Dünyanın en büyük tesisi, her biri 20 kW gücünde, 60 ton kapasiteli ve toplam 160 ton/saat kapasiteli 4 adet fırını içermektedir. Kullanılan hurda 600 °C'ye ısıtılır.
Bir dizi önemli parametre açısından bu tip fırınlar, elektrik ark ocaklarına tercih edilir. Bu bağlamda, çelik üretiminde kullanımları için olası sınır koşullarına ilişkin sorular ortaya çıkmaktadır. Mevcut uygulama, izin verilen voltajın 3000 V ve akımın 70.000 A olabileceğini göstermektedir. Böylece görünen güç gelecekte 210 MB*A'ya yükseltilebilir. İndüklenen gerçek güç, pota duvarlarının kalınlığına bağlı olarak görünen güçle 1:5-1:7 oranında ilişkilidir.
Metalürjik açıdan genellikle çok olumlu bir faktör olan metalin bir indüksiyon fırınındaki hareketi, ancak güç yoğunluğunun aşırı olması durumunda metal emisyonlarıyla ilişkilendirilebilir. Bu göstergeye göre büyük fırınların özgül gücü şu anda 330 kW/t metal ile sınırlıdır.
İndüksiyon fırınlarının gücü, pota astarının kalınlığından önemli ölçüde etkilenebilir. Astar yeterince güvenilir ve dayanıklı olmalıdır. Ancak kalınlığı arttıkça fırının faydalı gücü düşer, örneğin 100 ton kapasiteli ve görünür gücü 210 MB*A olan bir fırın için 15 cm et kalınlığı ile 38 MW'a düşer ve 40 cm et kalınlığı ile 28 MW'a kadar Duvar malzemesi seçimi de günümüzde büyük bir sorundur. Asit astar çok sayıda ısıya dayanabilir ve bu da 1550 °C çelik üretim sıcaklığında 0,7 kg/t çelik refrakter tüketimine olanak tanır. Bununla birlikte, böyle bir astar her durum için uygun değildir ve kural olarak, bu durumda metalden kükürt ve fosforun uzaklaştırılmasının imkansızlığı nedeniyle çeliğin sıradan hurdadan eritilmesi için kabul edilemez. Ayrıca metalin karbon ve manganezi, astarın silikasıyla etkileşime girecek ve bu da sınırlandırılması gereken sonuçlara yol açabilecektir.
Metalden silisyum, kükürt, manganez gibi yabancı maddelerin uzaklaştırılması, astarın aşırı aşınması olmadan uygun toz halindeki malzemelerin enjekte edilmesiyle belirli bir dereceye kadar sağlanabilir. Emisyonların önlenmesi için bu süre zarfında metalin bilinen bir güç azalmasıyla kaynatılmasını sağlamak da mümkündür.
İndüksiyon fırınları, alaşım maddelerinin asimilasyonu, hafif yükün eritilmesi, gazların metalden uzaklaştırılması ve gaz doygunluğunun azaltılması açısından ark fırınlarına göre şüphesiz avantajlara sahiptir. Bununla birlikte indüksiyon fırınları, çalışma prensibi gereği esas olarak sürekli ünitelerdir ve bu nedenle metalize şarjın işlenmesi için daha uygun olabilir. İndüksiyon fırınlarının çalışmasına, ark fırınlarının çalışması gibi elektriksel parametrelerde bu kadar önemli dalgalanmaların eşlik etmemesi de önemlidir.
İndüksiyon ve ark ocaklarında çelik üretimi için sermaye ve işletme maliyetleri birbirine yakındır. Bununla birlikte, sürekli bir eritme prosesi organize edilirken, basitleştirilmiş bina tasarımı ve gaz temizliği, gürültü kontrol maliyetlerinin ortadan kaldırılması, işletme personeli ve refrakterler için daha düşük maliyetler ve sıcaklık ve kimyasal bileşimin daha esnek kontrolü nedeniyle indüksiyon fırınları kullanıldığında maliyetlerin azalması beklenebilir. çelikten.
Metalize peletlerin yeniden eritilmesi için indüksiyon fırınlarının kullanılmasının bir dizi ek avantajı vardır.
İndüksiyon ocağındaki metalin yoğun hareketi nedeniyle, metalize peletler hızlı bir şekilde banyonun derinliklerine çekilebilir, bu da onları eritme işlemi sırasında oksidasyondan koruyacaktır. Ek olarak, peletlerin aşırı ısınması olmadan erimenin kendisi gerçekleşir, bu da demir israfının ve fırından toz salınımının minimum düzeyde olmasını sağlar.
Fırına belirli bir güç girişi için metal sıcaklığı, pelet besleme hızıyla kolayca düzenlenir.
Tesisin biri tamirde diğeri çalışır durumda olmak üzere iki potaya sahip olması nedeniyle sermaye maliyetleri azaltılabilir. Bu durumda kurulu kapasitenin yüksek oranda kullanılması sağlanır.
Peletlerin atmosferle kısa temas süresi ve ayrıca ark ocağındaki elektrik arkları altında olduğu gibi yüksek sıcaklık bölgelerinin bulunmaması, metalde çok düşük nitrojen içeriğinin elde edilmesini mümkün kılacaktır. oksijen dönüştürücülerde eritilmiş metal içindeki içeriklerinin.
Metalize peletlerin yeniden eritilmesi sırasında bir indüksiyon fırınındaki metalurjik işlemlere gelince, bunlar esasen iki işleme indirgenir: fosforun çıkarılması ve peletlerde bulunan demir oksitlerin eşzamanlı indirgenmesiyle karbonun çıkarılması. Gaz azaltımı sırasında peletlerdeki kükürt içeriği düşük seviyede elde edilebilir.
Almanya'da birkaç on kilogramdan iki tona kadar değişen kapasiteye sahip bir dizi indüksiyon tesisinde, metalize peletlerin yeniden eritilmesi üzerine oldukça çeşitli deneyler yapıldı, bu da bu sürecin birçok özelliğini, avantajlarını ve dezavantajlarını tanımlamayı mümkün kıldı. ve ayrıca bir dereceye kadar geleceğe yönelik beklentileri belirler.
Bir indüksiyon potası fırınında sünger demirin Joule ısısı ile ısıtılma hızı, hem sünger demirin hem de fırının parametrelerine bağlıdır. Sırasıyla 250 ve 2000 Hz akım frekansına sahip, 4 ila 22 kg'lık bir eriyik kütlesine sahip, 54 ve 30 kW gücünde iki fırında, parça boyutları 2'den 2'ye değişen beş dereceli sünger demir kullanılarak karşılaştırmalı deneyler yapılırken -16 ila 6-40 mm, kütle yoğunluğu 1,01 ila 2,52 g/cm3 ve metalizasyon derecesi 83,9 ila 99,2 arasında olup, aşağıdaki temel modeller oluşturulmuştur. Sünger demirin şarjında ​​indüklenen gücün büyüklüğü ve ısıtma hızı, akım frekansı ve fırın gücünün yanı sıra sünger demir parçalarının boyutu, metalizasyon derecesi ve kütle yoğunluğu arttıkça arttı. Bununla birlikte, sünger demirin belirli bir miktarda önceden erimiş metalin yokluğunda bir indüksiyon ocağında eritilmesine yönelik tanımlanmış teknik olasılık göz önüne alındığında, sözde "bataklık", böyle bir işlemin uygunsuzluğu tespit edildi. Pota dibinde sünger demir erimeye başladı ve üstte bulunan sünger demir tabakası aşağı inmedi ve o kadar sıkı sinterlendi ki, sünger demirin daha fazla yüklenmesi imkansızdı. Bu tabakayı eritme girişimleri, halihazırda erimiş metalin aşırı ısınmasına ve potanın yanmasına neden olabilir. Eritme için gerekli olan yüksek indüklenen gücü elde etmek için, çok daha pahalı olan ve ayrıca içlerindeki metalin çok zayıf bir şekilde karıştığı yüksek frekanslı kurulumlara ihtiyaç vardır. Son olarak sünger demirin gerekli ısıtılması çok yüksek bir güç tüketimiyle sağlandı; önemli ölçüde daha düşük verimlilikte. Hurdayı eritirken olduğundan daha fazla fırın.
120 kg kapasiteli yüksek frekanslı bir fırın (2000 Hz) ile yapılan diğer deneyler, sünger demirin eritilmesi için bu tip fırınların tavizsiz kullanımını doğruladı. Sünger demiri önceden eritilmiş metalden oluşan temiz bir yüzeye yüklerken bile, peletler banyonun derinliklerine taşınmadan yalnızca yüklemenin ilk döneminde hızla eridi. Daha sonra, sünger demirin radyasyon ve soğutma etkisi nedeniyle yüzeyi bir kabukla kaplanan cüruf oluşmaya başladı ve bu, sünger demirin taze kısımlarının metal banyosuna akışını engelledi.
1,5 ton kapasiteli düşük frekanslı bir fırında (150 Hz) yapılan deneyler çok daha cesaret vericiydi; bu sırada 6-40 mm parça boyutunda 87,6 ila 97,0 metalizasyon derecesine sahip sünger demir eritildi. Her ergitme fırına yaklaşık 1 ton ergimiş metal ile başlamış ve ayrıca yaklaşık 300 kg sünger demir yüklenmiş, ergitme sonrasında yaklaşık 250 kg metal açığa çıkmış ve cüruf indirilmiştir. Aynı zamanda, %0,5 C'li çelik eritme durumunda enerji tüketimi ortalama 2617 MJ/t, çelik eritme durumunda ise %1,8 2318 MJ/t enerji tüketimi oldu. Metalleşme derecesindeki her %1'lik düşüş, 1 ton eritilmiş metal başına elektrik tüketiminin 36 MJ arttığını gösterdi. Sünger demirin her porsiyonunun erime süresi 16 dakika olurken, yetersiz güç girişi nedeniyle banyo sıcaklığı 90 °C düştü. Böylece erime performansı erime hızına göre değil, sağlanan güce göre belirlendi. Atık sünger demir kayası doğası gereği asidik olduğundan (%2,5 SiO2; %0,1 CaO ve %0,2 Al2O3), ana pota astarının aşınması oldukça belirgindi; yukarıdan aşağıya doğru arttı ve başlangıçtaki kalınlığın %15'ine ulaştı. 13 cm Eritme sırasında indirgenmiş demir oksitlerin oranı yaklaşık %65 idi. Cürufun silikon ve manganez tarafından deokside edilmediği durumlarda, gözenekli hale geldi ve yüzeyden hızlı bir şekilde soğutuldu, bu da sünger demirin metalizasyon derecesinin 90 ° C'yi aşmaması durumunda cürufu çıkarmak için sünger demir yüklemesinin durdurulmasına neden oldu. %.
Oberhausen tesisinde özel olarak inşa edilmiş, 2 ton kapasiteli ve 750 kW kurulu güce sahip endüstriyel frekanslı bir indüksiyon ocağı kullanılarak, cüruf ile potanın refrakter astarının etkileşimi ve ayrıca sünger ile sünger arasındaki arayüzlerdeki reaksiyonlar demir - eriyik ve eriyik - cüruf incelenmiştir. Kampanya başlangıcında yığma duvarların kalınlığı 100 mm iken 40 mm'ye düşürülmesine izin verildi. Purofer tesisinde farklı karbon ve atık kaya içeriklerinin yanı sıra indirgeme derecelerine sahip sünger demir kullanıldı (Tablo 27).

Düşük fosfor içerikli ve asidik ganglı A sınıfı demiri yeniden eritirken, asidik cüruflar ve kuvars pota astarı üzerinde çalışmak mümkündü. Bu durumda doymuş cüruf yaklaşık %82 Si02 içeriyordu; %10 FeO ve %8 Al2O3. Pota alt kısmında aşınma gözlenmedi, ancak üst kısmı oldukça çabuk aşındı, ancak cürufla kimyasal etkileşim nedeniyle değil, duvarlara çarpan oksitlenmiş metal damlalarının ve eriyebilir silikatların oluşması sonucu. Bu olgu, potanın bu kısmının alüminadan yapılmasıyla ortadan kaldırılabilir.
B sınıfı sünger demirin yeniden eritilmesi sırasında cürufun bazlığı yaklaşık 1,5 idi ve miktarı 110 kg/t'u aşmadı. Bu tür cüruf, erimiş veya kalsine manyezitten yapılmış astarı aşındırdı; %80 MgO ve %20 Cr2O3 içeren malzemeden yapılmış pota, üç vardiyalı çalışma sırasında üç hafta boyunca bekletildi.
Sünger demirin yeniden eritilmesi sırasındaki metalurjik süreçleri incelerken iki önemli durum dikkat çekti.
1. Fırının seçilen elektriksel parametreleri ile içindeki metal yoğun bir şekilde karıştırılmış ve sünger demir hızla banyonun derinliklerine çekilmiştir. Bu nedenle, sünger demirin kendisinde oksijen ve karbonun varlığının yanı sıra, bir indüksiyon ocağında banyo yüzeyinin hacmine göre elverişsiz oranına rağmen, dekarbürizasyon reaksiyonu oldukça gelişmiş ve yüksek hızlarda ilerlemiştir. bir ark ocağı. Deneylerde karbondan arındırma hızı 1 kg/(m2*dak) değerine ulaştı ve muhtemelen arttırılabilir. Bu sayede 100 ton kapasiteli bir indüksiyon ocağında sünger demirin ergitme hızı 50 ton/saat'e ulaşabilmektedir.
2. İndüksiyon ocağındaki cürufun sıcaklığı metalin sıcaklığını aşamaz ve ayrıca sünger demirdeki fosfor atık kayada olduğundan, metalde düşük fosfor içeriği elde etme olasılığı büyük ölçüde kolaylaştırılmıştır. B sınıfı sünger demirden yapılmış çelik için aşağıdaki kimyasal bileşim tipiktir, %: C 0,1; Min 0,04; P 0.011; S 0,005 ve N2 0,0015. Bu deneyler, sünger demirin fırının geometrik ve elektriksel parametrelerinin doğru seçimiyle periyodik olarak yüklenmesi durumunda, yeniden eritme sürecinde özel bir teknik zorluğun ortaya çıkmadığını, ancak eritme maliyetinin, elde edilen verimle ilgili olduğunu gösterdi. Kullanılabilir metal, hurdanın eritilmesine göre daha yüksektir, enerji tüketimi artar ve deoksidanlar artar, astarın daha fazla aşınması, cürufun indirilmesi için daha fazla zaman kaybı olur. Bu nedenle, sünger demirin indüksiyon ocağında yeniden ergitilmesi, maliyeti hurda maliyetinden düşükse veya bu kayıpları telafi edecek kaynaklar bulunabilirse (sünger demirin daha fazla homojenliği ve saflığı, yükleme ve taşıma kolaylığı, vesaire.).
Özellikle metalin sürekli yüklenmesi ve serbest bırakılması sağlanarak büyük faydalar elde edilebilir. Bu durumda, prensipte, manuel işlemleri keskin bir şekilde azaltmak, proseste yüksek derecede otomasyon elde etmek, tedarik edilen ve tüketilen elektrik gücünü eşleştirirken ve sabit bir eritme prosesi, sıcaklık sağlarken maksimum güçte tam bir pota ile çalışmak mümkündür. ve metalin kimyasal bileşimi.
Verilere göre periyodik bir süreçte ancak potada metalin %30-60'ı kaldığında tüketilen elektrik gücü nominalin %75-100'ü kadardır (Şekil 101).
130 kg kapasiteli bir fırında yapılan bir dizi deneyde bu varsayımların testi, bunları büyük ölçüde doğruladı, ancak aynı zamanda sürecin zorluklarla ilişkili bir dizi yeni özelliğini de ortaya çıkardı.
970 dakika boyunca, %96,9 metalizasyon derecesine sahip 116 kg sünger demir, metalin maksimum 1600 °C sıcaklığa ve %1,2 ila %3,5 karbon içeriğine ısıtıldığı bir asit potasında eritildi. Sünger demir yüklemesi, iç çapı 80 mm olan boru aracılığıyla sürekli olarak gerçekleştirilmiş olup, deneyler sırasında potanın eğimli konumu sayesinde metalin sürekli salınması sağlanmıştır. 1500 °C'nin altındaki banyo sıcaklıklarında potanın aşınması önemsizdi, ancak 1560 °C'nin üzerindeki sıcaklıklarda sadece bir saat sonra, özellikle üst kısımda ciddi aşınma gözlemlendi. 1 ton sünger demir başına elektrik tüketimi büyük ölçüde sağlanan güce bağlıydı ve 42 kW'tan 78 kW'a çıktığında yarıya indi (Şekil 102). Aynı zamanda eritme verimliliği 10'dan 28 t/m2'ye çıktı, ancak metalin sıcaklığı ve içindeki karbon içeriği arttı. Bu nedenle, tam pota ve maksimum güç girişi ile çalışmak prosesin ekonomisini önemli ölçüde artırabilir. Düşük ısı iletkenliği nedeniyle sünger demirin hurdaya göre daha yavaş eriyeceği varsayımı tam olarak doğrulanmadı. Prosesin kararlı durumundaki erime hızı yalnızca sağlanan ısı miktarıyla belirlendi. Proses durağan hale geldiğinde gerekli karbon içeriğinin korunması, dekarburizasyon reaksiyonlarının oluşmasına ve banyodaki içeriğinden farklı bir karbon içeriğine sahip sünger demirin banyoda sürekli çözünmesine rağmen zorluklara neden olmaz.

Yapılan deneyler, sünger demirin endüstriyel koşullarda yeniden ergitilmesi işleminin olası ekonomik verimliliği konusunda nihai bir cevap vermese de, sorunun birçok teknolojik ve ekonomik yönünü açıklığa kavuşturdu. Cüruf miktarının minimum, metalizasyon derecesinin maksimum olması gerektiği oldukça açık bir şekilde tespit edilmiştir. Bu durumda süreç önemli ölçüde kolaylaşır ancak aynı zamanda sünger demirin maliyetinin de arttığını belirtmek gerekir. Asidik cüruflar üzerinde çalışmak, yalnızca asidik bir astar kullanıldığında ve sünger demirdeki fosfor içeriği çelikte izin verilenden daha yüksek olmadığında mümkündür. Ancak bu durumda metalin ısıtma sıcaklığı 1500 °C'yi geçmemelidir. Manyezit-kromit potalarının kullanılması metalin daha yüksek sıcaklıklara ısıtılmasına izin verir, ancak cüruftaki silikanın nötrleştirilmesi ihtiyacı, deoksidanların, elektrik, cüruf oluşturucu maddelerin tüketiminde bir artışa ve verimde bir azalmaya neden olur. Her durumda cürufun donmasına karşı önlem almak gerekli olduğu gibi, onu ısıtmak için yöntemler geliştirmek de gerekli olabilir.
Çok önemli bir durum, potanın geometrik boyutlarının ve tesisatın elektriksel parametrelerinin, potadaki metal yüzeyinin orta kısmının sünger demirin düşeceği cüruftan arınmış olmasını sağlayacak şekilde olmasını sağlamaktır. doğrudan metalin üzerine uygulanır ve kalınlığına kadar taşınır. Aksi takdirde sünger demirin cüruftan geçmesini sağlayacak özel tedbirlerin alınması gerekecektir. Thyssen firmasının teklifine göre bu, fırının özgül gücünün frekansın kareköküne 49,5 oranıyla sağlanabiliyor.
Tüm bu sınırlamaların dikkate alınmasının, indüksiyon fırınının yalnızca metalize yükün sürekli eritilmesi için bir birim olarak görev yapacağı ve geri kalan işlemlerin (ısıtma, deoksidasyon, alaşımlama, vb.) kimyasal bileşimin bitirilmesi vb.) fırın dışı metalurji ünitelerinde gerçekleştirilecektir. Böyle bir ünite olarak, ASEA ve SKF tarafından geliştirilen ve yukarıda bahsedilen operasyonların tüm kompleksinin gerçekleştirilebildiği fırın-pota tipi ünite öncelikli ilgi konusu olabilir.
Bununla birlikte, Hoganes prosesi ile elde edilen sünger demir uzun süredir takım ve yapı çelikleri, ağır dövme çelikleri ve bir dereceye kadar paslanmaz çeliklerin asit indüksiyon fırınlarında eritilmesinde %10 ila %60 oranlarında şarj olarak kullanılmaktadır. 12 tona kadar kapasiteli ve ana fırınlarda, özellikle ikincisini eritirken. Aynı zamanda çeliğin işlenebilirliği, saflığı ve homojenliği de önemli ölçüde artar.
Sünger demir, %0,17 C ve yaklaşık %1 O2 içeren, 75 mm uzunluğunda ve yaklaşık 88 mm çapında briketler halinde kullanılır. Oksijen ve karbon arasındaki bu oran, banyonun orta derecede kaynama seviyesinde tutulmasına ve gerekirse çok düşük karbon içeriklerinin bile elde edilmesine olanak sağlar. Bu elementler arasındaki reaksiyon zaten 700 °C'de başlıyor, ancak krom ve onlara afinitesi olan diğer elementlerle etkileşimleri fazla gelişmiyor. Bu, sünger demir kullanımının, düşük karbonlu çeliklerin eritilmesinde tipik olarak kullanılandan daha yüksek karbonlu ferrokrom ile birleştirilmesi olasılığının önünü açıyor.
Gereksiz krom kayıplarını ve eriyikteki karbon içeriğinin artmasını önlemek için, indüksiyon fırınının aşağıdaki yükleme sırası tavsiye edilir.
Fırının tabanına nikel ve molibden yüklenir, ardından sünger demir briketler beslenir, şarjın bu kısmı eritildikten sonra cüruf indirilir ve ancak bundan sonra hurda ve kalan alaşım katkı maddeleri eklenir.
Krom ekstraksiyonu, enerji tüketimi ve fırın verimliliği, geleneksel şarj kullanıldığındaki ile aynı seviyededir.
Masada Şekil 28, %12,3 sünger demir, %24,0 geri dönüştürülmüş hurda, %9,25 nikel, %18,5 ferrokrom, %2,85 ferromolibden yüklemeli 12 tonluk bir indüksiyon ocağında ostenitik paslanmaz çeliğin eritilmesi sırasında alaşım elementlerinin ekstraksiyonunun sonuçlarını göstermektedir. %31,0 çelik hurdası (%0,05 C) ve %2,1 ferromangan.
"Thyssen" ve "Brown Boveri" şirketleri, Purofer yöntemi kullanılarak elde edilen güçlü endüksiyon fırınlarının tasarımı ve bunların içindeki metalize hammaddelerin işlenmesi sürecine ilişkin ortak bir buluşun uygulanması konusunda anlaşma imzaladı. Buluş, 50 Hz akım frekansında 350 kW/t özgül güce veya 60 Hz akım frekansında 385 kW/t'ye sahip, 100 tonun üzerinde kapasiteye sahip endüstriyel frekans fırınlarının oluşturulmasını sağlar. Metal yükü, potadaki metal yüzeyin orta kısmına, cüruftan arınmış ve elektromanyetik hareketin etkisi altında şişmiş olarak sürekli olarak beslenecektir. Bu durumda, 60 ton kapasiteli, 21 MW gücünde, pik demirin ergitilmesinde kullanılan mevcut fırının tecrübesinden yararlanılarak, 100 tonun üzerinde kapasiteye sahip ve 100 ton kapasiteli bir fırında uygulanması planlanmaktadır. 45 MW gücünde.

İndüksiyonla eritme, demir ve demir dışı metalurjide yaygın olarak kullanılan bir işlemdir. İndüksiyonla eritme, enerji verimliliği, ürün kalitesi ve üretim esnekliği açısından genellikle yanma fırını eritme işleminden üstündür. Bunlar ön-

modern elektrik teknolojileri

özellikler indüksiyon fırınlarının spesifik fiziksel özelliklerine göre belirlenir.

İndüksiyonla eritme sırasında katı bir malzeme, elektromanyetik alanın etkisi altında sıvı faza dönüştürülür. İndüksiyonla ısıtmada olduğu gibi, indüklenen girdap akımlarından kaynaklanan Joule etkisi nedeniyle erimiş malzemede ısı açığa çıkar. İndüktörden geçen birincil akım bir elektromanyetik alan oluşturur. Elektromanyetik alanın manyetik çekirdekler tarafından yoğunlaştırılıp yoğunlaştırılmadığına bakılmaksızın, birleşik indüktör-yük sistemi, manyetik çekirdekli bir transformatör veya bir hava transformatörü olarak temsil edilebilir. Sistemin elektriksel verimliliği büyük ölçüde ferromanyetik bileşenlerin alanı etkileyen özelliklerine bağlıdır.

İndüksiyonla eritme işleminde elektromanyetik ve termal olayların yanı sıra elektrodinamik kuvvetler de önemli bir rol oynar. Özellikle güçlü indüksiyon fırınlarında eritme durumunda bu kuvvetler dikkate alınmalıdır. Eriyik içinde indüklenen elektrik akımlarının ortaya çıkan manyetik alanla etkileşimi, mekanik bir kuvvete (Lorentz kuvveti) neden olur.

Basınç Erime akışları

Pirinç. 7.21. Elektromanyetik kuvvetlerin etkisi

Örneğin, eriyiğin kuvvet kaynaklı türbülanslı hareketi, hem iyi ısı transferi hem de iletken olmayan parçacıkların eriyik içinde karışması ve yapışması açısından çok önemlidir.

İki ana indüksiyon ocağı türü vardır: indüksiyon pota fırınları (IFC) ve indüksiyon kanallı fırınlar (ICF). ITP'de erimiş malzeme genellikle parçalar halinde bir potaya yüklenir (Şekil 7.22). İndüktör potayı ve erimiş malzemeyi kaplar. Manyetik devrenin yoğunlaştırıcı alanının olmaması nedeniyle, arasındaki elektromanyetik bağlantı

modern elektrik teknolojileri

indüktör ve yükleme büyük ölçüde seramik potanın duvar kalınlığına bağlıdır. Yüksek elektrik verimliliğini sağlamak için yalıtımın mümkün olduğu kadar ince olması gerekir. Öte yandan astarın termal streslere dayanacak kadar kalın olması ve

metal hareketi. Bu nedenle elektriksel ve dayanım kriterleri arasında bir uzlaşma aranmalıdır.

ITP'de indüksiyonla erimenin önemli özellikleri, elektromanyetik kuvvetlerin etkisi sonucu eriyiğin ve menisküsün hareketidir. Eriyiğin hareketi hem eşit sıcaklık dağılımı hem de homojen kimyasal bileşim sağlar. Eriyik yüzeyindeki karıştırma etkisi, küçük boyutlu şarj ve katkı maddelerinin ilave yüklenmesi sırasında malzeme kayıplarını azaltır. Ucuz malzeme kullanımına rağmen sabit bileşimli bir eriyiğin yeniden üretilmesi yüksek kaliteli döküm sağlar.

Boyutuna, eritilen malzemenin türüne ve uygulama alanına bağlı olarak ITP'ler endüstriyel frekansta (50 Hz) veya orta frekansta çalışır.

modern elektrik teknolojileri

1000 Hz'e kadar frekanslarda. İkincisi, dökme demir ve alüminyumun eritilmesindeki yüksek verimlilikleri nedeniyle giderek önem kazanmaktadır. Sabit güçteki erime hareketi artan frekansla zayıfladığından, daha yüksek güç yoğunlukları ve dolayısıyla daha yüksek verimlilik, daha yüksek frekanslarda mümkün hale gelir. Daha yüksek güç nedeniyle erime süresi kısalır, bu da prosesin verimliliğinin artmasına neden olur (endüstriyel frekansta çalışan fırınlarla karşılaştırıldığında). Eritilmiş malzemelerin değiştirilmesindeki esneklik gibi diğer teknolojik avantajlar dikkate alınarak orta frekanslı ITP'ler, şu anda demir döküm endüstrisine hakim olan yüksek güçlü eritme tesisleri olarak tasarlanmıştır. Dökme demir eritme için modern, güçlü orta frekanslı ITS, 12 tona kadar kapasiteye ve 10 MW'a kadar güce sahiptir. Endüstriyel frekanslı ITP'ler, orta frekanslı olanlardan daha büyük kapasiteler için, dökme demir eritme için 150 tona kadar geliştirilmiştir. Banyonun yoğun şekilde karıştırılması, pirinç gibi homojen alaşımların eritilmesinde özellikle önemlidir, bu nedenle endüstriyel frekanslı ITP'ler bu alanda yaygın olarak kullanılmaktadır. Pota fırınlarının izabe için kullanımının yanı sıra, şu anda dökümden önce sıvı metalin tutulması için de kullanılıyorlar.

IHP'nin enerji dengesine göre (Şekil 7.23), hemen hemen tüm fırın türleri için elektrik verimliliği seviyesi yaklaşık 0,8'dir. Başlangıçtaki enerjinin yaklaşık %20'si indüktörde Joe ısısı şeklinde kaybolur. Pota duvarlarından geçen ısı kayıplarının eriyik içinde indüklenen elektrik enerjisine oranı %10'a ulaşır, dolayısıyla fırının toplam verimliliği yaklaşık 0,7 olur.

Yaygın olarak kullanılan ikinci indüksiyon ocağı türü IKP'dir. Demir ve demir dışı metalurjide döküm, yaşlandırma ve özellikle eritme amacıyla kullanılırlar. ICP genellikle bir seramik banyo ve bir veya daha fazla indüksiyon ünitesinden oluşur (Şekil 7.24). İÇİNDE

Prensip olarak indüksiyon ünitesi bir dönüşüm olarak temsil edilebilir.

IKP'nin çalışma prensibi sürekli kapalı bir ikincil döngünün varlığını gerektirir, dolayısıyla bu fırınlar eriyiğin sıvı kalıntısıyla çalışır. Yararlı ısı esas olarak küçük bir kesite sahip olan kanalda üretilir. Eriyiğin elektromanyetik ve termal kuvvetlerin etkisi altında sirkülasyonu, banyoda bulunan eriyiğin büyük kısmına yeterli ısı transferini sağlar. Şimdiye kadar ICP'ler endüstriyel frekanslar için tasarlandı ancak daha yüksek frekanslar için de araştırma çalışmaları yürütülüyor. Fırının kompakt tasarımı ve çok iyi elektromanyetik bağlantısı sayesinde elektrik verimliliği %95'e, genel verimliliği ise eritilen malzemeye bağlı olarak %80'e ve hatta %90'a ulaşmaktadır.

ICP'nin farklı uygulama alanlarındaki teknolojik şartlara uygun olarak farklı indüksiyon kanalları tasarımları gerekmektedir. Tek kanallı fırınlar esas olarak yaşlandırma ve döküm için kullanılır.

modern elektrik teknolojileri

3 MW'a kadar kurulu kapasitelerde çelik eritme daha az yaygındır. Demir dışı metallerin eritilmesi ve tutulmasında daha iyi enerji kullanımı sağladığı için iki kanallı tasarımlar tercih edilmektedir. Alüminyum eritme tesislerinde kanallar temizlik kolaylığı açısından düz yapılmıştır.

Alüminyum, bakır, pirinç ve bunların alaşımlarının üretimi İKP'nin ana uygulama alanıdır. Bugün, kapasiteye sahip en güçlü ICP'ler

Alüminyum eritme için 70 tona kadar ve 3 MW'a kadar güç kullanılmaktadır. Alüminyum üretiminde yüksek elektrik verimliliğinin yanı sıra düşük erime kayıpları da çok önemlidir ve bu da ICP seçimini önceden belirler.

İndüksiyonla eritme teknolojisinin umut verici uygulamaları arasında titanyum ve alaşımları gibi yüksek saflıkta metallerin soğuk potalı indüksiyon fırınlarında üretimi ve zirkonyum silikat ve zirkonyum oksit gibi seramiklerin eritilmesi yer alır.

İndüksiyon fırınlarında eritirken, yüksek enerji yoğunluğu ve üretkenlik, karıştırma nedeniyle eriyiğin homojenleştirilmesi, hassaslık gibi indüksiyonla ısıtmanın avantajları açıkça gösterilmiştir.

modern elektrik teknolojileri

enerji ve sıcaklık kontrolünün yanı sıra otomatik proses kontrolü kolaylığı, manuel kontrol kolaylığı ve daha fazla esneklik. Düşük erime kayıpları ve dolayısıyla ham madde tasarrufuyla birleşen yüksek elektrik ve termal verimlilik, düşük spesifik enerji tüketimi ve çevresel rekabet gücü sağlar.

İndüksiyonla eritme cihazlarının yakıtlı eritme cihazları üzerindeki üstünlüğü, elektromanyetik ve hidrodinamik problemlerin çözümüne yönelik sayısal yöntemlerle desteklenen pratik araştırmalar sayesinde sürekli artmaktadır. Örnek olarak, bakır eritme için IKP çelik mahfazanın bakır şeritlerle iç kaplamasını not edebiliriz. Girdap akımı kayıplarının azaltılması fırının verimini %8 artırarak %92'ye ulaştı.

İndüksiyonla eritme ekonomisinin daha da iyileştirilmesi, tandem veya ikili besleme kontrolü gibi modern kontrol teknolojilerinin kullanılmasıyla mümkündür. İki tandem ITP'nin bir güç kaynağı vardır ve birinde eritme işlemi devam ederken, erimiş metal diğerinde döküm için tutulur. Güç kaynağını bir fırından diğerine geçirmek, kullanımını artırır. Bu prensibin daha da geliştirilmesi, özel otomatik proses kontrolü kullanılarak fırınların anahtarlamadan uzun süreli eşzamanlı çalışmasını sağlayan ikili güç kontrolüdür (Şekil 7.25). Toplam reaktif gücün telafisinin eritme ekonomisinin ayrılmaz bir parçası olduğu da unutulmamalıdır.

Sonuç olarak, enerji ve malzeme tasarrufu sağlayan indüksiyon teknolojisinin avantajlarını göstermek için, alüminyumun eritilmesinde yakıt ve elektrotermal yöntemleri karşılaştırabiliriz. Pirinç. Şekil 7.26, eritildiğinde alüminyum tonu başına enerji tüketiminde önemli bir azalma olduğunu göstermektedir.

Bölüm 7. Modern elektrik teknolojilerinin enerji tasarrufu yetenekleri

□ metal kaybı; Shch erime

modern elektrik teknolojileri

50 ton kapasiteli indüksiyon kanallı fırın ile nihai enerji tüketimi yaklaşık %60, birincil enerji tüketimi ise %20 oranında azaltılmaktadır. Aynı zamanda CO2 emisyonları da önemli ölçüde azaltılıyor. (Tüm hesaplamalar, karma enerji santralleri için tipik Alman enerji dönüşümü ve CO2 emisyon katsayılarına dayanmaktadır). Elde edilen sonuçlar, erime sırasında oksidasyonla ilişkili metal kayıplarının özel etkisini vurgulamaktadır. Tazminatları büyük miktarda ek enerji harcaması gerektirir. Bakır üretiminde eritme sırasındaki metal kayıplarının da büyük olması ve belirli bir eritme teknolojisi seçerken dikkate alınması gerektiği dikkat çekicidir.