Плавильные печи

Индукционные плавильные печи Xeleron

В состав компании Xeleron входит подразделение, занимающееся производством промышленных индукционных плавильных электропечей. Пройдя процесс многолетнего развития, сейчас Xeleron стал комплексным предприятием производящим разнообразные продукты в области плавки и нагрева металла: среднечастотные плавильные печи, среднечастотные индукционные печи, высокочастотные плавильные печи, электродуговые печи, промышленные термические печи и оборудование индукционного нагрева, сквозного нагрева, закалки, сварки, электролиза, регулирования скорости постоянного тока, электрического контроля и т.д.

Наша цель стремится к тому, чтобы качество продукции и послепродажное обслуживание в компании Xeleron достигали максимально высоких стандартов.

Модельный ряд плавильных индукционных печей Xeleron

Масса загрузки, кг	Потребляемая мощность, кВт	Электро- питание	Расчетное время плавки, мин
3	50	380 В, 50 Гц	9
5	50	380 В, 50 Гц	15
25	100	380 В, 50 Гц	15
50	100	380 В, 50 Гц	30
100	100	380 В, 50 Гц	60
150	150	380 В, 50 Гц	45
250	200	380 В, 50 Гц	45
350	300	380 В, 50 Гц	55
500	400	380 В, 50 Гц	55
750	500	380 В, 50 Гц	60
1000	750	380 В, 50 Гц	60
750	800	660 В, 50 Гц	40
1000	1000	660 В, 50 Гц	55
1500	1000	660 В, 50 Гц	60
1500	1200	750 В, 50 Гц	45
2000	1400	750 В, 50 Гц	60
3000	2000	750 В, 50 Гц	65
5000	2500	750 В, 50 Гц	120
5000	3000	950 В, 50 Гц	70
7000	4000	950 В, 50 Гц	60
8000	4500	950 В, 50 Гц	65
8000	5000	950 В, 50 Гц	65
10000	5000	950 В, 50 Гц	55
10000	6000	1000 В, 50 Гц	65
15000	6000	1000 В, 50 Гц	95
20000	6000	1000 В, 50 Гц	125
40000	10000	1000 В, 50 Гц	230

Загрузка печи указана по стали. Для других металлов необходимо производить пересчет.

Предлагаем вам рассмотреть индукционные печи, которые используются в промышленных целях для плавки металлов.
Если требуется расплавить цветные или драгоценные металлы, то лучше использовать для этой цели индукционный нагрев, так как такой метод имеет много плюсов.

Индукционные электропечи и области их использования

Индукционные электропечи используются для расплавления металлов и нагрев в них, осуществляется посредством электромагнитного поля, которое создает электромагнитную индукцию. В расплавляемом металле за счет электромагнитного поля создаются вихревые электрические токи, которые нагревают металл до температуры плавления. Такой ток называется индуцированным или наведённым.

Плавка металла в индукционных электропечах в настоящее время получило массовое распространение благодаря высокой энергоэффективности и относительно низкой цены оборудования, по сравнению с другими типами печей.

Для нагрева и плавки руды и металлов в промышленности используются различные типы печей. По способу нагрева печи делятся на пламенные (в которых сжигается топливо) и с электрическим нагревом. Электрические печи в свою очередь подразделяются в зависимости от способа перехода электроэнергии в тепловую. А одним из ведущих методов используемых в электропечах является плавление металлов под воздействием индуктивного электромагнитного поля. Если еще более углубиться в тематику индукционного метода, то такие печи различаются по таким параметрам:

• По наименованию металла для плавки;
• По массе металла на одну загрузку;
• По потребляемой мощности электрического тока;
• По напряжению и частоте электрического тока.

Основные преимущества индукционных электропечей

Высокая степень чистоты металла в полученном изделии. В других типах плавильных печей обычно металл контактирует с теплоносителем и получает от него нежелательные примеси. В электропечах индукционного типа нагрев осуществляется электромагнитным полем всего объема загруженного в печь металла, а контакта с каким либо топливом нет.

Индукционные печи идеально подходят для ювелирного производства.

Большим плюсом индукционной печи для плавки металла является уменьшение содержания в расплавах черных металлов примесей серы и фосфора, которые ухудшают их качество.

КПД индукционных печей может составлять до 97 — 98%.

Высокая скорость плавления и высокая производительность индукционных печей, особенно для небольшой массы загрузки (до 200 кг). Для примера плавление в муфельной электропечи с загрузкой 100 кг осуществляется в течение нескольких часов, а в индукционной печи — около часа.

Электропечи с загрузкой до 300 кг достаточно просто размещать и эксплуатировать.

Типы плавильных индукционных печей

В группе индукционных печей для плавки металла можно выделить несколько разновидностей печей:

1. Тигельные индукционные печи. Одна из самых распространенных в металлургии типов печей.

В конструкции таких печей нет сердечника, поэтому такие установки можно использовать для плавки любых металлов. Такие печи находят применение не только на металлургических предприятиях, но и на предприятиях других отраслей промышленности.

Ключевыми узлами тигельной индукционной печи являются:

• плавильный тигель с индуктором.
• электрическая часть, состоящая из трансформатора, преобразователя частоты и блока конденсаторов.

Достоинства индукционной тигельной печи:

• Тепловая энергия выделяется непосредственно в загруженном металлическом сырье, без каких либо промежуточных нагревательных циклов.
• Интенсивное перемешивание расплавленного металла в тигле обеспечивает быстрое плавление загруженного сырья и хорошее перемешивание многокомпонентных сплавов. Быстрое выравнивание температуры по всему объёму расплавленного металла и отсутствие местных перегревов.
• Техническая возможность создать в печи любой тип атмосферы с нужным давлением: окислительную, восстановительную или инертную.
• Высокая производительность – на предприятиях в основном применяются тигельные индукционные печи с загрузкой от 25 до 30 тонн.
• Конструкция позволяет осуществить полный слив металла из тигля, а небольшая масса футеровки индукционной печи уменьшает тепловую инерцию печи благодаря уменьшению тепла, для нагрева футеровки. А полный слив позволяет быстро переходить с одной марки металла на другую. ИТП удобны для периодического использования с большими перерывами между плавками.
• Удобство работы с тигельной индукционной печью, легкость управления и простота регулирования процесса плавки, а так же широкие возможности для автоматизации работы.

2. Канальные индукционные печи для плавки металла.

Конструктивно канальные индукционные печи очень близки к трансформаторам.

3. Вакуумные индукционные печи для плавки металла.

Такие печи применяются для удаления из расплава металла загрязняющих примесей.

В вакуумных печах индукционный нагревательный элемент представляет собой многовитковую катушку цилиндрической формы. Такой нагреватель называется индуктором. Через индуктор пропускается переменный ток, в результате этого появляется магнитное поле и возникает индукционный нагрев.

Вовнутрь индуктора помещается тигель, в котором находится металл. Под воздействием вихревых токов и магнитного поля в металле резко возрастает сопротивление, что вызывает нагрев металла и в конечном счете происходит его плавка.

Мощность индукционной печи зависит от значений напряжения и частоты электрического тока. Эта зависимость прослеживается во всех типах индукционного оборудования – в аппаратах для термической обработки и в индукционных плавильных печах.

Индукционные плавильные печи для промышленного использования подразделяются на несколько типов.

• Среднечастотные установки обычно применяются в металлургии и машиностроении. В них плавят черные и цветные металлы. Для плавки цветных металлов необходимо применять графитовые тигли.
• Высокочастотные и среднечастотные установки применяются для получения высококачественного, так называемого синтетического чугуна. При этом печь маленькой ёмкости имеет лучшие показатели при высоких частотах, а печь большой ёмкости – при низких частотах.
• Установки сопротивления используются для плавки цинка, чистого алюминия и алюминиевых сплавов.

Индукционные печи широко используются на различных производствах для плавки черных и цветных металлов. В индукционных печах металл или сплав нагревают до перехода металла из твердого в жидкое состояние.

Канальные индукционные печи, имеющие самый высокий КПД применяются относительно редко — они предназначены в первую очередь для производства высококачественного чугуна или сплавов с низкой температурой плавления, а также для переплавки цветных металлов.

Для стали канальные индукционные печи не применяются, так как высокая температура плавки сильно снижает ресурс использования футеровки. Также не рекомендуется переплавлять низкосортную породу и породу с мелким помолом, а так же стружку.

Тигельные индукционные печи используются заметно чаще из-за более простого использования и более широких настроек, включая доступность прерывистого и непостоянного режима эксплуатации. Такие печи хорошо показали себя с разовой загрузкой в несколько десятков тонн и для объемов в десятки грамм.

В тигельных индукционных печах производится плавка легированных сталей и различных сплавов, где требуется чистый химический состав и не допустима разнородность состава в объеме.

Применение индукционных печей

Индукционная печь — это звено в индукционной установке, состоящее из каркаса, камеры для нагрева или плавки, индуктора, системы вакуумирования, механизма наклона или перемещения нагреваемых металлических заготовок в пространстве.

Индукционная тигельная печь (печь без сердечника), состоит из плавильного тигля цилиндрической формы, изготовленного из огнеупорного композита и размещенного в полости индуктора, который подключается к источнику переменного электрического тока.

Футеровка для тигля индукционной печи должна обладать следующими характеристиками:

• повышенной огнеупорностью и способностью противостоять разъедающему действию расплава металла и шлака;
• повышенной стойкостью к высоким температурам;
• повышенной прочностью к механическим воздействиям;
• минимально возможной толщиной.

Устройство индукционной печи имеет свои тонкости, которых нет в конструкциях других печей.

Передача электроэнергии к нагреваемому металлу происходит по средством электромагнитных волн.

Выделение тепла происходит только в месте нагрева, что позволяет минимизировать потери энергии образующегося тепла.

Очень высокая скорость нагрева металла, находящегося в индукторе.

Индукционные печи для плавки заметно меньше потребляют энергии, в сравнении с другими печами.

Так как нагрев происходит непосредственно помещенного в тигель металла без добавления топлива, это позволяет получать сплавы не имеющие вредных примесей и равномерные по химическому составу.

В индукционной печи можно расплавлять различные типы металлов: стали различных сортов, цветные металлы и качественный чугун.

Особенность конструкции индукционной печи — это малая масса футеровки по сравнению с массой расплавленного металла, поэтому низкий показатель расхода энергии на нагрев корпуса печи, что позволяет осуществлять плавку металла периодически, что исключено в других печах.

Индукционные печи так же обладают рядом недостатков:

• дорогая электрическая часть оборудования;
• появление «холодных» шлаков, которые затрудняют процесс очистки металла;
• низкая долговечность футеровок из-за перепадов температуры.

Использование индукционных электрических печей помогает автоматизировать процесс плавки металлов, получать высоколегированные металлы. Так же снижаются выбросы загрязняющих веществ в окружающую среду и создаются оптимальные условия для работы обслуживающего персонала.

В индукционных печах можно переплавлять отходы из легированных сталей.

Так же в печи можно плавить шихтовое железо и скрап с добавкой ферросплавов. Когда шихта начнет плавиться, на поверхность металла засыпают смесь шлаков для снижения тепловых потерь металла и уменьшения угара легирующих компонентов, а так же защищая его от газов.

При плавке в индукционных печах с раскислением, после расплавления металла и удаления плавильного шлака, добавляют шлак из битого стекла (SiO2). Для окончательного раскисления перед отведением металла в тигель добавляют алюминий, ферросилиций и ферромарганец.

В индукционных печах раскисление осуществляется смесью из порошка извести, ферромарганца, кокса, алюминия и ферросилиция. В результате получаются качественные легированные стали с высоким содержанием титана, марганца, никеля, и алюминия. Если в этих печах применяется кислая футеровка, то получаются легированные конструкционные стали.

В индукционных печах можно получать стали с незначительными примесями углерода и безуглеродистые сплавы, так как в процессе нагрева не используется тепло от сжигания углеродного топлива.

При вакуумной индукционной плавке создается разряженная атмосфера. Это позволяет получать сплавы с малыми примесями газов, пониженным содержанием неметаллических включений и сплавы, легированные различными элементами.

Преимущества индукционных печей перед другими типами плавильных печей

Индукционные печи это не единственное приспособление для плавки металлов. Конечно, есть ещё мартеновские печи, домны и т.д. Однако индукционные печи имеют ряд сильных преимуществ перед вышеуказанными печами. В первую очередь индукционные печи можно изготовить компактными, поэтому их установка в помещении не добавит, каких либо трудностей. Во вторую очередь это высокая скорость плавления металла — печи на основе сжигания топлива для плавки металла требуют длительного разогрев, когда как индукционная нагревается заметно быстрее. КПД индукционной печи очень высокий и стремится к значению 100%.

По чистоте получаемого металла электрическая индукционная печь занимает лидирующее место. В других печах расплавляемый металл соприкасается с нагревательным элементом, что может привести к дополнительному загрязнению.

Индукционный ток нагревают металл изнутри без соприкосновения с нагревательным элементом, поэтому побочные элементы в расплав не попадают. Это преимущество особенно востребовано в ювелирном производстве, где чистота металла повышает ценность изделия.

Электрические индукционные печи применяют при плавлении металлов принципиально иной способ нагрева. За счет этого получилось расширить возможности технологии плавки металлов из лома.

Индукционная печь работает на принципе выделения тепла металлом при прохождении через него электрического тока. В этом случае нагрев металла происходит не за счет тепловых волн, а за счет трансформации металла в самостоятельный источник выделения тепла.

Для получения электромагнитного поля в индукционной печи применяется индуктор. Поэтому принцип плавки носит название — индукционный нагрев. Индуктор всегда входит в состав плавильной установки.

Важное условие правильной работы индукционной печи — система охлаждения. К индукционной печи всегда подводится электроснабжение и вода для охлаждения индуктора.

Применение индукционной печи заметно повышается качество полученного металла. Под воздействием электромагнитного поля в расплаве усиливается циркуляция веществ. Это повышает однородность получаемого в результате плавки сплава.

Плавильные печи индукционного типа производят металл с повышенными показателями чистоты и однородности сплава.

Использование индукционной печи позволяет увеличить качество получаемого металла, а это дополняется еще и снижением стоимости процесса плавки. В первую очередь за счет экономии электроэнергии, это следствие высокого КПД печей подобного типа, приводящее к снижению основных затрат.

В последнее время в промышленности чаще применяют индукционные печи с высокой частотой. Но среднечастотные печи все же имеют преимущества. Они позволяют снизить потребление электрической энергии почти на 50%.

Среднечастотные индукционные печи отличаются уменьшенным временным циклом плавки (от 40 до 50 минут). Это достигается за счет повышенной мощности в таких печах. Применение таких печей расширяет технологические возможности плавки металлов. Например, для получения чугуна можно использовать металлические отходы от других производств.

Полученный чугун будет иметь высокие показатели качества. Благодаря тому, что индукционные среднечастотные печи позволяют управлять химическим составом расплавленного металла.

Индукционные среднечастотные печи обладают заметными преимуществами для применения этого способа плавки металла.
В настоящее время на Российских предприятиях используется порядка 20-30% различных индукционных печей. Еще 70-80% приходится на газовые и коксогазовые вагранки.

Использование на производственных предприятиях оборудования для индукционной плавки металлов позволяет повысить качество получаемого металла и снизить расходы на энергетические ресурсы.