Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника



Индукционные канальные электропечи.




Читайте также:
  1. Индукционные преобразователи
  2. Индукционные приборы
  3. Индукционные тигельные печи
  4. Индукционные установки для сквозного нагрева металла
  5. ИНДУКЦИОННЫЕ ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ
  6. Одноканальные и двухканальные системы регулирования тока при совместном управлении реверсивными ТП

 

Работа индукционной канальной печи основана на использовании явления электромагнитной индукции. По устройству канальная печь напоминает конструкцию силового трансформатора: она имеет стальной расслоенный магнитопровод М, первичную обмотку – индуктор w1 и вторичную обмотку в виде замкнутого канала, заполненного жидким металлом, w2 (рис. 2.49, 2.50.) .

В магнитопроводе наводится переменный магнитный поток Ф1. Этот переменный поток по закону электромагнитной индукции наводит во вторичной обмотке переменную ЭДС U2. Ее действующее значение, В, равно:

U2 = 4,44Φ1w2 f , (42) где Ф1 – магнитный поток, создаваемый Рис. 2.49. Схема индукционной канальной печи.

индуктором, Вб; f – частота тока, Гц; w2 – число витков вторичной обмотки (обычно w2 =1).

Так как канал с расплавленным металлом представляет собой короткозамкнутый виток, в нем возникает ток I2. При прохождении тока по металлу выделяется тепловая энергия, Дж, которая и разогревает металл:

Qa = I22R2t , (43)

где R2 – активное электрическое сопротивление металла в канале, Ом;

t – время прохождения тока, с; I2 – ток в канале печи, A.

Индукционная канальная печь отличается от трансформатора следующими характерными чертами:

1) совмещением вторичной обмотки с нагрузкой;

2) наличием во вторичной обмотке только одного витка (канала);

3) высотой канала, небольшой по сравнению с высотой индуктора;

4) влиянием поверхностного эффекта, так как глубина проникновения тока соизмерима с толщиной канала;

5) низким коэффициентом мощности печи cosφп из-за наличия большого потока рассеяния Фs, вызванного необходимостью футеровки печи.

Практически Фs составляет приблизительно 20–25 % Ф1, поэтому

U2 < U1 /kтр ,

где kтр = w1/ w2 – коэффициент трансформации; для печи kтр = w1.

На рис. 2.50. представлены схема замещения и векторная диаграмма индукционной канальной печи. Векторная диаграмма подобна векторной диаграмме трансформатора, находящегося в режиме короткого замыкания, когда вторичная обмотка является нагрузкой.

Рис. 2.50. Схема замещения (а) и векторная диаграмма (б)

индукционной канальной печи

 

Реактивная мощность канальной печи в несколько раз больше ее активной мощности из-за большого зазора между индуктором и каналом печи. Естественный коэффициент мощности канальной печи составляет 0,3–0,7.



Для улучшения cosφп параллельно индуктору печи присоединяют конденсаторную батарею, реактивная мощность которой должна быть равна реактивной мощности печи. Компенсация естественного коэффициента мощности печи необходима для того, чтобы не нагружать сеть (или понижающий силовой трансформатор) реактивным током, значения которого в несколько раз превосходят активный ток.

Главными достоинствами канальных печей перед другими печами, предназначенными для этих же целей, являются:

1) высокий КПД ηэ, в результате этого в канальных печах плавка металлов происходит с низким расходом электроэнергии;

2) малый угар металла, так как здесь нет большого перегрева металла на поверхности ванны печи и сильного окисления металла;

3) наличие электродинамического перемешивания металла в каналах печи, что позволяет получать однородный по химическому составу металл без применения каких-либо механических перемешивателей.

Но при выборе типа печи необходимо считаться и с недостатками канальных печей, главные из которых:



1) необходимость непрерывного, круглосуточного режима работы. Иногда печь оставляют во включенном состоянии для поддержания температуры расплавленного металла в несливаемом остатке в ванне и канале печи во избежание «замораживания» печи;

2) необходимость выплавки металлов и сплавов с однородным составом. В противном случае пришлось бы производить промывные плавки, что связано с излишней затратой электроэнергии и времени;

3) малая стойкость огнеупорной футеровки канальной части для плавки высокотемпературных металлов и сплавов, так как температура металла в канале печи может превышать температуру в ванне печи на 50–200 °С.

Индукционные канальные печи имеют следующие основные узлы: кожух, футеровка ванны печи, индукционные единицы (магнитопровод, индуктор, канал), токоподводы, механизм наклона печи или механизм слива металла из печи, система охлаждения.

Рассмотрим конструкции отдельных узлов печи.

Кожух. В зависимости от назначения печи кожух бывает различной формы: цилиндрической (с горизонтальной или вертикальной осью), прямоугольной и овальной – в зависимости от емкости метал- ла, мощности, количества индукционных единиц, технологических особенностей выплавки металла или сплава.

Футеровка ванны печи. Выкладывается из огнеупорных кирпичей (магнезита, шамота) или набивается из специально приготовленного порошка соответствующего химического и гранулентного состава. Состав футеровочной массы выбирают в зависимости от расплавляемого металла или сплава, предназначенного для плавки в печи. Футеровочные массы бывают кислые, основные или нейтральные.

Индукционные единицы. В последнее время почти все конструкции индукционных канальных печей выполняются с отъемными индукционными единицами, присоединяемыми к кожуху ванны печи с помощью болтов и шпилек. Индукционная единица представляет собой электропечной трансформатор с футерованным каналом для размещения расплавленного металла. Отъемная индукционная единица состоит из следующих элементов: кожуха, магнитопровода, футеровки, индуктора.

Индуктор. Для изготовления индуктора применяют либо обмоточные провода прямоугольного сечения (как для силовых трансформаторов), либо медные равностенные трубки для обеспечения водяного охлаждения круглого или прямоугольного сечения, либо же трубки специального профиля с утолщенной стороной, обращенной к каналу с металлом.

Рис. 2.51. Конструкции индукционных единиц печей для плавки чугуна:

а – мощностью 560 кВт, б – мощностью 1000 кВт;

1 – футеровка; 2 – водоохлаждаемый кессон;

3 – магнитопровод; 4 – индуктор; 5 – шаблон канала

Токоподводы. Выполняют из труб, шин или в виде медных гибких водоохлаждаемых кабелей из скрученных проволочек, помещенных в резинотканевый рукав. Во избежание опасного прикосновения токоподводы должны быть надежно ограждены. Для уменьшения потерь в токоподводе конденсаторную компенсирующую батарею устанавливают поблизости от печи (рядом с печью или под рабочей площадкой).

Механизмы для наклона печи и загрузки шихты. Для наклона печей периодического действия при сливе металла применяют механизмы наклона. Печи малого объема и небольшой мощности обслуживаются тельферами с системой блоков или лебедками с ручным приводом. Печи с большим объемом металла имеют механизмы с гидравлическим или электромеханическим приводом.

Параметры и конструкции индукционных канальных печей зависят от рода переплавляемых металлов и их назначения. Получили распространение три основные конструктивные разновидности канальных печей: шахтная, барабанная и двухкамерная (рис.2.52)

В печах шахтного типа плавильная камера имеет форму вертикального цилиндра, в донной части которого присоединена плавильная единица (рис. 2.52, а). При разливке металла печь наклоняют с помощью гидравлического устройства. Достоинством конструкции печей такого типа является простота выполнения, ремонта и замены футеровки ванны печи.

В печах барабанного типа плавильная камера выполнена в виде горизонтально расположенного цилиндра. Она установлена на цапфах или катках с различными приводами механизма наклона. Печь имеет несколько индукционных единиц, которые установлены в нижней части печи (рис. 2.52, б).

Двухкамерные канальные печи выполнены с наклонными или горизонтально расположенными каналами, соединяющими между собой две

 

 

Рис. 2.52. Основные типы конструкций индукционных канальных печей: а – шахтная; б – барабанная; в – двухкамерная.

 

ванны. При этом одна из них используется как плавильная, а другая как раздаточная.

 

Схемы электороборудования

Индукционные канальные печи в настоящее время выполняются со сменными индукционными единицами мощностью от 200 до 1000 кВ⋅А. Индукционные единицы мощностью до 300 кВ⋅А можно питать от индивидуальных однофазных электропечных автотрансформаторов, подключаемых к заводской подстанции на напряжение 380 В с ручной или автоматической регулировкой вторичного напряжения от 0 до 500 В (автотрансформаторы АПО-180/500 и АПО-360/500 мощностью 180 и 360 кВ⋅А соответственно) в зависимости от требуемой производительности печи. Регулирование может быть осуществлено для поддержания температуры и параметров электрического режима на определенном уровне.

Индукционные единицы мощностью свыше 300 кВ⋅А питаются от высоковольтных электропечных трансформаторов с регулированием вторичного напряжения под нагрузкой путем переключения витков вторичной или первичной обмотки без выключения печи. Мощность таких трансформаторов лежит в пределах от 400 до 1600 кВ⋅А. Первичная обмотка трансформаторов подключается к сети высокого напряжения (6 или 10 кВ).

Для подключения электропечных трансформаторов к высоковольтным сетям служат комплектные распределительные устройства (КРУ).

Индукционная единица подключается ко вторичной стороне (стороне НН) электропечного трансформатора с помощью контакторов, имеющих дугогасящие устройства. Иногда включаются два контактора с параллельно работающими силовыми контактами в главной цепи.

Для компенсации реактивной мощности печи служат конденсаторы, подключаемые параллельно индуктору.

Схема питания однофазной индукционной единицы приведена на рис. 2.53. Реле максимального тока РМ1 и РМ2 служат для контроля и отключения печи при перегрузках и коротких замыканиях.

Рис. 2.53. Принципиальная схема питания индукционной единицы

канальной печи: ВМ – выключатель мощности; КЛ – контактор;

Тр – трансформатор; Ск – конденсаторная батарея; И – индуктор;

ТН1, ТН2 – трансформаторы напряжения; ТТ1, ТТ2 – трансформаторы тока;

Р – разъединитель; ПР – предохранители; РМ1, РМ2 – реле максимального тока

 

Трехфазные трансформаторы используются для питания трехфазных или двухфазных печей, имеющих либо общий трехфазный магнитопровод, либо два или три отдельных магнитопровода стержневого типа.

Для питания печи в период рафинирования металла и для поддержания режима холостого хода служат автотрансформаторы для более точного регулирования мощности в период доводки металла до нужного химического состава (при спокойном, без бурления, режиме расплавления), а также для начальных пусков печи при первых плавках, которые проводятся при малом объеме металла в ванне для обеспечения постепенной сушки и спекания футеровки. Мощность автотрансформатора выбирают в пределах 25–30 % мощности основного трансформатора.

Для контроля температуры воды и воздуха, охлаждающих индуктор и кожух индукционной единицы, устанавливают электроконтактные термометры, выдающие сигнал при превышении температуры свыше допустимой. Питание печи автоматически отключается при повороте печи для слива металла. Для контроля положения печи служат конечные выключатели, сблокированные с приводом электропечи.

 

 


Дата добавления: 2014-11-13; просмотров: 103; Нарушение авторских прав





lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2020 год. (0.016 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав
Главная страница Случайная страница Контакты