Нагрев металла является одним из важнейших звеньев производственного процесса в металлургии и машиностроении, влияющий на производительность, энерго- и материалоемкость производства, себестоимость и качество продукции. Выбор же метода нагрева существенным образом отражается на технико-экономических показателях продукции. Здесь необходимо учитывать технологичность и мобильность производства, его объемы, стоимость сырья и энергоносителей, качественные показатели продукции и другие факторы.
Индукционный нагрев, наряду с так называемыми традиционными методами, является достаточно эффективным и экономичным.
Основное и главное преимущество индукционного нагрева заключается в следующем. В любой неиндукционной нагревательной установке металл, помещенный в область воздействия температур, нагревается за счет теплопередачи. Таким образом, осуществляется, по сути, "косвенный" нагрев. В индукционных нагревательных установках, магнитный поток, созданный током генератора, пронизывает металл, находящийся в индукторе. Под действием магнитного потока, в металле (шихте, заготовке) протекают индуцированные токи, непосредственно воздействуя на структуру металла, и как следствие, нагревая его. Интенсивность нагрева пропорциональна мощности источника тока, рабочей частоте (частоте изменения магнитного поля) и зависит от физических свойств металла.
Очень важным фактором эффективности использования устройств индукционного нагрева является выбор источника питания или другими словами генератора. Здесь возможны варианты. Как правило, плавильные индукционные печи больших объемов питаются источниками промышленной частоты. Печи же относительно малых (до 2500 кг) объемов - источниками повышенной частоты. Наиболее эффективными источниками питания печей повышенной частоты до настоящего времени остаются тиристорные преобразователи частоты (ТПЧ).
В сравнении с электромашинными или ламповыми генераторами они имеют неоспоримые преимущества. В ТПЧ отсутствуют потери холостого хода, присущие электромашинным генераторам, нет износа вращающихся частей, исключается износ мощных коммутационных устройств (контакторов); отсутствуют потери, связанные с разогревом ламп; они имеют более высокие эксплуатационные характеристики, эргономические и санитарно-гигиенические показатели.
Современная элементная база позволяет изготавливать ТПЧ довольно широкого спектра мощностей и частот. Учитывая все эти преимущества, тиристорные преобразователи частоты нашли широкое применение при комплектации не только индукционных плавильных электропечей, но и индукционных нагревательных и закалочных установок.
Достаточно эффективным оказывается применение индукционных нагревательных установок в процессе механической обработки металлов. В частности, при нагреве заготовок под пластическую деформацию, горячую посадку и т.п. вместо использования газовых, муфельных, мазутных печей, в большинстве случаев вполне целесообразно и оправданно применение индукционных нагревательных установок. Такая замена позволяет существенно сократить затраты энергоносителей, производственного времени и, в конечном итоге, снизить себестоимость продукции.
Кроме того, индукционный нагрев не дает обезуглероженного слоя и окалины, что отражается на качестве. Оперативно изменяя мощность преобразователя частоты, изготавливая индукторы специальной конструкции, оказывается возможным регулирование температуры нагрева заготовок. Выбор рабочей частоты генератора позволяет управлять глубиной прогрева, что широко используется в индукционных закалочных установках.
Для нагрева заготовок малой геометрии, для выплавки металлов и сплавов малых объемов с успехом применяются индукционные нагревательные установки высокой частоты . Источниками питания таких установок служат высокочастотные транзисторные генераторы. В качестве силовых элементов здесь применяются IGBT транзисторы.
Источник: www.lityo.com.ua |
