Разработка методов совершенствования технологии плавки чугуна в высокочастотных тигельных печах

• Автор: Козлов, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 138 с. : ил.

Введение
1. Обзор литературных и производственных данных по теме диссертации и постановка цели и задач исследования.

1.1. Основные положениггеории индукционного нагрева.

1.2. Особенности плавки в индукционных тигельных печах промышленной частоты ИТППЧ.

1.3. Особенности плавки в средне и высокочастотных тигельных печах.

1.4. Возможность получения высокоуглеродистых чугунов в индукционных тигельных печах.

1.5. Влияние состава шихты на производительность плавки в высокочастотных печах.

1.6. Общие выводы по литературному обзору и постановка задач исследования.

2. Разработка методики определения в производственных условиях К.П.Д. высокочастотных печей в различные периоды плавки .

2.1. Разработка методики вычисления потерь мощности при плавке в

индукционных тигельных печах.

2.2. Разработка методики экспериментального определения потерь мощности при плавке в индукционных тигельных печах.
2.3. Конструкция промышленноэкспериментальной установки.
2.3.1. Изменение конструкции токоподвода.
2.3.2. Расчтные значения потерь мощности в установке ИСТ 6.
2.3.3.Методика обработки экспериментальных данных.
2.4. Эксперименты по определению коэффициентов согласования в формулах для расчта потерь мощности в экспериментальной установке.
Выводы по п.2.
3. Разработка методов повышения энергетической эффективности плавки в
высокочастотных печах.
3.1. Определение оптимальных размеров кусков шихты для плавки в высокочастотных печах.
3.1.1. Расчт оптимальных размеров кусков шихты.
3.1.2. Экспериментальная проверка влияния свойств садки печи на электрический К.П.Д.
3.2. Определение оптимального уровня жидкого металла в тигле.
3.3. Разработка технологии переплавки стружки в высокочастотных тигельных печах.
3.3.1. Техникоэкономическое обоснование проблемы
3.3.2.Электротермические особенности индукционного нагрева сыпучей металлической стружки.
3.3.3. Особенности процесса окисления стружки в высокочастотных тигельных печах.
3.3.4. Эксперименты по плавке чугунной стружки.
3.3.5. Изменение химического состава при плавке чугунной стружки
3.3.6. Эксперименты по плавке стружки латуни.
Выводы по п.3.
4. Разработка методов повышения эффективности процесса науглероживания в высокочастотных печах.
4.1. Сравнительный анализ процессов науглероживания в индукционной вагранке и высокочастотной печи.
4.2. Плавка с раздельным науглероживанием компонентов шихты кусковым науглероживателем.
4.3. Плавка с раздельным науглероживанием кусков шихты зернистым науглероживателем.
4.4. Компьютерное моделирование процессов раздельного науглероживания в высокочастотной печи.
4.5. Результаты компьютерного моделирования процесса науглероживания.
4.6.Результаты экспериментов по науг лероживанию.
4.6.1. Определение электротермических параметров нагрева кускового науглероживателя.
4.6.2. Эксперименты по раздельному науглероживанию электродным боем.
4.6.3. Эксперименты по раздельному науглероживанию зернистым науглероживателем.
Выводы по п. 4.
Общие выводы по работе.
Список использованной литературы


Разработан способ плавки в высокочастотных печах чугунной стружки, обеспечивающий минимальный угар и незначительное снижение производительности печи. Разработаны рекомендации по отбору шихты для первичной садки печи, последовательности загрузки оставшихся компонентов шихты в процессе их проплавления и по определению оптимального уровня заполнения тигля в режиме максимальной производительности печи. Разработаны методы раздельного науглероживания металла зернистым и кусковым науглероживателем, обеспечивающие сокращение времени плавки. Результаты работы внедрены в производство в ЗАО РОССИМАШ и в литейном цехе УНТЦ МГТУ МАМИ в г. Ивантеевке. Методика определения К. П.Д. Литейные сплавы и плавка. Маляров А. И., Козлов С. В. Технология плавки чугунной стружки в высокочастотных тигельных печах. Металлургия машиностроения . Маляров А. И.,. Миронов , Козлов С. В. Исследование механизма плавления чугунной стружки в высокочастотных тигельных печах. Заготовительное производство в машиностроении. Машиностроение. Маляров А. И.,. Миронов , Козлов С. В. Анализ опыта эксплуатации печей серии ИСТ. Литейщик России. Апробация Основные результаты работы доложены и обсуждены на научных семинарах кафедры Машины и технология литейного производства, на Международной научнотехнической конференции ААИ , сентября г. МГТУ МАМИ и заседании Научнотехнического совета УНТЦ МГТУ МАМИ в г. Ивантеевке. Основные положение теории индукционного нагрева. В течение длительного периода плавки садка тигля представляет собой расплав металла по форме близкий к цилиндру. В этом случае тигельную печь рис. Первичной обмоткой этого трансформатора является многовитковый индуктор 2, по которому проходит переменный ток от источника питания 1. Разновидность поверхностного эффекта катушечный эффект выражается в том, что ток проходит не по всему сечению трубки индуктора, а по тонкому слою, обращнному к его оси. ДзС в м РСи УДельное электрическое сопротивление меди в Ом м. Вторичная обмотка представляет собой поверхностный слой цилиндрической садки, в котором протекает индуцированный ток. Поскольку этот единственный виток вторичной обмотки коротко замкнут, он одновременно является и нагрузкой воздушного трансформатора. Толщина поверхностного слоя садки Д к называется глубиной проникновения тока в металл садки. А в м 2с удельное электрическое сопротивление металла садки в
частота тока в индукторе. Поскольку электромагнитная связь между первичной и вторичной обмотками осуществляется через слой немагнитной и неэлектропроводной футеровки тигля и воздух, образуется большое рассеивание магнитного потока, создаваемого индуктором. Поэтому источник питания оказывается загруженным главным образом реактивным индуктивным током I, отстающим на градусов от напряжения. Из векторной диаграммы токов рис. Для тою чтобы разгрузить источник питания от индуктивных запаздывающих токов, в электрическую цепь параллельно индуктору включают конденсаторы. Известно, что ток, протекающий через конденсаторы 1с, опережает напряжение на . Емкость конденсаторов подбирают так, чтобы опережающий емкостной ток, проходящий через них, был равен по абсолютной величине запаздывающему индуктивному току индуктора. В этом случае реактивные токи индуктора и конденсаторов взаимно компенсируются. Реактивная мощность циркулирует в коротком колебательном контуре индуктор конденсаторы, а источник питания оказывается загруженным только активным током. На рис. Из диаграммы видно, что установки с компенсирующими конденсаторами может быть равен 1. Мощность, поглощаемая загрузкой печи, зависит от ее электромагнитных свойств, поэтому при работе на разных шихтах, а также при изменении электромагнитных свойств загрузки в процессе ее нагрева и плавления соотношение активных и индуктивных токов и индукторе изменяется. Это приводит к нарушению резонанса колебательного контура. Для подстройки контура в резонанс в электрической схеме печи рис. Рис. Принципиальная схема индукционной тигельной печи. СО,
I,
ген. Если 1Ь 1С, Сф
а
Рис. Векторная диаграмма токов при естественном СЭ8р а и при настройке контура в резонанс токов б.