 |
Расчёт геометрических параметров
Дата добавления: 2014-11-24 | Просмотров: 1670
|
|
Расчет тигельной печи начинают с определения основных размеров тигля (рис. 3.1).
Рисунок 3.1 – Геометрические размеры системы «индуктор – металл»
Полезный объем тигля, м3
 ,
| (3.1) |
где ρж– плотность жидкого сплава, кг/м3 (табл. 3.1).
Внутренний диаметр тигля в сечении d2 (рис. 3.1), м
 ,
| (3.2) |
где К1 – коэффициент, представляющий собой отношение высоты расплава h2 (рис. 3.1) к диаметру тигля в среднем сечении d2.Коэффициент К1 можно принять из диапазона:
- для печей емкостью до 1 тК1 = 2…1,5;
- для печей емкостью 1 т и более К1 = 1,5…1,35 (меньшие значения относятся к более крупным печам).
Высота расплава в тигле, м
 .
| (3.3) |
Теплоизоляция между садкой и индуктором (толщина стенки тигля δт) не может быть меньше определенной величины, исходя из тепловых условий и механической прочности тигля.
На основании практических данных толщину футеровки в среднем сечении тигля можно определить по формулам, м:
Для печей емкостью до 0,5 т δт = (0,25…0,3) ∙ d2;
Для печей емкостью 0,5 – 3,0 т δт = (0,15…0,2) ∙ d2;
Для печей емкостью более 3,0 т δт = (0,1…0,15) ∙ d2.
Таблица 3.1 – Характеристики металлов и сплавов, расплавляемых в индукционных печах
| Металл или сплав | Температура, оС | Плотность, г/м3 | Удельная теплоемкость в жидком состоянии, кДж/кг | Скрытая теплота плавления,кДж/кг | |||
| плавления | перегрева перед разливкой | при 20оС | в жидком состоянии | при температуре плавления | при температуре перегрева | ||
| Медь | 8,89 | 8,30 | 0,544 | 0,559 | |||
| Томпак Л90 | 8,80 | 8,20 | 0,4771 | 0,4916 | 171,7 | ||
| Полутомпак Л80 | 8,70 | 8,10 | 0,476 | 0,490 | 163,4 | ||
| Латунь Л63 | 8,50 | 7,80 | 0,470 | 0,486 | 148,7 | ||
| Латунь Л70 | 8,60 | 8,00 | 0,474 | 0,492 | – | ||
| Бронза БрМц5 | 7,80 | 7,80 | 0,473 | 0,487 | 144,5 | ||
| Бронза БрО10Ф1 | 8,00 | 8,00 | 0,476 | 0,489 | 167,6 | ||
| Алюминий | 2,4 | 2,4 | 1,24 | 1,257 | 387,1 | ||
| Дюралюминий Д16 | 2,8 | 2,5 | 1,24 | 1,257 | 406,4 | ||
| Сталь 30 | 7,8 | 7,2 | 0,70 | 0,838 | 272,16 | ||
| Чугун СЧ10 | 7,2 | 6,7 | 0,674 | 0,88 | 217,72 |
Высота тигля с учетом мениска, условий загрузки шихты и других факторов, м
 .
| (3.4) |
Внутренняя поверхность тигля делается конусной, угол между образующей и осью тигля устанавливается равным 2…50. наружная поверхность тигля цилиндрическая и имеет изоляционный слой из листового асбеста толщиной δИ=0,005…0,015 м.
Наружный диаметр тигля (рис. 3.1), м
 .
| (3.5) |
Внутренний диаметр индуктора (рис. 3.1), м
 .
| (3.6) |
Расположение индуктора по высоте тигля зависит от частоты питающего тока. Минимальная частота – от внутреннего диаметра и агрегатного состояния загружаемого в печь материала. При жидкой завалке (когда печь используется в качестве миксера)
 ,
| (3.7) |
где ρ2 – удельное электросопротивление жидкого материала, Ом×м;
φ0 – функция, зависящая от отношения высоты расплава к диаметру тигля
 .
| (3.8) |
При плавке кусковой шихты минимальная частота определяется по формуле, Гц
 ,
| (3.9) |
где ρш – удельное сопротивление шихты, Ом ∙ м (табл. 3.2);
dш – характерный поперечный размер среднего куска шихты, м.
Таблица 3.2– Удельное электрическое сопротивление металлов (сплавов), ом · м
| Металл (сплав) | При 20° С | В расплавленном состоянии |
| Латунь Л62 | 6,8 · 10-8 | 40-10-8 |
| Латунь Л68 | 7 · 10-8 | 38,5 · 10-8 |
| Томпак | 4,2 · 10-8 | 28 · 10-8 |
| Мельхиор | 3,0 · 10-8 | 55 · 10-8 |
| Медь | 1,75 · 10-8 | 21 · 10-8 |
| Алюминий | 2,9 · 10-8 | 24 · 10-8 |
| Дюраль | 4,95 · 10-8 | 28 · 10-8 |
| Марганцовистая бронза | 6,5 · 10-8 | 42 · 10-8 |
| Фосфористая бронза | 8,5 · 10-8 | 35 · 10-8 |
| Цинк | 6,0 · 10-8 | 35 · 10-8 |
| Магний | 4,6 · 10-8 | 31,2 · 10-8 |
| Чугун | 52 · 10-8 | 125 · 10-8 |
| Сталь | 10 · 10-8 | 136,6 · 10-8 |
Частота питающего тока выбирается из стандартного ряда 50, 150, 250, 500, 1000, 2400, 4000, 8000, 10000 Гц.
В печах промышленной частоты верхний уровень индуктора устанавливают ниже уровня металла для уменьшения мениска на поверхности жидкой ванны и исключения выброса металла из тигля из-за электродинамической циркуляции. В печах повышенной частоты индуктор по отношению к загрузке (по высоте) располагается симметрично. Для выравнивания температурного поля в стенках тигля над рабочими витками индуктора устанавливают «холостую» водоохлаждаемую катушку (рис. 3.2).
|
|
| а | б |
Рисунок 3.2 – Эскиз системы «индуктор-садка» при питании током 50 Гц (а) и током повышенной частоты (б)
Высота индуктора без холостых витков, м:
 .
| (3.10) |