Тигельная печь – это электрическая печь, которая применяется для плавки стали, цветных металлов и их сплавов. Ее конструкция позволяет хранить расплавы в жидком состоянии между операциями.
Тигельная печь
Тигельные печи получили свое название за использование специальной емкости для плавления – тигель.
Тигельные печи подразделяются на несколько видов по основным критериям:
- по температуре плавления;
- по объему;
- по конструкции.
Различные металлы имеют свою температуру плавления, одни легкоплавкие, другие тугоплавкие. Это позволяет разделить печи по температурным диапазонам: до 1200⁰С, до 1300⁰С и до 1600⁰С. Объем печи зависит от размера тигля и количества выплавляемого металла и находится в пределах от нескольких килограмм до нескольких десятков тонн. Конструктивно оборудование может выполняться в виде шахты или в виде камеры, бывают наклонные и стационарные печи.
Тигель для печи – очень ответственная деталь и изготавливается из разных материалов. В основном это зависит от того, какой металл или сплав в ней будет плавится и при какой температуре. Основное требование к материалу емкости для плавления: химическая инертность, стойкость к повышенным температурам, хорошие теплоизоляционные свойства и минимальная степень расширения при нагреве. Тигель не должен вступать в реакцию с расплавом или его компонентами.
Тигельные печи могут переплавлять металлы и при атмосферном давлении, и в условиях вакуума.
Виды тиглей, применяемых в тигельной печи:
- керамические;
- графитовые;
- чугунные.
Чугунные и графитовые тигли не нашли широкое применение из-за низкой прочности и быстрого выхода из строя. Графитовая тара иногда используется для плавки золота.
Оптимальным вариантом на сегодняшний день является керамический материал. Он химически инертный практически ко всем применяемым сплавам, обладает повышенной прочностью и надежностью.
Преимущества использования тигельных печей:
- электрический нагрев происходит непосредственно в объеме расплава;
- небольшое количество угара;
- высокая производительность;
- хорошее качество расплавов за счет равномерного нагрева всего объема;
- возможность полного слива плавки;
- быстрый переход от одной плавки к другой;
- легкость в обслуживании и эксплуатации, возможность легко регулировать параметры плавки.
Современные тигельные печи снабжены электронными блоками управления, которые контролируют значения температуры и мощности. Специальные датчики фиксируют возможные протечки расплава. В случае прорыва футеровки контроллеры отключают мощность для предотвращения аварии.
Недостаток тигельных печей:
- длительность процесса нагрева;
- низкая температура шлаков;
- небольшая стойкость футеровки из-за резких перепадов температур, например, после слива.
Несмотря на свои недостатки тигельные печи используются во многих производствах, особенно они распространены в металлургии для выплавки легированных сталей или тугоплавких металлов. Тигельная печь стала просто незаменимой при отливке дорогостоящих и цветных металлов и сплавов.
Оборудование используется не только для плавки, но и для различной термообработки металлов (отжиг, закалка).
Индукционная тигельная печь
Индукционная тигельная печь нагревает и расплавляет металлы и сплавы посредством электрического тока. Электромагнитное поле равномерно распределяется в области плавления, разжижает шихту и доводит ее до однородного состояния.
Основа принципа действия печи – передача электромагнитной энергии от индуктора к расплаву и переход ее в тепловую энергию, что и обеспечивает нагрев с последующим плавлением.
Конструкция индукционной тигельной печи содержит следующие элементы:
- Корпус.
- Индуктор.
- Нагревательная камера.
- Футеровка.
- Тигель.
- Крышка (свод).
Индуктор выглядит как многовитковая катушка с водяным охлаждением, которая расположена в стенах камеры и соединена с источником электропитания. Снабжение электроэнергией проводится через трансформатор от генератора высокой или повышенной частоты, возможно использование печи на генераторе промышленной частоты. Выбор частоты зависит от рабочей температуры в камере.
Внутри нагревательной камеры находится тигель с шихтой. Для слива расплава предусмотрена воронка. Рабочая камера накрывается футерованным сводом или крышкой, чтобы избежать потерь тепла.
Принцип работы печи напоминает трансформатор, где первичной обмоткой является сам индуктор, а вторичной – переплавляемая шихта. Возникающая электромагнитная индукция создает в шихте вихревые токи, которые нагревают и расплавляют металл.
Работа индукционной тигельной печи часто совмещается с одновременной обработкой расплава вакуумом, что значительно увеличивает качество выплавляемых металлов.