В последние годы широкое применение находят более экономичные и эффективные индукционные печи средней частоты (ИПСЧ). В ИПСЧ используется эффект внутреннего нагрева шихты вихревыми токами (токами Фуко), на основе которого разработана новая система электропитания средней частоты (СЭПСЧ). Эта система устроена на базе статических преобразователей частоты, осуществляющих преобразование энергии трехфазной сети переменного тока промышленной частоты в энергию однофазного тока средней частоты. Статические преобразователи включают в себя выпрямитель и автономный инвертор. В зависимости от мощности выпрямителя строится по 6-ти, 12-ти или 24-х импульсной мостовой схеме с соответствующим соединением обмоток силового питающего трансформатора.
СЭПСЧ позволяет реализовать двухчастотный режим плавки: на стадии плавки более эффективна работа печи на повышенных частотах, а на стадии подогрева и доводки расплава по химическому составу требуется активное перемешивание, которое реализуется на низких частотах. Метод двухчастотной плавки особенно эффективен при получении высоколегированных и инструментальных сталей. Особенно эффективно используют ИПСЧ в «дуплекс-процессах», с использованием системы СЭПСЧ, что позволяет перераспределять мощность по секциям индуктора, т.е. фокусировать мощность в отвальных зонах тигля печи и обеспечивать различные виды активного перемешивания металла. Фокусирование мощности рекомендуется в режиме выдержки металла при необходимости активного взаимодействия расплава со шлаками и полезно при введении легирующих добавок.
Весьма эффективна система среднечастотной плавки при одновременной работе нескольких печей так называемым многопостовым методом, когда процесс плавки в разных печах сдвинут по фазе технологического цикла: одна печь работает в режиме нагрева и расплавления, вторая находится в режиме выдержки, а третья — в режиме разливки металла и загрузки шихтой без потребления энергии.
Плавка чугуна на средней частоте имеет ряд преимуществ по сравнению с индукционными печами промышленной частоты (ИППЧ):
- расход электроэнергии вдвое меньше, чем в ИППЧ, работающих в непрерывном цикле плавки с частичным сливом металла и периодической дозагрузки шихты;
- допустимая удельная мощность, подводимая к металлу, в 3 раза выше, чем в ИППЧ (800-1000 кВт/т), что обеспечивает сокращение циклов плавки (40-45 мин) при удельном расходе электроэнергии ~ 560 кВт/т.
- садочный режим плавки (без использования «болота») позволяет исключить предварительную сушку шихты, сократить расход на футеровку, исключить непроизводительные затраты труда, электроэнергии и материалов, связанные с невозможностью отключения ИППЧ на время перерыва в работе;
- возможность работы в режиме стабилизации активной мощности на всем цикле плавки (при «холодной» шихте — за счет ферромагнитных свойств шихты, при расплаве металла — за счет вихревых токов в узком слое ванны).
По сравнению с печью переменного тока процесс плавки в ИПСЧ имеет ряд преимуществ:
- значительно более низкие газопылевыбросы;
- ниже расход графитированных электродов;
- существенно ниже угар металла и легирующих элементов;
- более низкое воздействие на питающие энергосистемы, связанное с неравномерным характером нагрузки в цикле плавки, а также отсутствием частых коротких замыканий.
Благодаря преимуществам и экономичности данного способа плавки, подобные системы выпускаются рядом зарубежных фирм. Компанией «РЭЛТЭК» (Россия) разработаны системы двухпостовой среднечастотной плавки металлов с печами 2, 5, 6 и 10 т. Для питания таких печей этой компанией производятся тиристорные преобразователи частоты типа ТПЧД.
