Индукционные тигельные печи (ИТП) широко применяются в промышленности для плавки черных и цветных металлов как на воздухе, так и в вакууме, и в защитных атмосферах, требующих особой чистоты, однородности и точности химического состава, что недостижимо при плавке в пламенных и дуговых печах. К высококачественным сплавам относятся магниевые и медные сплавы [1]. В зависимости от электрических свойств материала тигля различают ИТП с непроводящим и проводящим (ПТ) тиглем. На рис. 1 приведена трехмерная модель ИТП с ПТ в разрезе.
К первой группе относятся печи с диэлектрическим керамическим тиглем, предназначенные для выплавки черных металлов.
В таких печах загрузка (садка) нагревается индуцированным в ней током, тигель же эквивалентен воздушному зазору.
Ко второй группе относятся печи со стальным, графитовым или графито-шамотным тиглем, обладающим большей или меньшей электропроводностью. Если толщина стенки тигля более чем в 2–3 раза превышает глубину проникновения тока в материал тигля, то можно считать, что индуцированный ток сосредоточен в стенке тигля, загрузка же прогревается только путем теплопередачи и может не обладать электропроводностью. При меньшей толщине стенки тигля электромагнитное поле проникает в загрузку, и энергия выделяется как в стенке тигля, так и в самой загрузке, если она электропроводна. Печи с проводящим тиглем имеют теплоизоляцию.
Следует разделять плавку в ИТП и плавку непроводящих материалов, требующих химической чистоты, в индукционных установках косвенного действия. Примером такой плавки является плавка стекла. Для предотвращения загрязнения стекла посторонними примесями шихта плавится в платиновом тигле. Только этот материал гарантирует, что при высоких температурах, необходимых для варки, стекломасса не будет загрязнена окислами, появляющимися в результате коррозии тигля [2]. Температура плавления меди составляет 1084 °С, магния – 650 °С, а температуры разливки – 750 и 1200 °С соответственно.
Медь и медные сплавы выплавляются в графитовых тиглях, а магний и его сплавы – в стальных ферромагнитных тиглях под слоем флюса, так как обнаженный жидкий металл мгновенно воспламеняется. Для плавки магния и его сплавов в тигельных печах рекомендуется использовать стальные ферромагнитные тигли, так как они не вступают в химические соединения с магнием и его флюсами.