Индукционная печь

 

СОО3 СОВЕТСКИХ

И

РЕСПУБЛИК

0% (11) бр г 27 о»lo6

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ (Z1} 3409805/22-02 (22) 23.03.82 (46} 07.08.83. Бюл. У 29 (72) Г ° К. Смолин (71) Всесоюзный научно-исследова" тельский и проектно-конструкторский институт металлургической теплотехникФ, цветной металлургии и огне" упоаов (53) 621.365.52(088.8) (56) 1. РЖ "Технология машиностроения", 1964 У 11, реф, 11 r 106.

2. Авторское. свидетельство СССР

Н 705229, кл. F 27 В 14/00, 1978. (54)(57} 1. ИНДУКЦИОННАЯ йЕЧЬ, содержащая тигель, внутри которого распо" ложен индуктор, выполненный в виде вертикального полого цилиндра из огнеупорного материала.с винтовым каналом в стенке, сообщенным нижним концом с полостью тигля, и электроды, о т л и ч а ю щ а.я с я тем, что, с целью повыщения производительности и расширения функциональных возможностей печи, винтовой канал выполнен трехходовым и сообщенным через верхние концы с полостью тигля, а электроды подведены к средним виткам трехходового канала.

2. Печь по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что верхние концы трехходового канала сообщаются с по» лостью тигля посредством кольцевой g канавки, выполненной в верхнем торце цилиндра.

1 10338 Изобретение относится к металлургии, в частности к конструкциям индукционных печей.

Известна индукционная тигельная печь, содержащая тигель и индуктоР, 5 выполненый в виде вертикального сердечника из огнеупорного диэлектрического материала, установленного внутри тигля и концентрично ему 1 ).

Однако такая конструкция не поз- f0 воляет получить высокий КПД печи.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является индукционная печь, содержащая тигель, . 15 внутри которого расположен индуктор, выполненный в виде вертикального полого цилиндра из огнеупорного материала с винтовым каналом в стенке, сообщающимся нижним концом с по- 2п лостью тигля, и электроды. Электроды соединены с концами винтового канала )2j.

Недостатком этой печи является низкая производительность, обуслов- 25 ленная невозможностью интенсификации процесса плавления из-за перегрева и быстрого разрушения огнеупорной стен. ки канала, кроме того функциональные возможности печи ограничены процессом плавления.

Цель изобретения - повышение производительности и расширение функциональных возможностей печи.

Эта цель достигается тем, что в индукционной печи, содержащей тигель, З5 внутри которого расположен индуктор выполненный в виде вертикального полого цилиндра из огнеупорного материала с винтовым каналом в стенке, сообщенным нижним концом с полостью тигля, и электроды, винтовой канал выполнен трехходовым и сообщенным через верхние концы с полостью тигля, а а электроды подведены к средним вит-, кам трехходового канала.

Причем верхние концы трехходового канала сообщаются с полостью тигля посредством кольцевой канавки, выполненной .в верхнем торце цилиндра.

На чертеже схематически изображе" 50 на индукционная печь, продольный разP93 °

Печь состоит иэ тигля 1, в цилиндрическое.углубление дна которого установлен полый цилиндр 2 из огнеупор- 55 .ного материала с винтовым трехходовым каналом 3 в его стенке. Средние витки трехходового канала 3 сообще33 2 ны с электродами 4, эафутеровамными в стенку цилиндра 2. В резьбовые отверстия электродов 4 ввинчены токоподводы 5, выполненные в виде штанг иэ материала с высокой удельной злек-. тропроводкостью и снабженные прямоугольной резьбой, обеспечивающей надежный контакт с электродами 4. Токоподводы 5 проходят через футеровку дна тигля 1, они могут быть выведены также вверх через металл ванны.

Та и другая конструкции обеспечивают быструю замену огнеупорного цилиндра с винтовым каналом. Нижние концы 6 канала 3 сообщены с внутренней полостью цилиндра 2, а верхние - с канавкой 8, выполненной в верхнем торце цилиндра 2. Канавка 3 в поперечном сечении может быть прямоугольной, овальной или другой. формы, причем внутренняя ее боковая стенка выполнена ниже наружной; чем обеспечивается при пуске первостепенное заполнение жидким металлом внутренней полости цилиндра 2.

Работа печи осуществляется следующим образом.

Для запуска печи цилиндр 2 заполняют расплавленным металлом до уровня, обеспечивающего контакт с электродами 4, после чего на токо" подводы 5 подают трехфаэное напряжение. При этом по трехходовому винтовому каналу 3 текут трехфаэные токи, которые разогревают жидкий металл в винтовом канале, создают бегущее магнитное поле как внутри, так и снаружи цилиндра 2. Бегущее поле создает электромагнитный напор, под действием которого жидкий металл нагнетается внутри цилиндра 2 вниз и поднимаясь вверх rIo винтовому каналу 3 полностью заполняет его и коль.. цевую канавку 8, после чего .в работу включается верхняя половина индуктора, и он выходит на рабочий режим.

Иеталл иэ канавки 8 через более низкую ее внутреннюю стенку стекает в полость цилиндра 2, куда загружается кусковая шихта. После заполнения цилиндра 2 доверху, жидкий металл перетекает в полость тигля 1, расплавляет предварительно загруженную в него шихту, и печь выходитнна рабочий режим. Достаточно интенсивное перемешивание жидкого металла обеспечивает выравнивание его состава по объему ванны, однако наиболее горячей оста- ется зона над цилиндром 2. В эту на33

3 10338 иболее горячую зону и .загружается свежая шихта, что обеапечивает ее интенсивное плавление.

Если после плавления необходимо провести операцию раФинирования жидкого металла,. то этот режим осуществляется следующим образом. Внутренняя полость цилиндра 2 заполняется рафинирующим реагентом, на два (из„

-трек) токоподвода 5 включается напря- 1о жение. При этом перекачиввяие жидкого металла. отсутствует и в полости цилиндра быстро создается температура, при которой наиболее интенсив-,но проходят химические. реакции. После этого подается напряжение на третий токоподвод (режим. нагрева и прокачки), при этом жидкий металл ванны прокачивается через реагент, за-. полняющий полость цилиндра 2, и ра- щ финируется. После очистки металла от одного элемента (например. свйнца от .висмута) реагент в:полости цилиндра

2 заменяют,. и аналогично металл saí- . ны рафинируется от другого элемента (например, свинец от серебра) и так далее; После. йроведения -плавления и рафинирования осуществляют выпуск металла известными средствами. Если есть необходимость держать печв в миксерном режиме, то к одному из трех токоподводов. подают фазу, к другому - ноль. В результате устраняется перемешивание жидкого металла, а . нагрев осуществляется мощностью в

6 -раз ниже номйнальной. Возможны дру., гие схемы подключения .о мэмеиением

-.мощности в широком дйапазоие без при-. менения дополнительных устройств для регулирования ее., В. режиме нагре4 ва перемешивание осуществляется только за счет тепловой конвекции. Этого достаточно, чтобы внять перегрев с винтовых каналов, если учесть, что . режим нагрева либо кратковременный, либо осуществляется мощностью ниже номинальной, Конструктивное решение печи, в которой винтовой канал выполнен трех ходовым, фазы переменного тока присоединены к электродам, сообщающимся со средними витками, а верхние и ниж ние концы канала выполнены сообщающимися с полостью тигля, обеспечивает интенсивную прокачку жидкого металла по винтовому каналу и снижает его перегрев относительно металла ванны с 300 С (что имеет место s из" вестном устройстве/ до 30 С, что дает возможность увеличивать подводимую электрическую мощность к каналу и в результате повышать производительность печи. Перемешивание металла в ванне интенСифицирует процессы плавления (передача тепла массопереносои значительно интенсивнее, чем теплопроводностью . Кроме одновременного нагрева, прокачки и перемешивания возможен только нагрев (как в известяом устройстве), однако мощность нагрева без применения регуляторов можно изменять в широком диапазоне. Это дает возможность более тонко воздействовать на технологические операции, осуществлять:кроме режимов плавления, также миксерные режимы печи, процессы рафинирования жидкого металла, т.е. расширять Функциональние. возможности

-печи.

Составитель И.Вилкова

Редактор О.Бугир . Техред;Т.Иаточка Корректор И.Демчик

В

Заказ 5601/43 . Тираж 615 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 б В»

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4