Индукционная канальная многофазная печь

 

ИНДУКЦИОННАЯ КАНАЛЬНАЯ МНОГОФАЗНАЯ ПЕЧЬ, содержащая ванну с расш1авляек:5 м металлом, подовый камень и установленнлло под ним индукционн 1о единицу, содержадП Дза стержневых магш1топровода с индукторагОт Н охватьи5ающие их два боковых и центральный вертикальные каналы, соединенные горизонтальным, устья которых соединены с ванной, о т л и чающая с я тем, что, с целью повышения тепломассообмена между каналам и ванной печи и эффективности перемешивания расплава в ванне, индукционная единица снабжена третьим стержневым магюттопроводом с индуктором, охваченным третьим боковым каналом, ма.гнитопроводы установлены под углом 120 друг к другу, образуя симметричную трехфазную снстем , а участок калсдого бокового канала, примыкающий к его устью, наклонен в плоскости его ширины к поверхности подового камня, обращенной к ванне печи, под углом 60-80 , причем участки всех каналов наклонены по или против часовой стрелки.

С0103 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИ4ЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

E!

)gj

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3539 45 3/24-0 7 (22) 13.01.83 (46) 23.03.87. Бюл. У 11 (71) Институт электродинамики АН

УССР и Государственный научно †исследовательский проектный и конструкторский институт сплавов и обработки цветных металлов (72) A.К. Шидловский, Б.П. Борисов, С.А. Волченко, А.Ф. Колесниченко, В.M. Гориславец, Б.А. Фоченков, В.В. Ильичев, А.Д. Лихарев и А.Н. Соловов (53) 621. 365. 51 (088. 8) (56) Фербман С, А., Колабнев И. Ф.

Индукционные печи для плавки металлов и сплавов, M. Металлургия, 1968, 496 с.

Авторское свидетельство СССР

N - 824725, кл. Р 27 D 11/06, 1980.

Авторское свидетельство СССР

589695, кл. Н 05 В 6/16, 1975. (54) (5 7) ИНДУКЦИОННАЯ КАНАЛЬНАЯ

МНОГОФАЗНАЯ ПЕЧЬ, содержащая ванну (19) (11) (б11 4 Н 05 В 6/20, F 27 D 11/06 с расплагляемым металлом, падавый ка: !ень и у стаиОвле!1ную пОд ним индук цианную един!гну, гадержаш л3з д за стержиевь!х маг1плтаправада с индуктара:я и Охват!.!в зющ!1е их два бокавьlх и центр алзьный 13ертикальные каналь! соединенные горизонтальным, стья которых соединены с 1занной, о т л ич а ю щ а я с я тем> что > с цcз1ью повышения тепззамассаабмеиа между каналами и ванной печи и эффективно сти перемешивания расплава в ванне, индукционная единица снабжена третьим стержневым магнитопраиодом с индуктаром, Охваченным третьим боко;зым каналам, магнитапроводы установлены пад углом 120 друг к другу, образуя симметричную трехфазную систему, а участок каждого бокового канала, примыкающий к ега устью, наклонен B плоскости его ширины к поверхности подового камня, обращено ной к ванне печи, под углом 60-80 .причем участки vcåõ каналов наклонены по или против часовой стрелки.

1091835 ся: печи.

55

Изобретение относится к области электротехники, в частности к печам канального типа, предназначенным для плавления металлов, в которых нагрев металла осуществляется индукционным способом.

Известны конструкции канальных трехфазных печей. например типа

ИЛК-1,6, состоящие из плавильной ванны и подового камня, трех стержневых магнитопроводов с размещенными на них катушками (индукторами) и охватывающих магнитопроводы трех сопрягаюшихся каналов, расположенных в одной плоскости.

Нагрев расплава в такой печи осуществляется протекающими в каналах токами, однако недостаточный массоабмен между каналами и ванной ограничивает единичную мощность и

Я0 производительность таких печей.

Известна конструкция трехфазной канальной печи, содержащая плавильную ванну и подовый камень,, три

25 стержневых магнитопровода с индукторами. и охватывающие их три сонрягаюшихся канала, расположенные в одной плоскости, в которой с целью интенсификации тепломассообмена напорные устья каналов снаожены остроЗО угольными выступами (надставками), вызывающими однонаправленное движение металла и каналах. !

Недостатками такой печи являют г ) недостаточная интенсивность тепломассообмена между каналами и ванной печи вследствие низкой скорости однонаправленного движения металла; слабое и неравномерное перемешивание расплава в объеме ванны, увеличивающее время плавления и обработки металла; неравномерное распределение токов и активной мощности по каналам, вызываемое различием электро-: магнитных сьязей каналов, что приводит к неравномерному износу каналов и несимметричной загрузке питающего трансформатора.

Наиболее близкой из известных по техническому существу является индукционная многофазная печь, содержащая ванну с расплавленным металлом, подовый камень и установленную под ним индукционную единицу, содержащую два стержневых магнитопровода с индукторами и охватываю— щие их два боковых и центральный вертикальные каналы, соединенные с ванной.

В этой печи с целью интенсификации движения металла в каналах путем ослабления вихрей в устье центрального канала угол сдвига фаз между магнитными потоками индукторов„ а следовательно и токами в каналах, поддерживают во время плаво ки меньше 90 . Нри этом, максимальному движению металла в каналах соответствует угол сдвига фаз, раво ный

Недостатками такой. печи и способа планки являются: слабое и неравномерное перемешивание расплава в объеме ванны, увеличивающее время плавления и обработки металла; уменьшение тепломассообмена между каналами и ванной печи при о угле сдвига фаз, отличном от О, и возникновение при этом неодинакового распределения токов и активной мощности по каналам; необходимость применения мощно« о симметрирующего устройства для однофазного печноro трансформатора при питании печи по схеме со сдвио гом фаз, равным 0

Целью предлагаемого изобретения является говышение тепломассообмена между каналами и ванной печи, эффективное перемешивание расплава в ванне и симметричное распределение активной мощности и токов по каналам

Поставленная цель достигается тем, что индукционная канальная многофазная печь, содержащая ванну с расплавляемым металлом,подовый камень и установленную под ним индуK ционную единицу, содержащую два стержневых магнитопровода с индукторами и охватывающие их два боковых и центральный вертикальные каналы, соединенные горизонтальным, устья которых соединены с ванной, снабжена третьим стержневым магнитопроводом с индуктором, охваченным третьим боковым каналом, магнитопроо воды установлены под углом 120 друг к другу, образуя симметричную трехфазную систему, а участок каждого бокового канала, примыкающий к BI o устью, наклонен в плоскости его ши1091835! Примечание

Угол наХарактер движения поверхности ванны пп металла клоа на, Расплав примммается к подине

Незначительное

Эффект тангенциальИнтенсивное ного закручивания расплава в объеме ванны тс

Е!

90

Локальное движение

Эффективна только ддя больших скоростей металла в кана— лах. В этом случае перемешивание будет удовлетворительное в трех зонах поверхности ванны

3 4 рины к поверхности подового камня, Отсутствие тока в центральном обращенной к ванне печи, под углом участке каналов и наличие электродио

60 — 80, причем участки всех каналов намических усилий в нагнетательных наклонены по или против часовой устьях боковых участков вызывает инстрелки. тенсивное движение жидкого металла, На фиг. 1 показан общий вид печи; направленное иэ ванны в центральный на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1; участок каналов и далее через бона фиг. 3 — канальная часть печи. ковые участки снова в ванну печи, Печь содеРжит цилиндРическую пла- Наклон устьев боковых каналов под вильную ван У 1, стыкованнУЮ с отъем- f0 ..лом 60-80 к поверхности подового углом ным подовым камнем 2, три стрежневых магнитопровода 3 с катушками эонтальной плоскости ванны вращатель(индукторами) 4, канальную часть, ное вихревое движение расплава, расположенную в подовом камне, сос- Выбор оптимального угла наклона апорных устьев каналов осуществи рных!1 устьев каналов осуществ6 участков с нагнетательными устья- л:- ся в лабораторных условиях на моделяхх.

Работает индукционная печь слеБанна печи и каналы были выполнедующим образом. При питании катушек — из нер авеющей стали, в качестве от тРехфазной сети с симметРичной 2:= следе го металла использовался системой питающих напряжений в каналах печи индуцируются токи, имею— Исследованы углы наклона каналов щие сдвиг фаз Равный 120 эл. гРад, 4g 60 70, 80, 90 (вертикальный

В общем центральном участке 5 кана-. выход в ванну печи). результаты ислов токи поэтому компенсируются. 25 следований прецставлены в таблице.

Влияние угла наклона устьев каналов на эффективность перемешивания расплава в ванне

1091835

Исходя из результатов лабораторных исследований принят угол наклоо на в диапазоне 60-80 °

Вращение металла в ванне усиливается также за счет бегущего магнитного поля, обусловленного полями рассеяния индукторов. Необходимое направление вращения этого поля уста навливается изменением чередования фаз питающих напряжений сети, Наличие однонаправленного движения металла в каналах предлагаемой печи приводит к интенсивному тепломассообмену между каналами, где выделяются основная часть тепла, и ванной, в которой находится металл, подлежащий плавлению. Вращательное движение расплава в ванне печи, приводящее к эффективному перемешиванию металла, выравнивает температуру и химический состав расплава во всем объеме ванны, что сокращает время плавки и обработки металла, Симметричное расположение каналов в подовом камне печи обусловливает равенство их электромагнитных параметров, что приводит к равномерному распределению активной мощности и токов по каналам печи.

Последнее позволяет увеличить ресурс работы (стойкость) печи за счет более равномерного износа футеровки

10 каналов, а также уменьшить потери энергии в системе электроснабжения печи за счет симметричной загрузки питающего трансформатора.

Таким образом, выполнение печи с

15 каналами, имеющими общий центральный участок и расположенными в плоскостях, смещенных друг относительно друга на 120, нагнетательные устья которых наклонены к .горизонтальной

20 плоскости подового камня, дает возможность увеличить активную мощность и производительность печи, увеличить ресурс ее работы, а также снизить потери энергии в системе электроснабжения, 1091835

РедактоР Е.МефолоВа ТехРед Н. Глушенко.

Корректор Л. Пилипенко

Заказ 911/3 Тираж 802

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4