Электропечь для плавки металлов

 

ЭЛЕКТРОПЕЧЬ ДЛЯ ПЛАВКИ МЕТАЛЛОВ по авт.св. Я 309957, отличающаяся тем, что. с целью повышения эксплуатационной надежности работы печи за счет повыше-, ния стабильности формы.и положения столба расплава на опоре, она снабжена установленным под опорой соосно с индуктирующей катушкой электропроводным кольцом наружным диаметром 1-1,3 диаметра рабочей поверхности опоры и толщиной не менее 0,5 глубины проникновения тока в материал кольца и не более 0,25 наружного диаметра кольца, причем разность уровней нижней поверхности опоры и верхней торцовой поверхности кольца составляет не более 0,2 диаметра рабочей поверхности опоры. 1C О 1C 4iib to

„„ЯЦ„„1129242

COOS COBETCHHX

Кц \

РЕСПУБЛИК

3 @ С 21 С 5/56 всесеомма

@ „:,."м" ;,.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТБУ

Жчгс1КВ А

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕ П=НИЙ И OTHPblTHA (61) 309957 (21) 3510365/22-02 (22) f 0. 11. 82 (46) 15.12.84. Вюл. 0 46 (72) Л.Л.Тир, А.П.Губченко и Д.П.Музлов (71) Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт электротермического оборудования (53) 621.365.3.621.74(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 309957, кл. С 21 С 5/56, 1976. (54)(57) ЭЛЕКТРОПЕЧЬ ДЛЯ ПЛАВКИ

МЕТАЛЛОВ по авт.св ° 11 309957, отличающаяся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности работы печи за счет повыше-, ния стабильности формы .и положения столба расплава на опоре, она снабжена установленным под опорой соосно с индуктирующей катушкой электропроводным кольцом наружным диаметром 1 — 1,3 диаметра рабочей поверхности опоры и толщиной не менее 0 5 глубины проникновения тока в материал кольца и не более 0,25 наружного

Ъ диаметра кольца, причем разность уровней нижней поверхности опоры и верхней торцовой поверхности кольца составляет не более 0,2 диаметра рабочей поверхности опоры.

1129242

Изобретение относится к области металлургии, в частности к индукционным печам для плавки и обработки металлов.

По основному авт.св. В 309957. известна электропечь для плавки металлов, содержащая источник нагрева, опору для столба жидкого металла и. отжимающую индуктирующую катушку, расположенную коицеитрично распла- 10 ву С13 °

Недостатком печи является слабая стабилизация формы и положения no" верхности расплава, что приводит к проливаниям удерживаемого на опоре 15 расплава, нарушающего нормальную эксплуатацию печи.

Цель изобретения — повышение эксплуатационной надежности работы печи за счет повшшения стабильности формы 20 и положения столба расплава иа опоре.

Поставленная цель достигается тем,:что электропечь для плавки металлов, содержащая источник нагрева, опору для столба жидкого металла и 25 отжимающую индуктирующую катушку, расположенную концентрично расплаву, снабжена установленным под опорой соосно с иидуктирующей катушкой электрое проводным кольцом наружным диаметром 3а

1-1,3 диаметра рабочей поверхности опоры и толщиной не менее 0,5 глубины проникновения тока в материал кольца и не более 0,25 наружного диаметра кольца, причем разность уровней ниж- З5 ней поверхности опоры и верхней торцовой поверхности кольца составляет не более 0,2 диаметра рабочей поверхности опоры.

Стабильность поверхности расплава 40 определяется ее нижней частью, где наиболее велики значения индукции и плотности электромагнитньи объем-, ных сил (ЭМОС). Эти силы приложены .к элементам расплава, локализованы 45 в. его поверхностном слое и направ-. лены в глубь расплава перпендикулярно поверхности последнего.

Расположение расплава в простран-, стве определяется главным образом 50 полем ЭМОС и гравитационными силами.

При этом расплав вытесняется из области высоких значений индукции.

Приводящее кольцо, установленное под опорой, в силу поверхностного 55 эффекта препятствует распространению линий индукции в сторону оси системы.

При этом вблизи верхней и наружной поверхности кольца даже при отсутствии расплава .создается сгущение линий индукции с одновременным разрежением их в точках с меньшими значениями радиальной Координаты.

В случае возмущения поверхности нижней части столба расплава,сопровождающегося выпучиванием некоторого участка ее, этот участок попадает в зону сгущения линий индукции, в нем возрастает плотность ЭМОС, что способствует ликвидации возмущения, При возникновении на ней поверхности возмущения обратного знака, когда возмущенный участок поверхности смещается в сторону оси системы, линии индукции не могут в полной мере следовать за ним, поскольку в силу известных закономерностей магнитного поля не могут ни углубиться в проводящее кольцо, ки претерпеть, крутого излома вблизи кольца. В результате плотность ЭМОС на данном участке поверхности раСплава уменьшается, что способствует ликвидации возмущения. В итоге улучшается стабильность положения и формы поверхности столба расплава.

Геометрические размеры печи должны соответствовать приведенным численным соотношениям. Наружный диаметр верхней кромки электропроводного кольца должен быть не менее диаметра рабочей поверхности опоры, а эта кромка должна быть установлена. не выше наружной кромки указанной поверхности, так как в противоположном случае нижняя наружная кромка расплава попадает в зону ослабленного поля и не удерживается им от растекания. Наружный диаметр верхней кромки злектронроводного кольца не должен превышать 1,3 диаметра рабочей поверхности опоры и располагаться ниже ее более чем на 0,2 диаметра этой поверхности во избежание черезмерного удаления края зоны сгущения линий индукции от исходного положения поверхности расплава, что ослабит эффект гашения возмущений.

Толщина электропроводного кольца должна быть не менее 0,5 глубины проникновения тока в материал кольца, при меньшей толщине его влияние кольца на густоту линий индукции. вблизи его поверхности резко ослабляется.

Толщина кольца должна быть не более

0,25 его наружного диаметра, так как

129242 щая столба расплава показана пунктиром.

Электропечь работает следующим образом.

С помощью индуктирующей катушки 2 над опорой 1 (поддоном) наводится переменное магнитное поле. Под влиянием электропроводного кольца 3 магнитная индукция увеличивается над этим кольцом и снаружи последнего и соответственно снижается в зонах, . экранируемых кольцом. Далее на опоре (поддоне) с помощью индуктирующей катушки 2 и дополнительного источ- ника нагрева 5 наводят расплав 4.

Последний приобретает форму, обеспечивающую .на его поверхности баланс действующих сил. При возмущениях пОверхности, проявляющихся в выпучивании ее элементов, последние попадают в зону сгущения линий индукции (и наоборот). В результате возникают дополнительные силы, препятствующие развитию возмущения поверхности. .. Положительный эффект изобретения заключается в повышении эксплуатационной надежности печи, что проявляется в уменьшении количества аварийных проливов металла и связанных с ними простоев оборудования. Дополнительный экономический эффект возникает от улучшения качества металла ввиду уменьшения количества эпизодических прикосновений расплава к пок рытиям и устройствам, защищающим индуктор от воздействия расплава.

Ожидаемый экономический эффект от сокращения аварийных проливов металла .на одной печи 3000 р. в год.

Фиг.2 дальнейшее увеличение этой толщины, не улучшая полезный эффект, ведет к излишнему расходу металла.

Электропечь может иметь источник нагрева различного типа (дуговой, «электроннолучевой, индукционный и др.). В. частности, индукционный нагрев может осуществляться с помощвю магнитного поля, удерживающего расплав, или путем наложения перемен- tp ного магнитного поля более высокой частоты. Источник нагрева может быть сввмещен с индуктором удерживающего поля.

На фиг. 1 схематически показано 15 вертикальное сечение электропечи; на фиг. 2 — линии магнитной индукции при наличии злектронроводного кольца.

На фиг. показана прозрачная для магнитного поля опора 1 (поддон), 2p .охваченная индуктирующей катушкой 2, и электропроводное кольцо 3, расположеннне соосно. На опору 1 опирается расплав 4. Электропечь имеет дополнительный источник нагрева 5. 25

Боковая поверхность расплава 4 удерживается силами магнитного поля, возбуждаемого индуктирующей катуш.кой 2. Пунктирными линиями показан контур боковой поверхности расплава при различных возмущениях.

На фиг..2 показаны линии индукции в печи при отсутствии расплава, с . помощью которых выявляется роль электропроводного кольца в формиро35 ванин поля. Показаны индуктирующая катушка 2 и электропроводное коль цо 3. Линии индукции представлены тонкими сплошными кривыми. ОбразуюВИИИПИ Заказ 9306/20

Тираж 539 Подписное филиал ППП "Патент", г. Ужгород ул Проектная 4