Способ нагрева ферромагнитного дисперсного материала и устройство для его осуществления

 

1, Способ нагрева ферромагнитного дисперсного материала, преимущественно отходов металлургическо -о производства , путем пропускания через цего электрического тока, о т л и чающийся тем, что, с целью повышения эффективности нагрева Материала, на него воздействуют магнитным полем, а электрический ток пропускают вдоль магнитных силовых линий. 2. Устройство для нагрева ферромагнитного дисперсного материала, преимущественно отходов металлургического производства, включакяцее вертикальный корпус, графитовые электроды, патрубки для ввода и отвода безокислительной атмосферы, подачи и выхода материала, приемное устройство, отличающееся, тем, что оно снабжено электромагнитной обмоткой с магнитопроводом, охватывакицкм корпус, в котором на торцаз магнитопровода установлены . графитовые электроды, причем корпус и электроды секционированы электроизоляционными перегородками,, распоСО ложенными перпендикулярно поверхности электродов вдоль силовых линий 4: магнитного поля. СО Х

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

WUIWMOI

РЕСПУБЛИК ае 0D

3аю В 22 F 1 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЮ (21) 3402030/22"02 (22) 25. 02.82 „(46) 23.12.84. Бюп. У 47 (72) Ю.И.Тамбовцев (71) Ордена Трудового Красного Знамени ицститут тепло-и массообмена им.А.В.Лыкова (53) 621 ° 762.32(088.8) (56) 1. Сыромятникова Н.И. и др.

Исследование теплообмена в кипящем слое при наличии внутренних источников тепла. — В сб.: "Тепло-и массоперенос, т.Ш. "Общие вопросы тепло- . обмена"., М.-Л., Госэнергоиздат, 1963, с.672.

2. Забродский С.С. Высокотемпературные установки с псевдоожнженным слоем. М., "Энергия", 1971, с.163.

3. Патент Японии У 55-42303, кл. F 27 В 1/08, С 22 В 1/00 ° 1976.

4. Авторское свидетельство СССР .

Ф 693100, кл. F 27 0 13/00,, 1979 г (54) СПОСОБ НАГРЕВА ФЕРРОМАГНЙТНОГО

ДИСПЕРСНОГО МАТЕРИАЛА И УСТРОЙСТВО

I ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ;.

1 (57) 1. Способ нагрева ферромагнитного дисперсного материала, преимущестФ венно отходов металлургического производства, путем пропускания через него электрического тока, о т— л и ч а ю щ н и с я тем, что, с целью повышения эффективности нагре ва материала, на него воздействуют магнитным полем, а электрический ток пропускают вдоль магнитных силовых линий.

2. Устройство для нагрева ферромагнитного дисперсного материала, преимущественно отходов металлургического производства, включающее вертикальный корпус, графитовые электроды, патрубки для ввода и отвода безокислительной атмосферы, по- I,„,"":. дачи и выхода материала, приемное устройство, о т л и ч а ю щ е е с я, тем, что оно снабжено электромагнитной обмоткой с магнитопроводом, охватывающим корпус, в котором на

vopIlа магнитопровода установлены . графитовые электроды, причем корпус и электроды секционироваиы электроизоляционными перегородками„ расположенными перпендикулярно поверхности электродов вдоль силовых линий магнитного поля.

1 ))30

Изобретение относится к порошковой металлургии, а более конкретно к способам нагрева дисперсных ферромагнитных материалов и устройствам для их осуществления, и может найти применение в металлургической и химической. отраслях промышленности.

Известен способ нагрева токопроводящего дисперсного материала путем наложения на него высокочастотного 10 электромагнитного поля Я

Недостаток этого способа состоит в том, что при частоте тока в индукторе 10 Гц минимальный диаметр частиц стали, при котором мощность, 15 выделяемая на единицу объема, имеет наибольшее значение, составляет

23 мм тогда как частицы ферромагнитного дисперсного материала, на пример порошка быстрорежущей стали, 20 выделенного иэ абразивных отходов инструментального производства, имеют размеры в диапазоне 0,05-0,3 мм.

Кроме того, в результате магнитной флокуляцин ферромагнитные частицы 25 сцепляются между собой и ориентируются вдоль магнитных силовых линий: псевдоожижение и перемешивание материала прекращается.

Известна установка для непрерывного предварительного нагрева измельченной металлической стружки, содержащая вертикальный корпус, в верхней части ксторого установлено загрузочное устройство, а в нижней 35 части — устройство для выгрузки нагретой стружки и камера для сжигания топлива, причем .слой стружки движется сверху вниз в противотоке с топочными газами 2

Недостаток этого устройства состоит в выносе мелких частиц порошка и их самовозгорании, а также в сложности равномерного нагрева мокрого материала. 45

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ нагрева токопроводящего дисперсногоматериала путем пропускания через 50 его слой электрического тока (3)

Недостаток известного способа состоит sего низкой эффективности при очень высоком электрическом сопротивлении металлического порошка. 55

Для того, чтобы нагреть слой такого йорошка, необходимо между электродами создать очень высокое напряжение, 438 2

При этом возникает электрический пробой слоя с образованием электрической дуги, когда токопроводящяе мостики в объеме слоя стягиваются в шнур в локальном объеме, где частицы металла свариваются и испаряются, а электрическое сопротивление слоя падает в сотни тысяч раз, т.е. электронагреватель начинает работать в режиме короукого замыкания при резком уменьшении тепловой .мощности, выделяемой в слое.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для нагрева токопроводящих сыпучих материалов, преимущественно отходов металлургического производства, включающее вертикальный корпус, графитовые электроды, патрубки для ввода и отвода беэокислительной атмосферы, подачи и выхода материала, приемное устройство (4)

Недостаток известного устройства состоит в низкой эффективности нагрева материала с низкой электропроводностью, а также в уносе частиц в случае подачи в зону нагрева восстановительной атмосферы.

Целью изобретения является повышение эффективности нагрева материала.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу нагрева ферромагнитного дисперсного материала, преимущественно отходов металлургического производства, путем пропускания через него электрического тока, на материал воздействуют магнитным полем, а электрический ток пропускают вдоль магнитных силовых линий.

Устройство для нагрева ферромагнитного дисперсного материала, нреимущественно отходов металлургического производства, включающее вертикальный корпус, графитовые электроды, патрубки для ввода и отвода безокислительной атмосферы, подачи и выхода материала, приемное устройство снабжено электромагнитной обмоткой и магнитопроводом, охватывающим корпус, в котвром на торцах магнитопровода установлены графитовые электроды, причем корпус и электроды секционированы электроиэоляционными перегородками, расположенными перпендикулярно поверхности электродов вдоль силовых линий магнитного оля.

3 : 11

На фиг.l дан разрез А-А на фиг.2; на фиг.2 — разрез Б-Б на фиг.l; на фиг.3 — диаграмма зависимости gp =-f(H), Устройство для нагрева ферромагнитного дисперсного материала содержит герметичный бункер 1 загрузки обрабатываемого материала, корпус 2 приемного устройства, охваченный непосредственно под бункером 1 электромагнитной катушкой 3 с магнитопроводом 4 и секционированный решетками 5, между которыми размещен слой ферромагнитных шаров 6, причем катушка 3 с магнитопроводом 4, решетками 5 и слой ферромагнитных шаров

6 в совокупности образуют дозатордробилку, под которым размещен электромагнит, содержащий электромагнитную обмотку 7 с.наружными магнитопроводами 8 и 9, разделенными друг от друга горизонтальными электроизоляционными прокладками 10 н соединенными по вертикали шпильками 11, проходящими:через электроизоляционные втулки 12 и прокладки. Магнитопроводы 8 и 9 разделены вертикальными электроизоляционными прокладками 13 н соединены между собой по горизонтали шпильками 14, проходящими через электроизоляциоьные втулки 15 с прокладками 16.

На свободных торцах магнитопроводов 8 и 9 выполнены направляющие типа "ласточкин хвост", s которые вставлены электроды 17 и 18. Между этими электродами размещено немаг-. нитное теплоэлектроизоляцнониое .кольцо 19, составляющее с указанными электродами корпус установки. Вдоль оси кольца установлен иемагнитнъ и электроизоляционный стержень 20 с пластинами 21, вставленными в пазы этого стержня, а в . нижней части — в пазы между частями магнитопровода 9.

Стержень 20 с пластинами 21 крепится шпилькой 22 к решетке 5. Электромагнит, включающий электромагнитную обмотку 7 с магнитопроводами 8 и 9, охвачен герметичным кожухом 23 и крепится к нему через немагнитные электроизоляционные кольца 24. Под полостью, образованной электромагнитной обмоткой и магнитопроводами 8 и 9, размещена заслонка 25, приводимая в движение гидроприводом 26. Под заслонкой 25 размещена герметичная камера 27 приемное устройство) с

30438 4 . электродами 28 и 29. Патрубок 30 для подвода газа-восстановителя размещен перед дозатором. Патрубок 31 служит для отвода газа-восстановителя или для подключения камеры 27 к вакуумному насосу.

Устройство для нагрева ферромагнитного дисперсного материала работает следующим образом.

Материал из бункера через дозатор (фиг.1) поступает внутрь корпуса устройства. Возможны два режима работы

15 устройства: без перекрытия заслонкой 25 дна корпуса устройства и при периодическом перекрытии ее, В первом случае нагрев материала осуществляют до температуры ниже точ20 ки Кюри. В этом случае электромагнитная обмотка 7 удерживает во взвешенном состоянии количество материала С = 0,5 1 dL/dx, где I ток L — индуктивность dL — изменение индуктивности системы соле25 ноид-ферромагнитный слой при изменении координаты центра магнитных масс этого слоя на ох. При подаче дозатором дополнительной порции материала С (сверх С 1количество удерживаемо30 го магнитным полем материала останется неизменным, равным С, При непрерывной подаче в верхнюю часть корпуса материала сверх С из нижней его части непрерывно отводится такая же часть материала, но сохра.няется постоянной, соответствующей заданным количеству С и напряженности магнитного поля электропроводность слоя. По мере прохода вдоль

40 оси корпуса материал нагревается.

Температуру его нагрева регулируют либо изменением его весового расхода и единицу времени посредством дозатора, либо силой тока. Однако, ес45 ли нужно нагреть материал до температуры его спекания, превышающей точку Кюри, то материал, потеряв свои ферромагнитные свойства, выпал бы, не успев нагреться до заданной

50 температуры. Для того, чтобы матери ал успел агломерировать в состоянии магнитной флокуляции частиц при со хранении его высокой электропроводности необходимо в течение времени

55 порядка 0,04 с, после которого при отключении магнитного поля флокулы начинают распадаться, обеспечить

0 нагрев материала от 700 до 1000 С, 1130438 т.е..со скоростью 7500 С/с, что трудно осуществить технически, Для нагрева частиц ферромагнитного материапа до температуры выше точки Кюри служит заслонка 25. При 5 закрытой полости соленоида материал нагреваьтся до температуры выше точки Кюри, происходит значительная усадка слоя порошка, но высокая плотность контактов между частицами пог рошка поддерживается тем, что в соленоид втягивается холодный ферромагнитный материал, стремящийся вытеснить из него материал в парамагнитном состоянии и прижимающий его к. 15 заслонке. При отводе заслонки 25 и открытии дна корпуса парамагнитный материал в виде агломерата выпадает из него, а полость соленоида заполняется холодным ферромагI ,нитным материалом. Попав в приемник

:27, агломераты плавятся между электродами 28 и 29 и в ванне с расплавленным металлом, В частности, плав- ление агломератов возможно и при перекрытии дна корпуса заслонкой 25„ в этом случае расплавленный металл через отверстие в последней попадает в камеру 27.

Установкой немагнитного электро- З0 изоляционного стержня 20 предотвращается образование полости внутри корпуса, свободной от материала.

Если этого стержня нет, то первоначально холодный материал образует 3S полый цилиндр, который в момент достижения температуры точки- Кюри теряет свои магнитные свойства, но при этом холодный материал автоматически втягивается внутрь по- 40 лости цилиндра и возникает параллельная токопроводящая цепь, ток которой значительно меньше тока, проходящего через агломераты, и напряженность поля по центру соленоида 45 меньше, чем на его периферии, что приводит к осыпанию порошка при движении агломератов в приемник 27. Если ферромагнитный материал постутично магнитное поле, напряженность которого ослабевает по центру корпуса, и там в отсутствие магнитного стержня ферромагнитный материал не удерживается и проваливается

Наложение на слой ферромагнитного порошка магнитного поля и пропускание тока вдоль магнитных силовых линий в тысячи раз уменьшает электрическое сопротивления слоя в направлении вдоль магнитных силовых линий, обеспечивает равномерное распределение тока в материале, предотвращает пробой слоя из-за многократного уменьшения напряженности между электродапает непрерывно при нагреве его до 50 температуры ниже точки Кюри, то. часть этого материала, образующая внутри него полость, экранирует часбез должного нагрева в приемник 27.

Секционирование .межэлектродного пространства электроизоляционными перегородками 21 предотвращает неравномерное распределение в нем тока и обеспечивает равномерный нагрев материала.

Зависимость 2„ = Г(И) показывает, что по мере роста напряженности магнитного поля Н, иэмереннсй в центре электромагнитной обмотки, имеющей высоту 120 мм и средний диаметр витков 100 мм, удельное электрическое сопротивление падает от

2 10 Ом/м до 2,7 Ом/м (фиг.3, кривая 1 . При выключении магнитного поля электрическое сопротивление слоя возрастает (фиг.3, кривая 2) вследствие действия сил упругости и уменьшения сил сцепления между частицами, пропорциональных квадрату магнитной индукции. До напряженности магнитного поля Н = 40-60 кА/м уменьшение электрического сопротивления слоя происходит вследствие магнитной флотации частиц. Дальнейшее уменьшение удельного электрического сопротивления сопровождается уменьшением порозности слоя sa счет его осевого сжатия силой, пропбрциональной силе поля Н „> н, где

Н „,1 — градиент напряженности магнитного поля. Одновременно между флокулами действует сила отталкивания, которая возрастает по мере сжатия, препятствует этому сжатию. При

Н = 300 кА/м сжатие слоя практически прекращается, а удельное электрическое сопротивление становится практически постоянным. Прямая 3 (фиг.3) показывает уровень р при

Н = О, т;е. в отсутствие магнитного поля. ми, что обеспечивает многократное увеличение тепловой мощности, выделяемой в слое ферромагнитного диспер. сного материала, 113

Снабжение предлагаемого устройства электромагнитной обмоткой и магнитопроводом, охватываощим корпус, в котором тором на торцах магннтопровода становлены графитовые электроды, обеспечивает равномерный нагрев. слоя электрическим током, предотвращает лектрический пробой его sa счет

9 леуменьщени я электрического сопротив ния этого слоя.

LСекционнрование корпуса и электродов электроизоляционными перегород0438 хами, расположенными перпендикулярно поверхности электродов вдоль силовых линий магнитного поля, обеспечивает более равномерное распределе5 ние тока в.слое и его нагрев вследствие предотвращения взаимодействия между собой токов параллельных токопроводящих мостиков и совпадения направления тока с направлением магнитных силовых линий и сил, действ контактах между частицами, вукицих в .пропорциональных квадрату магнитной индукции.

, 130438

Фиг. Р

2l

ИННИПК Заказ 9492/14 Тираж 774 Поддисиое

Фмлпа» ППП "Петеат, .Уагорад, ул.Проевшим, 4

Способ нагрева ферромагнитного дисперсного материала и устройство для его осуществления Способ нагрева ферромагнитного дисперсного материала и устройство для его осуществления Способ нагрева ферромагнитного дисперсного материала и устройство для его осуществления Способ нагрева ферромагнитного дисперсного материала и устройство для его осуществления Способ нагрева ферромагнитного дисперсного материала и устройство для его осуществления Способ нагрева ферромагнитного дисперсного материала и устройство для его осуществления 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для изготовления электронагревательного слоя методом ионно-плазменного напыления в различной бытовой электронагревательной технике, в частности в утюгах, в посуде с электронагревом и т.д

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам производства композиционных порошков и их составам
Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способу металлизации порошка диатомита с целью получения высокотехнологичной металлизированной шихты на основе минерального сырья - диатомита, и может быть использовано для получения высокопористых материалов, абразивных материалов и т.д

Изобретение относится к металлам в качестве связующих для изготовления инструментов и/или износостойких покрытий на основе алмаза и/или твердого сплава, в частности к порошку металлического кобальта в качестве связующего для изготовления инструментов и/или износостойких покрытий на основе алмаза и/или твердого сплава, и металлокерамическому изделию, включающему указанное связующее

Изобретение относится к смазкам для металлургических порошковых композиций, а также металлопорошковым композициям, содержащим смазку

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к получению порошков для цинкнаполненных покрытий

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам получения частиц из диоксида циркония с добавкой окиси алюминия, которые применяются для изготовления конструкционной керамики

Изобретение относится к термическому оборудованию с контролируемой атмосферой, в частности к печам для химико-термической обработки металлических порошков
Наверх