Печь-ванна для нагрева в расплаве солей

 

СООЗ ССВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (бд1 С 21 D !/46

3I «;

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3883141/22 — 02 (22) 10.04.85 (46) 30.08.86. Бкп. 1"- 32 (72) 11.А. Данилов (53) 621.784.67(088.8) (56) Журнал МИТОМ. М., 1980, Р 1, с. 29.

Авторское свидетельство СССР

Р 449938, кл. С 21 D 1/46, 1972. (54) (57) ПЕЧЬ-ВА1ША ДЛЯ НАГРЕВА В

РАСПЛАВЕ СОЛЕЙ, содержащая индуктор, „. 81-1 „„54036 А 1 размещенный в нем концентрично футерованный тигель с расплавом соли и графитовый нагреватель, установленный в тигле, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повьппения надежности работы печи, графитовый нагреватель выполнен в виде цилиндрической пружины с замкнутым первым витком, погружен в расплав соли с зазором относительно боковых стенок тигля.

1254036

Изобретение относится к нагреву металлов в расплаве солей и может быть использовано в процессах термообработки, ковки и пайки деталей, а также насьпцения поверхностей деталей 5 металлами, например борирования.

Целью изобретения является повышение надежности работы печи.

На чертеже изображена индукционная печь — ванна для расплава солей, продольный разрез.

Печь содержит корпус 1, соединяющий нижнюю асбестоцементную плиту 2 с верхней (тоже асбестоцементной) плитой 3. Внутри корпуса 1 установлен индуктор 4 с концентричным ему внутренним футерованным тиглем 5, к верхней части которого в центре подвешен графитовый нагреватель 6 (конструкция крепления не показана). Последнии выполнен в виде кольцевой цилиндрической пружины с замкнутым первым витком 7, графитовый нагреватель погружен в расплав соли 8 с зазором относительно боковых стенок тигля 5. Тигель 5 заполнен солью 8 бария.

Индукционная печь работает следующим образом.

От машинного генератора или ста- 30 тического преобразователя частоты (инвертора) напряжение частотой

2,5 кГц подается на индуктор 4. Энергия электромагнитного поля передается на графитовый нагреватель 6.

Магнитный поток индук":ора 4 замыкается на первыи виток 7, имеющий замкнутый контур. Межвитковый потенциал, наведенный электромагнитным полем в нагревателе 6, через холодный щ ! расплав соли 8 не замыкается. Виток 7 разогревается и нагревает окружающий слой соли 8. В связи с тем, что осевой зазор между торцом витка 7 и поверхностью зеркала распла- 45 ва, меньший по величине, чем радиальньпл зазор между боковой образующей витка 7 и боковыми стенками тигля 5 ro расширяющийся при расплавлении объем соли 8 в первую очередь проби- 50 вает поверхность зеркала расплава и не повреждает стенку тигля. Осевой зазор составляет величину н пределах

5-10 мм. По мере разогрева расплава в глубину межвитковый потенциал между замкнутым первым витком 7 и вторьм витком 9 замыкается через жидкий (ра— зогретый) слой расплава в межвитконом зазоре. Вся энергия с витка 7 передается в расплав, ниток 9 и виток 7 замыкаются расплавом, и часть тока начинает шунтироваться расплавом вследствие его электропроводности.

Расплавление между витками нагревателя б идет быстрее, чем в известной печи, так как в последней расплав нагревается только за счет радиации и теплопередачи с графитовых секторов (нагревателя) . Радиационно-конвективный теплообмен происходит менее интенсивно, чем при прохождении электрического тока.

При нагревателе 6, выполненном в виде пружины, межнитковый потенциал замыкается через расплав соли 8 по винтовой линии, имеющей большую длину по сравнению с длиной контура графитового сектора в известном устройстве, поэтому тепловыделению происходит в большем объеме и по всей высоте нагревателя 6. Это выравнивает температуру по всей высоте расплава, при òÎì собственная температура нагревателя б стремится к равновесной, т.е. к температуре расплава, так как ток при своем прохождении через расплав в межвитковом зазоре уменьшает теплонапряженность соседних витков.

Выполнение графитовой катушки с первым замкнутым витком обеспечивает стартовый разогрев расплава целенаправленно, т.е. от зеркала ванны вглубь ее последовательно от витка к витку, что исключает вероятность возникновения трещин в тигле и увеличивает его долговечность и, следовательно, надежность печи. Крепление нагревателя 6 осуществляют керамическими элементами, так как графит при соприкосновении с воздухом горит, при этом исключается необходимость демонтажа тигля вследствие выхода из строя крепежных элементов секторов нагревателя к тиглю и всплытия последних.

Керамические держатели пружинного нагревателя, кроме того, удерживают последний в расплаве от всплытия.

Главными критериями при выборе частоты тока являются экономичность эксплуатации и минимальная величина капитальных затрат. Показателем экономичности эксплуатации является электрический КПП системы индуктор-нагреватель. КПД при воз1.астаСоставитель Н. Кузовкина

Редактор Л. Повхан Техред A.Åðàâ÷óê Корректор И. Зрдейи

Заказ 4689/30 Тираж 552 Подписное

ВНИ11ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

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

3 1 10 нии частоты уменьшается вследствие увеличения потерь в меди и стали печи. Поэтому необходимо, чтобы мощность в нагревателе была достаточной для поддержания заданной температуры расплава при возможно меньшей частоте тока и приемлемом КПД.

В предлагаемом устройстве это достигается тем, что первый замкнутый виток имеет омическое сопротивление, большее такового у сектора известного устройства в число раз, равное

n — числу секторов, составляющих в совокупности такое же кольцо в сечении, в котором омическое сопротивление определяется площадью кольца (в известном устройстве-сектора) и обуславливает длину контура тока (настил тока всегда идет ио внешней образующей). Длина контура кольца (первого б витка нагревателя) естественно больше длины контура одного сектора в известном устройстве. Площадь сечения определяет возможную глубину проникновения тока. Звуковые частоты имеют больш ю глубину проникновения, чем радиочастоты. Следовательно, предлагаемое устройство может работать на звуковых частотах. Значит, при использовании источников пита- 30 ния индуктора, работающих на звуковых частотах, данная печь является экономичнее, уменьша T(я вероятность выхода из строя из-за поломки источника питания (частая замена дорогостоящих генераторных ламп), что повышает надежность печи в целом. При этом снижаются эксплуатационные затраты, упрощается управление.

Кроме того, теплота, выделяемая с единицы длины графитового нагревателя по высоте в расплав, передается посредством рациации и теплопередачи (конвекции). При этом скорость циркуляции расплава по высоте определяется, в основном, гравитационной составляющей (разностью между весом горячего и холодного расплава в постоянном объеме). Скорость циркуляции обеспечивает определенное выравнивание температур по высоте расплава. С ростом интенсивности циркуляции расплава (перемешивании) увеличивается равномерность температуры его по высоте. В предлагаемом устройстве нагрев производится замыканием электрического тока через расплав, а проводимость его ионная.

Следовательно, в процессе нагрева расплава током ионы расплава участвуют в движении тока, это резко увеличивает циркуляцию и происходит быстрое выравнивание температуры расплава при нагревании.