Нагревательный блок для разжигания шлаков при плавке в индукционных печах

 

Изобретение относится к области металлургии, и в частности к устройствам, повышающим активность шлаков при плавке в индукционных печах. Цель изобретения - повышение производительности печи. Нагревательный блок, помещенный в тигель, разогревается быстрее в области графитового цилиндра 5, соединенного радиальными теплопередающими -элементами 8 с дополнительным графитовым цилиндром 6. Теплопередающие элементы 8 частично заполнены жидким теплоносителем и работают по принципу тепловой трубы, . обеспечивая всесторонний нагрев шлака. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU,„, 1440935 А 1 (51) 4 C 21 С 5/52

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 i ) 4187154/31-02 (22) 28.01 ° 87 (46) 30.11.88. Бюл. У 44 (71) Донецкий политехнический.институт (72) О.В.Дудник, В.П.Зятьев, А.И.Иванов, А.П.Карасев и Г.А,Кудря (53) 621.365.52(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 109005, кл. F 27 В 14/10, 1982.

Авторское свидетельство СССР

II 436095, кл. С 21 С 5/52. 1974. (54) НАГРЕВАТЕЛЬНЬП1 БЛОК ДЛЯ РАЗЖИЖЕНИЯ ШЛАКОВ ПРИ ПЛАВКЕ В ИНДУКЦИОНHb1X ПЕЧАХ (57) Изобретение относится к области металлургии, и в частности к устройствам, повышающим активность шлаков при плавке в индукционных печах. Цель изобретения — повышение производительности печи. Нагревательный блок, помещенный в тигель, разогревается быстрее в области графитового цилиндра 5, соединенного радиальными теплопередающими элементами 8 с дополнительным графитовым цилиндром 6. Теплопередающие элементы 8 частично заполнены жидким теплоносителем и работают по принципу тепловой трубы,, обеспечивая всесторонний нагрев шлака. 4 ил.

1440935

Изобретение относится к металлургии, и B частности к устройствам, повышающим активность шлаков при плавке в индукционных печах.

Цель изобретения — повышение производительности печи.. за счет разжижения шлаков по всему их объему.

На фиг. 1 изображена индукционная тигельная печь с предлагаемым нагре- 1п вательным блоком, общий вид..; на фиг. 2 — блок, вид в плане; на фиг.3— сечение А-А на фиг.2; на фиг. 4 — сечение Б-Б на фиг. 3.

Устройство содержит нагревательный блок 1, плавающий на поверхности расплава металла в тигле 2, размещенного в индукторе 3 индукционной тигельной печи 4. Блок конструктивно выполнен в виде вертикальных коакси- 20 ально расположенных графитовых цилиндров вЂ,наружного 5 и внутреннего 6, которые жестко связаны радиальными перемычками 7, в диагональных каналах которых расположены теплопере- 25 дающие элементы 8, частично заполненные жидким теплоносителем и работающие по принципу тепловой трубы, а именно, путем испарения теплоносителя

Ф в зоне нагрева, перемещение паров в 30 зону конденсации и возврата конденсата в зону нагрева, т.е. осуществля" ется замкнутый цикл.

Высокотемпературный теплоноситель для заполнения теплопередающего элемента выбирается так, чтобы его тем" пература кипения была несколько ниже температуры стенки внешнего цилиндра блока, разогреваемого токами и близкой к температуре расплава металла, например, при плавке стали теплоноситель выбирается с температурой кипения близкой 1570 С. В предлагаемом нагревательном блоке использован висмут, температура плавления которо-15 го 271 С, а температура кипения

1490 С, возможны и,цругие теплоносио тели с более высокой температурой кипения.

Устройство работает следующим образом.

После расплавления шихты на расплав в тигель 2 опускается нагревательный блок (, шлак при этом заполняет свободное пространство в объеме блока.

Электромагнитное поле, создаваемое индуктором 3, образует цилиндри" ческую волну, падающую на поверхность шихты, находящейся в тигле Л. Цронйкающая внутрь шихты волна индуцирует вихревые токи прежде всего в ее поверхностных слоях, что приводит к длительному нагреву шихты, Расплавлять шлак, обладающий низкой электропроводностью, практически невозможно в индукционных тигельных печах. Поэтому для разжижения шлака на поверхности расплава целесообразно применять графитовые нагревательные устройства. Графитовый блок, находящийся в тигле, под воздействием вихревых токов, наводимых электромагнитным полем, быстро нагревается и выделяющаяся в нем тепловая энергия используется для разжижения шлака.

Графитовый цилиндр 5 блока, помещенный в тигель разогревается быстрее по внешнему периметру вследствие того, что плотность наведенных в садке токов достигает максимума на поверхностных.слоях и снижается к середине, поэтому возле графитового цилиндра 5 происходит пречмущественно выделение тепла. При плавке шихты теплопередающими элементами 8, расположенными внутри перемьчек 7 блока, обеспечивается всесторонний нагрев шлака. Наружный диаметр цилиндра 5 блока выбирается равным 0,9-0 95 внутреннего диаметра тигля. При изготовлении цилиндра диаметром более 0 95 внутреннего диаметра тигля возможно заклинивание цилиндра за счет расширения его при нагреве..Использовать цилиндр блока с наружным диаметром менее 0 9 внутреннего диаметра тигля нецелесообразно, так как в этом случае увеличивается расстояние между индуктором и цилиндром, т.е. блок располагается в зоне с меньшей напряженностью магнитного поля, что приводит к уве личению потока рассеяния и уменьшению мощности выделяемой в шлаке, что снижает КПД блока по разжижению шлака. Кроме того, указанные соотношения внутреннего и внешнего диаметров графитового цилиндра 5 определяют толщину его стенки не менее эквивалентной глубины проникновения электромагнитной волны в проводнике (графите) .

Нагревательный блок, разогреваясь до 1600-1700 С, служит дополнительным источником нагрева шлака. При этом наружный графитовый цилиндр 5

j440935 блока разогревается быстрее внутреннего 6 вследствие того, что плотность наведенных в садке токов достигает максимума на поверхностных слоях . снижается к середине, вследствие чего возле внешнего графитового цилиндра происходит преимущественное выделение тепла. Поэтому в рабочем положении блока каждая сторона теплопередающего элемента 8 омывается потоками, имеющими различную температуру.

Одна сторона потоком с высокой температурой образует зону подвода тепла, которое передается через стенку оболочки к заполняющему элемент веществу и обуславливает протекание процесса испарения рабочего вещест4 ва. Образовавшиеся пары накапливаются в центральной зоне элемента и перемещаются в осевом направлении в сторону меньшего давления. Другая сторона теплопередающего элемента находится в зоне с более низкой температурой и образует зону отвода тепла, которое передается от конденсирующего рабочего заполнителя через разделяющую оболочку элемента и перемычки шлаку. Оконденсировавшееся рабочее вещество в виде жидкости перемещается из зоны конденсации в зону испарения, где превра вдается в пар.

Движение нара от зоны испарения к зоне конденсации происходит за счет разности температур в зонах испарения и конденсации. Возвращение жидкости в зону испарения осуществляется за счет силы тяжести, либо под действием капиллярной разности давлений по капиллярной структуре (фитилю),расположенной внутри на стенках теплопередающего элемента. В герметичной оболочке теплопередающего элемента осуществляется замкнутый цикл циркуляции рабочего вещества. Эффективная .теплопроводность теплопередающего элемента 8 (отношение плотности теплового потока через теплопередающий элемент к падению температуры на единицу длины элемента) в десятки тысяс раз больше, чем теплопроводность, например Cu Ag или Al и достигает = 10 Вт/(м К). Поэтому наводимые в нагревательном блоке вихреФ вые токи разогревают его до весьма значительных температур, а теплопередающие элементы почти полностью воспроизводят температуру входа за счет аномально высокой теплопроводности, 10

Нагревательный блок для разжижения шлаков при плавке в индукционных печах, содержащий графитовый цилиндр с плотностью выше плотности шлаков, но позволяют годдерживать шлак в жидком состоянии. Высокоосновной шлак в этих условиях обладает повышенной десульфурирующей способностью, неметаллические включения могут более полно им ассимилироваться.

Кроме того, графитовый блок имеет также роль раскислителя шлака.

Перед сливом шлака, нагревательный блок снимается, сливается шлак и металл выпускают из печи.

Таким образом, предложенное устройство обеспечивает разжижение шлаков в процессе плавки без ввода различнйх флюсов, что снижает содержание в металле различных неметаллических включений.

Конструкция нагревательного блока мала по габаритам, компактна,и легка по весу. Теплопередающими элементами, применяемыми в блоке, почти полностью воспроизводится температура входа за счет аномально высокой теплопроводности и обеспечивает эффективный теплосброс в расплавляемый шлак, благодаря чему обеспечивается быстрое, эффективное расплавление шлака с низкой электропроводностью, что практически возможно осуществлять и в печах старой конструкции.

Высокоосновный шлак в этих условиях обладает повышенной десульфурирующей способностью, неметаллические включения более полно ассимилируются, повышается стойкость футеровки основных индукционных печей, значительно улучшается работа на печах, увеличивается время пребывания шлака в высокотемпературной зоне нагрева устройства, что способствует повьпнению однородности тепловой обработки материала расплава.

Длительность плавления, интенсификация рафинирования металла и повышение активности шлака с применением нагревательного блока по сравнению с базовым объектом, в качестве которого принят прототип, сокращается в среднем на 402 и продолжительность всей плавки уменьшается на 357., что приводит к увеличению производительности на =.507. формула. изобретения

5 1440935 6 ниже плотности расплавленного металла, о т л и ч а ю щ и Й с я тем, что, с целью повышения производительности печи за счет разжижения шлаков по всему их объему, нагревательный блок снабжен дополнительным графито-. вым цилиндром, коаксиально установленным внутри графитового цилиндра, и перемычками, в которых размещены теплопередающие элементы, выполненные в виде тепловых труб, радиально соединяющих графитовые цилиндры.

1440935

Составитель М.Вилкова

Техред А.Кравчук Корректор И.Муска

Редактор M.Òoâòèí

Заказ б143/29 Тираж 545 Подписное

В Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий .

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

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

Зона ниВрРЙ

Ы Щения) Зона 03Эажбекцл (конденсации)