Индукционная канальная плавильно-раздаточная печь

 

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам

{21) 4456285/02 (22) 06.07.88 (46) 15.1293 Бюл. Nc 45-46 (75) Ковалевский И.И.: Ковалевский AN (73) Ковалевский Андрей Игоревич (54) ИНДУКЦИОННАЯ КАНАЛЬНАЯ ПЛАВИЛЬНО-РАЗДАТОЧНАЯ ПЕЧЬ (57) Изобретение может быть использовано в металлургии. Сущность: индукционная канальная плавильно-раздаточная печь содержит ванну для расплава. индукционную единицу, устья каналов которой соединены с нижней частью ванны и по меньшей мере одно из устьев плавильного канала (19) RRU U(И) 2004898 С1 (51) 5 Г27 011 06 выполнено с расширением. электромагнит с разомкнутым магнитопроводом, установленный в расширении канала, и металпопровод. Металпопровод выполнен сьемным из эпектроизопяционного материала и установлен в расширенной части устья плавильного канала причем между торцем металлопровода и внутренней поверхностью расширенного канала имеется зазор величиной, не превышающей ширины полюсов, охватывающих плавильный канал разомкнутого магнитопровода, замыкающая часть которого расположена со стороны начала расширения канала. Часть стенк. металлопровода выполнена удлиненной.

Изобретение относится к металлургии, в частности к индукционным канальным печам.

Известна индукционная канальная печь для плавления, обработки и разливки жидкого металла, содержащая ванну для расплава, индукционную единицу с ответвл:ным транспортировочным каналом, и ричем плавильный канал ц месте ответвления транспортировочного охвачен полюсами разомкнутого магнитопровада с обмотками, ярмо которого расположено со стороны, противоположной от направления транспортировки расплава, устья плавильного и транспортировачного. каналоврасположены в подовой части ванны, а. ме-.,аллапровод состыкован с устьем ответвленного транспартировочного канала. Места изгиба плавильного канала выполнено в виде съемной камеры. 20

Недостаткам известной конструкции явллется низкий КПД за счет того, что ярмо разомкнутого- магнитопровода расположена с противоположной стороны ат направления движения жидкого металла при 25 транспортировке. Электрический ток, протекающий через жидкий металл в плавильном канале индукционной единицы, взаимодействует с разомкнутым магнитопроводом при отключенных обмотках и об- ЗО разует силу, действующую на жидкий металл и направленную к ярму разомкнутого магнитапровода, т.е. в противоположную сторону ат необходимого направленил g транспортировки. Для компенсации этой З5 силы необходимо потребление электроэнергии обмотками разомкнутого магнитопровода и еще требуется потребление электроэнергии для образования полезной выталкивающей силы, Все эта приводит к 4О перерасходу электроэнергии и снижени а

КПД печи. Кроме того, электрический ток в жидком металле помимо плавильного канала протекает через центральный канал и электроправодный наконечник металлапро- 45 вода, Взаимодействие этого тока с магнитным полем, образованным в зазоре между полюсами разомкнутого магнитопровода, создает силу, направленную под углом от необходимого направления транспортиров- 5О ки жидкого металла. что также приводит к снижению КПД устройства. Каналы устройства имеют сложную конфигурацию, что усложняет эксплуатацию.

Известна также индукционная каналь- 55 нал печь, принлтал эа прототип, содержащая ванну для расплава, индукционную единицу, устья каналов которой соединены с нижней частью ванны, электромагнит и металлоправад, причем устье плавильного канала индукционной единицы выполнено расширенным.

Недостатком прототипа является то, что расширение в устье канала индукционной единицы предназначено только для интенсификации тепло- и массообменных процессов в канале и в ванне печи, т,е, известное устройство применяетсл в качестве плавильной печи, но не раздаточной. Кроме того, для интенсификации тепло- и массообменных процессов требуетсл потребление электроэнергии обмотками электромагнита, что снижает КПД печи. В известном устройстве длл транспортировки расплава расширение камеры выполнено в центральной части плавильного канала. а металлопровод выполнен заодно с камерой расширения, чта усложняет конструкцию печи и ее эксплуатацию.

Задачей изобретения являетсл создание зоны повышенного давления, действующего на расплав в расширенной части устья плавильного канала и вывод этага расплава из печи через сьемный металлопровод, что позволяет повысить КПД печи, упростить конструкцию и эксплуатацию, Индукционная канальнал плавильнораздаточная печь, садер>кащая ванну для расплава; индукционную единицу, устья каналов которой соединены с нижней частью ванны и, по меньшей мере, одного из устьев плавильного канала выполнено с расширением, электромагнит с разомкнутым магнитопроводам, уставленный в расширении канала и металлопровад, согласно изобретению, металлапровад выполнен съемньп< из электраизоляционнага материала и установлен в расширенной части устья плавильного канала, причем. между торцом металлоправода и внутренней поверхностью расширенного канала имеется зазор величиной, не превышающей ширины полюсов охватывающих плавильный канал разамкнутого магнитоправода, зама.кающал часть которого расположена со стороны начала расширения канала; часть стенки металлопровода выполнена удлиненной.

Выполнение металлопровода съемным и из электроизоляционного материала позволяет при установке его в расширенную часть устья плавильного канала разделить расширение на две части — на продолжение плавильного канала и ответвление от него транспортировочного канала, переходящего в металлоправад. Взаимодействие электрического тока, протекающего через -.жидкий металл в плавильном канале с разомкнутым магнитопроводом, в зазоре которого расположен плавильный кайал, образует повышенное давление и силу, действующу о на расплав и направленную к

2004898 замыкающей части магнитопровода, т.е. в сторону начала расширения плавильног0 канала с переходом в транспортировочный и металлопровод, что позволяет экономить электроэнергию при извлечении расплава из печи и решить поставленную задачу. B случае выполнения расширенной части плавильного канала удлиненной, часть стенки металлопровода выполнена также удлиненной для того, чтобы . расширенную часть плавильного канала разделить на две части— на продолжение плавильного канала и ответвление от него транспортировочного. переходящего в металлопровод.. Между торцом металлопровода или.концом удлиненной части стенки металлопровода и внутренней поверхностью расширенного канала имеется зазор величиной, йе превышающей ширийы. полюсов. охватывающих плавильный канал разомкнутого магнито-провода.. Давление,- действующее на расплав, образуется от взаимодействия электрического тока с магнитопроводам.

Поэтому величина зазора между торцом металлопровода и внутренней поверхностью начала расширения плавильного канала не может. быть больше ширины полюсов (толщины пакета) магнитопровода, иначе рядом с зоной повышенного давления будет зона низкого давленйя и -на расплав не будет действовать выталкивающая сила, т.е. не произойдет извлечения расплава из печи.

На фиг.1 изображен поперечный разрез индукционной канальной плавильно-раздаточной печи; на фиг.2 — вид печи сверху без металлопровода; на фиг.3 - поперечный разрез печи с металлопроводом, часть стенки которого выполнена удлиненной; на фиг.4- расширенное устье плавильного канала для установки в него металлопровода прямоугольного сечения с удлиненной частью стенки, вид сверху: на фиг;5 — сечение

А-А на фиг.3; на фиг.6 сечение 6-Б на фиг.7, на которой показана индукционная канальная плавильно-раздаточная печь с боковым присоединением индукционной единицы; на фиг.7 — вид сверху печи с боковым присоединением индукционной единицы.

Индукционная канальная плавильнораздаточная печь состоит из ванны 1 для расплавляемого металла, плавильного канала 2 индукционной единицы, устье которого выполнено с расширением 3, индуктора, состоящего иэ замкнутого магнитопровода 4, охватывающего плавильный канал 2, и обмотки 5, электромагнита, содержащего разомкнутый магнитопровод 6 с обмоткой (обмотками) 7, питаемой переменным током той же частоты, что и обмотка индуктора, металлопровода 8. выполненного из электроизоляционного материала, выемки 9 в станке ванны печи для прочистки канала 2 и углубления 10 в подовой части ванны для установки в него металлопровода 8. Метал5 лопровод 8 может быть выполнен с удлиненной частью стенки 11, Индукционная канальная плавильнораздаточная печь работает следующим образом.

10 В ванну 1 заливают расплав. который заполняет канал 2 индукционной единицы и образует короткозамкнутый жидкометалл ический виток вокруг замкнутого магнитопровода 4 индуктора, у которого обмотка 5

15 является первичной. Режим плавления осуществляется при снятом металлопроводе 8 и при подключении обмотки 5 индуктора к источнику переменного тока, Производят загрузку расплавляемаго материала. При

20 этом,в жидком металле в канале 2 и в ванне

1 протекает электрический ток, индуцированный индуктором как во вторичной обмотке, т.е. в короткозамкнутом жидкометаллическом витке. При отключенной об25 мотке 7 разомкнутого магнитопровода 6, электрический ток s жидком металле в расширении 3 канала 2 взаимодействует с разомкнутым магнитопроводом и формирует магнитный поток, который, взаимодействуя

30 с электрическим током в жидком металле,. образует силу, направленную в сторону замйкающей части магнитопровода (ярма), т,е. в сторону расширенной части 3 канала

2. Действие силы на жидкий металл приво35 дит его в движение. Так как часть металла движется с одной стороны, а часть — с другой стороны канала 2, то между полюсами разомкнутого магнитопровода 8 в начальной части:расширения 3 создается вихревое

40 движение металла,.и, что самое главное, образуется циркуляция расплава по плавильному. каналу 2, что и обеспечивает тепломассообменный процесс и ускоренное плавление металла. При необходимости

45 повышения интенсивности движения металла по каналу 2 подключают обмотку 7 электромагнитности к источнику переменного тока той же частоты, что и питание обмотки 5 индуктора, причем магнитный по50 ток, образованный обмоткой 7. должен совпадать по направлению с магнитным потоком, образованным в разомкнутом магнитопроводе 6 от взаимодействия с электрическим током в жидком металле и

55 усиливать его. Таким образом, в режиме плавления перемешивание металла может быть осуществлено без потребления электроэнергии обмотками электромагнита, что повышает КПД печи за счет расположения магнитопровода 6, Для достижения той жс

2004898 производительности, что и у прототипа, т.е. скорости расплавления загружаемой шихты, требуется меньшее потребление электроэнергии обмотками электромагнита. т.к. в предлагаемой печи используются силы, образованные взаимодействием электрического тока в жидком металла с разомкнутым мэгнитопроводом, чего нет в прототипе.

Подключение обмотки 7 к источнику питания той же частоты, что и питание индуктора позволяет регулировать интенсивность тепломассобменных процессов путем изменения напря>кения на обмотке 7, Режим транспортировки расплава иэ печи осуществляется следующим образовал, Предварительно отключают печь от источника питания. В ванну 1 с подготовленным для транспортировки жидким металлом устанавливают электроизоляционный металлопровод 8 таким образом, чтобы торцевая, часть металлопровода 8 вошла в стыковочное углубление 10 в устье расширения 3 канала 2. Подключают обмотку 5 индуктора к источнику переменного тока. При этом в канале 2 индуцируется электрический ток, который, взаимодействуя с разомкнутым магнитопроводом 6, образует силу, направленную в сторону расширения 3 устья канала 2. При установленном металлопроводе 8 электрический ток будет протекать только через канал 2 и выходить в ванну печи. Поэтому плотность тока в зазоре раэомквутого магнитопровода 6 повысится и, соответственно, увеличится сила, действующая на расплав. Одна сторона метэллопровода образует продолжение канала 2, а торцевая часть металлопровода 8 формирует ответвление в расширении 3 от плавильного канала 2, которое затем переходит в канал металлопровода. Поэтому сила, образованная от взаимодействия электрического тока в жидком металле с разомкнутым магнитопроводом, в зазоре которого расположен этот металл с током, заставляет двигаться металл в расширение 3 и далее в канал метэллопровода 8. Для увеличения скорости транспортировки жидкого металла обмотки (обмотку) 7 электромагнита подключают к источнику питания таким образом, чтобы магнитный поток, образованный этой обмоткой, складывался с магнитным потоком, наведенным в разомкнутом магнитопроваде 6 электрическим током в жидком металле в канале 2. Кроме того, нэ обмотки 7 можно подавать напряжение, которое будет создавать магнитный поток в разомкнутом магнитопроводе противоположного направления магнитному потоку, наведенному током в жидком металле, че л можно добиться прекращения разливки жидкого метала, т.е.

55 осуществлять разливку дозами, не снимая металлопролода 8. На фиг.1 показан разо лкнутый магнитопровод 6, выполненный изогнутым для размещения обмотки 7. Однако, в случае индуцирования тока в канале

2, достаточного по величине для образования усилия, выталкивающего жидкий металл при взаимодействии этого тока с разомкнутым магнитопроводом 6, мэгнитопровод 6 может быть выполнен плоским и без обмоток, а расположен вплотную к нижней части ванны. По сравнению с прототипом предлагаемая печь меньше потребляет электроэнергии, так как используются силы, образованные взаимодействием электрического тока в жидком металле с разомкнутым магнитопроводом, чем решается поставленная задача и повышается КПД печи, На фиг,3 показан вариант выполнения печи с металлопроводом 8, имеющим прямоугольное сечение. "!эсть стенки злектроизоляционного металлопроводэ 8 выполнена удлиненной 11, которая при установке металлопроводэ 8 в углубление 10, показанное нэ фиг.4, образует в расширенной части канала 2 ответвление трэнспортировочного канала в расширение 3 от плавильного и продолжение плавильного канала 2 по другую сторону стенки 11. Рабата печи, изображенной на фиг.3, аналогична работе печи, изображенной на фиг.1.

На фиг.б и 7 изображена печь с боковым расположением индукционной единицы.

Электроизоляцианный металлопровод 8 в данном случае выполнен Г-образным. Ра6отэ печи аналогична описанной выше (фиг.1).

Расширение 3 в устье пэавильного канала 2 может быть выполнено кэк в плоскости сечения каналов индукционной единицы, так и в других плоскостях под углом или перпендикулярно плоскости сечения каналов индукционной единицы, Расширение 3 устья плавильного канала 2 может быть выполнено как в сторону внутренней части каналов индукционной единицы, так и в сторону наружной части, лишь бы замыкающая часть разомкнутого магнитопроводэ располагалэсь со стороны начала расширения плавильного канала и торца металлопровода или конца удлиненной части стенки.

Индукционная канальная плавильнораздаточная печь имеет ряд преимуществ перед известной, выбранной в качестве про" тотипа. заключающихся в следующем

1. В печи используются силы, действующие на жидкий металл и образованные эа счет взаимодействия электрического тока в жидком металле с разомкнутым мэгнито10

2004898 проводом без потребления электроэнергии обмотками. В случае потребления электроэнергии этими обмотками происходит увеличение силы, действующей на расплав, и повышение производительности.

2. Печь имеет более простую конструкцию, съемный металлопровод, что выгодно отличает ее от известной, в которой для разлива металла требуетая специальная конструкция с металлопроводом выполненным как единое целое с расширением плавильного канала и расположенным под углом к плавильному каналу. Металлопровод в известной печи не может быть съемным, так как плавильный канал всегда расположен

Формула изобретения.

1. ИНДУКЦИОННАЯ КАНАЛЬНАЯ ПЛАВИЛЬНО-РАЗДАТОЧНАЯ ПЕЧЬ, содержащая.. ванну для расплава, индукционную единицу. устья каналов которой соединены с нижнвй частью ванны и по меньшей мере одно из устьев плавильного канала выполнено с расширением, электромагнит с ра.зомкнутым магнитопроводом, установленный в расширении канала; и металлопровод, отличающаяся тем, что ме-! Tàëë0ïðoвод выполнен съемным из электроизоляционного материала и устаниже зеркала металла в ванне печи, Кроме того, при использовании известного технического решения в качестве плавильной печи требуется другая конструкция без

5 металлопровода, что ограничивает функциональные возможности известной печи.

3. Печь проста в эксплуатации за счет съемного металлопровода, имеет хороший доступ для прочистки каналов, позволяет

10 использовать одну и ту же конструкцию в качестве плавильной и раздаточной печи. (56) Авторское свидетельство СССР

N 1072574,кл. Г 27 0 11/06, 1985.

Авторское свидетельство СССР

15 М 1364845, кл, F 27 О 11/06, 1988, новлен в расширенной части устья .плавильного канала, причем между торцом ме0 таллопровода и внутренней поверхностью расширенного канала имеется зазор величиной, не превышающей ширины полюсов, охватывающих плавильный канал разомкнутого магнитопровода, замыкающая

25 часть которого расположена со стороны начала расширения канала.

2, Печь по п.1, отличающаяся тем, что часть стенки металлопровода выполнена удлиненной.

2004898

2004898

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

Заказ 3395 13035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Составитель И.Ковалевский

Редактор Н, ?ильнягина - Техред М.Моргентал Корректор Л,Пилипенко