Способ создания однонаправленной циркуляции расплава в тигле индукционной печи

 

ОП И

ИЗОБРЕТЕНИЯ 1н 457,738

Соаз Советских

Социалистических

Республик (б1) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 13.03.74 (21I) 2004584/22-2 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 25.01.75. Бюллетень № 3

Дата опубликования описания 05.03.75 (51) М. Кл. С 21с 5/52

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 669.187.25 (088.8) ло делам изобретений и открытий (72) Автор изобретения

П. Г. Френкель (71) Заявитель (54) СПОСОБ СОЗДАНИЯ ОДНОНАПРАВЛЕННОЙ ЦИРКУЛЯЦИИ

РАСПЛАВА В ТИГЛЕ ИНДУКЦИОННОЙ ПЕЧИ

Изобретение относится к области металлургии и касается вопросов плавки чугуна и других металлов в индукционных печах.

Известен способ перемешивания расплава, включающий раздельный подвод тока K секциям индуктора, при котором однонаправленная циркуляция расплава в однофазной индукционной тигельной печи создается путем сосредоточения линейной токовой нагрузки и его нижнего торца. Поскольку соотношение линейных токовых нагрузок нижней и верхней секций достигает при этом способе 5: 1 и более, электрический к.п.д. печей оказывается заниженным по сравнению с типовым способом создания циркуляции расплава путем симметричного распределения линейной токовой нагрузки по высоте индуктора печи, при котором циркуляция расплава имеет двухконтурный характер.

Известен также способ перемешивания расплава в однофазной индукционной тигельной печи, при котором циркуляция расплава вн|из по стенке тигля обеспечивается подводом к нижней секции индуктора тока, создающего линейную нагрузку, в 1 — 1,9 раза превышающую линейную токовую нагрузку в верхней секции индуктора. Пр и таком же к.п.д. как в печах с равномерной линейной нагрузкой, способ обеспечивает повышение производительности печей за счет сокращения продолжительности металлургических операций но доводке химического состава расплава. Ограниченность этого ближайшего аналога заключается в том, что для создания однонаправлсн5 ной циркуляции расплава используются главным образом силы, создаваемые осевой компонентной напряженности магнитного ноля на боковой поверхности расплава. Кроме того, он связан с применением дополните IbHblx элс10 ментов для усиления асимметрии магнитного поля, заданной соотношением линейных токовых нагрузок в секциях индуктора или для создания этой асимметрии. Например, нижние магнитопроводы, удаленные от дна тигля IIa

15 0,15 — 0,25 или 0,010 — 0,040 долей диаметра тигля, соответственно.

Предлагаемый способ создания однонаправленной циркуляции расплава в тигле индукционной печи отличается тем, что для полу20 чения однонаправленной циркуляции при согласованной направленности отдельных локальных электромагнитных сил, максимальное значение радиальной составляющей напряженности магнитного поля у внешней поверх25 ности придонной зоны расплава поддерживают равным 0,4 — 2,5 максимума его осевой компоненты вдоль наружной границы расплавленного металла.

В этом случае движению расплава вверх по

30 стенке тигля также способствуют электромаг457738

Предмет изобретения

Составитель П. Френкель

Тсхрсд В. Рыбакова

Корректор Н. Лебедева

Редактор Л. Лашкова

Заказ 400/13 Изд. Мв 299 Тираж 648 Подписное

ЦНИИПИ Государственного. комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открьтий

Москва, Ж-35, Раушская иаб., д. 4, 5

Типография, пр Сапунова, 2 нитные силы, связанные с радиальными компонентами напряженности магнитного поля в придонной зоне расплава (или это движение возникает главным образом под действием последних). Этот фактор позволяет уменьшить предельное соотношение между линейными токовыми нагрузками в секциях индуктора, необходимо по известному способу с 1,9 до 1,4.

Например, в тигле с конусностью не более

0,03,и сужающейся к геометрической оси донной частью, причем радиус кривизны был не менее О,б, а осевая высота сужающегося участка тигля — 0,28 долей среднего диа метра тигля, соответственно, при отношении осевых размеров верхней и нижней секций индуктора (0,5 — 1,5): 1, а настилов тока в секциях (1,3 — 1,4): 1, соответственно, было получено однонаправленное движение — вверх по стенке тигля, охватывавшее порядка 96% общего объема расплава. Лишь в области зеркала, в зоне, прилегающей к геометрической оси тигля (центральная часть мениска) наблюдалась циркуляция обратного направления. Однако наличие этого дополнительного контура, не препятствует доступу к основному потоку со стороны зеркала расплава.

По мере отбора из расплава порядка 40 /о исходного, номинального для печи объема металла, характер движения расплава сохранялся таким же, как при исходном заполнении печи. Номинальный уровень расплава в долях от среднего диаметра тигля был равен 1,15.

Остальные характерные размеры, отнесенные к той же величине, имели следующие значения:

Диаметр индуктора 1,24

Высота индуктора 1,45

Верхний свес индуктора 0,26.

Было отмечено, что максимумы осевой и радиальной составляющих напряженности магнитного поля у боковой поверхности тигля смещаются (по сравнению со случаем цилиндрического тигля и равномерной линейной нагрузки в индукторе),к верхней и донной частям расплава, соответственно. Максимум радиальной компоненты напряженности магнитного поля составлял 0,5 от максимума его осевой составляющей.

В тигле, подобном описанному выше, наблюдалась однонаправленная циркуляция расплава вверх по стенкам тигля в двухсекционном индукторе с секциями равной высоты, включенными параллельно при соотношении настилов тока в секциях 1: 1.

Индуктор имел боковой магнитопровод, Ха10 рактерные размеры индуктирующей системы в долях от среднего диаметра тигля следующие:

Диаметр индуктора 1,24

Высота индуктора 1,74

Высота расплава в тигле 1,57

15 Верхний свес индуктора 0,17

Верхний свес бокового магнитопровода под индуктором 0,1.

При отклонениях уровня расплава в тигле

20 более чем на +-5 от указанного выше значения изменялся характер движения расплаяа — из однонаправленного он становился двухконтурным. В других случаях верхний торец индуктора также устанавливался выше

25 зеркала расплава, нижний торец индуктора был расположен ниже отметки расплава, а донная часть тигля сужалась к их геометрической оси, что касательная к образующей внутренней поверхности тигля в точке, отстоящей

30 от нижнего торца индуктора, на 0,1 — 0,3 диаметра тигля составляла с его осью угол в

25--55 .

Способ создания однонаправленной циркуля11ии расплава в тигле индукционной печи, включающий раздельный подвод тока к секциям индуктора, отличающийся тем, что, с целью получения циркуляции расплава при

40 согласованной направленности отдельных локальных электромагнитных сил, максимальное значение радиальной составляющей напряженности магнитного поля у внешней поверхности придонной зоны расплава поддержи45 вают равным 0,4 — 2,5 максимума его осевой компоненты вдоль наружной границы расплавленного металла,