Индукционная плавильная печь

 

ОПИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii) 548754

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 07.05.75 (21) 2131588j02 (51) М Кч F 27В 14, 04 с присоединением заявки М

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 28.02.77. Бюллетень X 8

Дата опубликования описания 30.03.77 (53) УДК 669.187(088.8) (72) Авторы изобретения

В. Д. Коськин, С. П. Владейщиков, А. В. Коновалов, А. К. Талалаев и Л. П. Федотов (71) Заявитель (54) ИНДУКЦИОННАЯ ПЛАВИЛЬНАЯ ПЕЧЬ

Изобретение относится к технике индукционного нагрева, в частности к устройству индукционных плавильных печей, предназначенных для плавки стали или других металлов и сплавов, особенно сплавов, содержащих токсичные компоненты, например бериллий, фосфор, свинец, радиоактивные элементы и др.

Печи для плавки металлов, содержащих токсичные компоненты, должны иметь надежную защиту от аварийного выброса расплава из тигля. Тем самым предотвращается «зара>кение» окружающей среды, в контакте с которой постоянно находится обслуживающий персонал.

Известные бессердечниковые индукционные плавильные печи имеют металлический каркас с установленным внутри индуктором и тиглем (1).

Недостатками известных печей являются: отсутствие надежной защиты от взрыва и выброса раплава при прорывах жидкого металла через поврежденную стенку тигля; громоздкость конструкции печей (разлив расплавленного металла требует подъема и опрокидывания всей печи вместе с токоподводящими кабелями и водоохлаждающими шлангами); сложность ремонта печей (ремонт тиглей связан с необходимостью демонтажа печи или индуктора вместе с изношенным тиглем); удаление изношенного тигля и подготовка к уставовке HOBOI о HB;IH TCH Tph доемкой OI10p31lilC)1.

Если в футеровке в процессе работы накопились токсичные компоненты, трсблотся специальные меры для защиты ремонтного иерсо5 lidëà.

Известная индукционная плавильная печь

12) состоит из рамы, в которой установлен и )дуктор, намотанный, в свою очередь, на мcTHллический, разрезанный по образующей ци10 линдр, внутри которого набивается и формуется тигель, Металлический, разрезанный по образуюшсй цилиндр выполняет роль одновиткового индуктора и одновитковой вторичной обмотки тран15 сформатора, в котором первичной обмоткой служит индуктор печи.

Токопроводы, соединяющие печь, конденсаторная батарея и источник питания трсбук)т водоохла>кден!1я, К томм же гиокие токо20 подводы вносят дополнительные потери электроэнергии, что снижает КПД установки в целом.

Слив расплавленного металла производится наклоном всей печи.

25 Для замены изношенного тигля необходимо разрушение его и набивка нового тигля непосредственно в печи.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков, обеспечение безопа3() сности при плавке металлов ii сплавов, содер548754 жащнх токсичные компоненты, и повышение

КПД установки, Указанная цель достигается тем, что в пред".àãàåìîA индукционной плавильной печи индуктор выполнен в виде трансформатора, первичная обмотка которого устанавливается неподви кно, а вторичная обмотка, выполненная в виде; еталлического, разрезанного по образующей цилиндра с набитым в нем тиглем, устанавливается концентрично внутри индуктора на время плавки. После расплавления металла цилиндр с тиглем вынимается из индуктора.

Вынутый пз индуктора цилиндр с тиглем, в котором находится жидкий металл, при разливке опрокидывается с помощью механизма.

Индукционная плавильная печь может иметь несколько сменных металлических цилиндров с тиглями, заранее набитыми и высушенными.

Металлический цилиндр, в котором сформирован тигель, обеспечивает защиту от взрыва и выброса расплава при повреждении стенок тигля, так как жидкий металл, проникший через стенку тигля, вступая в контакт с охлаждаемым металлическим цилиндром, «замораживается».

Ремонтные работы, связанные с удалением изношенного тигля из металлического цилиндра и набивкой в нем нового, можно произвбдить в специальных боксах.

Размеры индуктора по высоте могут быть в

2 — 3 раза меньше высоты цилиндра с тиглем, так как цилиндр, являясь вторичным витком трансформатора, обеспечивает распределение тока по всей внутренней поверхности, что обеспечивает прогрев шихты, находящейся в тигле.

Индуктор в форме многослойной низкой кагушки, высота которой составляет 1/2 — 1/3 от высоты вторичной обмотки, можно установить в нише пола производственного помещения нли в нижней части рамы плавильной печи.

Неподвижный индуктор способствует повышению КПД тем, что дает возможность устанавливать магнитопроводы, экраны и другие устройства, обеспечивающие концентрацию магнитного поля вокруг металлического цилиндра с тиглем, не утяжеляя подвижных узлов печи. Повышению КПД способствует такze стационарный подвод питания к индуктору токопроводами, проложенными с учетом минимальных потерь высокочастотной энергии. Зто, в свою очередь, позволяет вести работу печи с большой удельной объемной мощностью, сократить время плавок, уменьшить потери энергии излучением.

На фиг. 1 изображена предлагаемая индукционная плавильная печь для металлов и сплавов, содержащих токсичные компоненты, общий вид; на фиг. 2 — схема циркуляции токов в металлическом цилиндре, являющемся вторичной обмоткой трансформатора.

Печь включает индуктор 1, установленный неподвижно, токоподводящие шины 2, водяные шланги 3, разомкнутый металлический цилиндр 4 с собственно тиглем 5. Цилиндр имеет две пары цапф 6 н 7. Цапфы 6 ложатся на

1о

"Э зо

5:)

55 ь о

65 опоры 8, устанавливая и удерживая цилиндр с тиглем концентрично в индукторе. Цапфы 7 размещаются в пазах стойки 9 и обеспечивают опрокидывание цилиндра с тиглем после выхода его из индуктора 1. В верхней части стоек 9 имеется замок 10, замыкающий пазы стоек.

Печь работает следующим образом.

Перед плавкой в индуктор 1 опускается металлический цилиндр 4 с тиглем 5. Цапфы 7 в это время вводятся в пазы стойки 9 через открытый замок 10. Цпл:кндр с тиглем опускают до тех 110р, пока 1lапфы 6 не лягут на опо ры 8. В этом положении нижняя часть цилиндра с тиглем на 1/2 — 1/3 своей высоты опущена в индуктор и установлена в нем концентрично.

3 тигель 5 загружается шихта. После подачи охлаждающей воды в нндуктор по шлангам

3 подключается питание к индуктору 1 через шины 2. Цилиндр 4 относительно шихты выполняет роль одновиткового индуктора, а относительно индуктора 1 является одновитковой вторичной обмоткой трансформатора. Причем вторичной обмоткой служит наружная его поверхность, а внутренняя — индуктором. По наружной поверхности (ф.;r. 2j разомкнутого металлического цилиндра 4, вставленного в индуктор 1, течет переменный ток. Направление тока противоположно току, протекающему по обмотке индуктора 1. Ток, текущий го наружной поверхности цилиндра 4 через поверхности его разреза, течет н по внутренней поверхности этого же цилиндра, разогревая шихту в тигле, сформированном внутри цилиндра, до плавления.

Разливка металла производится следующим образом.

Цилиндр 4 с помощью подъемного механизма на цапфах 6 поднимается вверх до выхода из индуктора 1. Дальнейший подъем цилиндра с тиглем приводит к его наклону. С увеличением высоты подъема цилиндра с тиглем наклон увеличивается, и металл сливается.

После проведения серии плавок цилиндр 4 с изношенным тиглем снимается и направляется на ремонт. Для продолжения плавок на его место ставится новый цилиндр с набитым и высушенным тиглем.

Сменные металлические цилиндры позволяют производить набивку, сушку и спекание тиглей на специальном участке, что способствует быстрой и безопасной замене износившихся тиглей на новые, сокращается время ремонтных простоев печи на 70 — 80 /о. Полностью исключаются аварии при прорывах жидкого металла через трещины в стенках тигля.

В условиях мелкосерийного производства сменные тигли различных химсоставов позволяют обходиться одной печью для плавки различных металлов и сплавов. Облегченный подвижный узел печи позволяет обходnTbcsi менее мощными подъемными механизмами.

Зкономический эффект от внедрения одной предлагаемой плавильной печи составит

548754

Составитель В. Коськин

Техред Л. Гладкова

Редактор E. Шепелева

Корректор Л. Денискина

Заказ 366/I 7

Изд. № 267

Тираж 799

Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2

29 тыс. руб. Замена комплекта печей только з одном цехе предприятия даст годовой эффект более 350 тыс. руб.

Формула изобретения

Индукционная плавильная печь, содержащая тигель, индуктор и механизм опрокидывания тигля, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения безопасности работы и увеличения производительности печи, индуктор выполнен в виде трансформатора, первичная обмотка которого установлена неподвижно, а вторичная в виде разомкнутого металлического ц«линдра с набитым в нем тиглем установлена внутри первичной обмотки концентрично ей, причем первичная обмотка имеет высоту, равную 1/2 — 1/3 высоты вторичной обмотки, а последняя соединена с механизмом опрокидывания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Лейканд М. С. «Вакуумные электрические печи», М., «Металлургпздат», 1968, с. 72 — 74.

2. Лвт. св. ¹ 78399, Н 05В 5/16 1948.

3. Авт. св. ¹ 273372, Г 27В 14/04, 1969.