Индукционная канальная печь

 

Изобретение относится к области металлургии, в частности к конструкциям индукционных канальных печей. Цель - повышение производительности и надежности печи. Индукционная канальная печь содержит плавильный канал 2, в котором сформирована камера 4, зона соединения которой с входящим участком 5 канала 2 расположена в зазоре между полюсами электромагнита 6. При взаимодействии электрического тока с поперечным магнитным полем в областях его спада в ка мере 4 и в участке 5 канала 2 образуются два вихря, обусловленные действием момента электромагнитных сил, имеющие разную скорость и кинетическую энергию, пропорциональную квадрату сечения канала на участках формирования вихрей, что приводит к транспортированию металла вдоль канала в направлении камеры 4. Это позволяет увеличить плавильную производительность печи на 30-40% за счет снижения гидравлического сопротивления металлотракта и повысить надежность ее в работе за счет устранения термических напряжений и перегрева металла в канале 2. 4 з.п. ф-лы, 1 табл.,6 ил. е сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (1) 4 F 27 D 11/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3942775/31-02 (22) 13.08.85 (46) 07.01.88. Бюл. № 1 (71) Институт проблем литья АН УССР (72) P.Ê.Ãoðí и В.П.Полищук (53) 625.365.52(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 866396, кл. F 27 D 11/06, 1979.

Авторское свидетельство СССР № 1014650, кл. В 22 D 39/00, 1981. (54) ИНДУКЦИОННАЯ КАНАЛЬНАЯ ПЕЧЬ (57) Изобретение относится к области металлургии, в частности к конструкциям индукционных канальных печей.

Цель — повышение производительности и надежности печи. Индукционная канальная печь содержит плавильный канал 2, в котором сформирована камера 4, зона соединения которой с входящим участком 5 канала 2 расположе„„SU„„3 364845 А 1 на в зазоре между полюсами электромагнита 6. При взаимодействии электрического тока с поперечным магнитным полем в областях его спада в камере 4 и в участке 5 канала 2 образуются два вихря, обусловленные действием момента электромагнитных сил, имеющие разную скорость и кинетическую энергию, пропорциональную квадрату сечения канала на участках формирования вихрей, что приводит к транспортированию металла вдоль канала в направлении камеры 4. Это позволяет увеличить плавильную производительность печи на 30-40Х за счет снижения гидравлического сопротивления металлотракта и повысить надежность ее в работе за счет устранения термических напряжений и перегрева металла в канале 2. 4 э.п. ф-лы, 1 табл.,6 ил.

1364845

Изобретение относится к области металлургии, в частности к конструкциям индукционных канальных печей.

Цель изобретения — повышение про5 изводительности и надежности печи.

На фиг. 1 дана схема предлагаемой печи; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг.1;

»а фиг. 3 — печь, в которой входящий и выходящий участки канала расположе- 10 ны взаимнЬ перпендикулярно в плоскости канала, на фиг. 4 — то же, расширение сформировано в устье канала; на фиг. 5 — то же, Г-образный металлопровод расположен в зоне соеди- 1 . нения расширения с входящим участком канала; на фиг, 6 — разрез Б-Б на фиг. 5 ..

Индукционная канальная печь содержит тигель 1, плавильный канал 2, со- 20 общающийся с тиглем, охваченный индуктором 3. В полости канала 2 выполнено расширение в виде камеры 4, эона соединения которой с входящим участком 5 канала 2 расположена в зазоре 26 между полюсами электромагнита 6.

Выходящий участок 7 расположен параллельно входящему участку 5 канала.

Кроме того, обозначены: I — ширина канала, L — ширина камеры, D — дли- З0 на камеры, m — - ширина полюса электромагнита, Ь вЂ” расстояние, на которое полюс электромагнита перекрывает камеру, При взаимодействии электрического тока с поперечным магнитным полем в областях его спада образуются два вихря, обусловленные действием момента электромагнитных сил. Скорость в каждом из вихрей, его кинетичес- 40 кая энергия пропорциональны квадрату сечения канала на участке формирования вихря. За счет разности энергий вихря на входящем участке канала и вихря, образованного в камере, проис- ф ходит транспортирование металла вдоль канала в направлении вращения большего вихря.

Интенсификация движения металла достигается за счет частичной переда- В0 чи энергии вихря, вращающегося в камере, транзитному потоку металла, снижения гидравлического сопротивления металлотракта при уменьшении энергии и скорости вращения одного иэ вихрей, а также за счет полного использования величины индукционного тока в канале.

11ечь работает следующим образом.

В тигель 1 и сообщающийся с ним канал 2 заливают свинцовый сплав температурой 320 С. Включают индуктор

3. В жидкометаллическом витке, замыкающемся по контуру тигель 1-канал

2-камера 4-канал 2-тигель 1, индуктируется электрический ток.

Для перемешивания сплава включают электромагнит. При взаимодействии внешнего магнитного поля с электрическим током в областях спада магнитного поля — на входящем участке

5 канала и в камере 4 — под действием момента электромагнитных сил образуются вихри, имеющие разную интенсивность (интенсивность вихря в камере в 4-9 раэ превышает интенсивность вихря на входящем участке канала1. Это обуславливает возникновение транзитного потока металла вдоль канала 2 в сторону вращения вихря в камере.

Гидравлическое сопротивление металлотракта в предлагаемом устройстве значительно снижено за счет уменьшения энергии и скорости вращения одного из вихрей, а также за счет округления поверхностей в полости камеры и канала.

Для разливки металла металлопровод 8 устанавливают на участке соединения камеры 4 с входящим каналом

5 и реверсируют напряжение на электромагните 6.

Под действием электромагнитной силы сплав движется по металлопроводу.

При этом кинетическая энергия вихря, сформированного в камере, передается транзитному потоку, что повышает давление и увеличивает производительность разливки.

Параметры работы печи приведены в таблице, При использовании предлагаемого устройства в качестве плавильной печи камеру 4 располагают асимметрично относительно оси канала 2 так, что входящий 5 и выходящий 7 участки канала взаимно перпендикулярны (фиг.3).

Это обеспечивает снижение индуктивного сопротивления жидкометаллического витка и повышает электрический

КПД печи. Камера 4 может быть расположена в устье канала 2 (фиг. 4).

Такое выполнение устройства позволяет интенсифицировать тепло- и массообменные процессы не только в канале, но и в тигле.

В, D, Ь, Ч, Соотношение

Тл мм мм м/с параметров

U9Ä 1„, В А

1, мм

U„, В

9 10

6 7 8

4 5

1. 2

D = 2,72

Ь m mOi71

m =* 60 мм

0,37

380 220 1500 50 100 0,3 135 35

L ** 2,5I

D= 3I;

Ь 0,851;

m 60 мм

0,65

380 220 1500 50 125 0,3 150 42

0,7

Lm m3I;

D 4I;

Ь-It ш=60мм

380 220 1500 50 150 0,3 200 50

1,52;

2I;

0,51;

60 мм

0,11

380 220 1500 50 75 0,3 100 25

Ь =

13648

При L . 2I разность интенсивностей вихрей в камере и на входящем участке канала незначительна, что не обеспечивает требуемую скорость движе5 ния металла вдоль канала.

При L ) 31 скорость транзитного течения металла повышается, однако увеличивается индуктивное сопротивление жидкометаллического витка, что ухудшает электрический КПД печи.

При D > 4I и Ь с 0 7I больший вихрь замыкается в .полости камеры и уменьшается динамический напор в выходящем канале. 15

При D i 2,72 и Ь ) 2 неполностью используется энергия вращения больmoro вихря вследствие его пережима стенками камеры.

При m c I уменьшается величина 20 момента электромагнитных сил, обуславливающих вихреобразование.

При m ) 1,5Х непроизводительно увеличивается мощность электромагнита. 25

Применение изобретения позволяет увеличить плавильную производительность печи на 30-40Х за счет снижения гидравлического сопротивления металлотракта и повысить надежность ее 30 в работе за счет устранения термических напряжений и перегрева сплава в канале.

Формула изобретения

1. Индукционная канальная печь, содержащая тигель, плавильный канал, имеющий расширение с входящим и выходящим участками, индуктор, электромагнит и метллопровод, о,т л и— ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения производительности и надежности, электромагнит установлен в расширении канала на расстоянии 0,71,0 ширины канала от начала его рас. ширения.

2. Печьпоп. 1, отличающ а я с я тем, что расширение участка канала имеет длину 2,7-4,0 ширины канала и ширину, равную 2-3 ширины канала, а полюс электромагнита имеет ширину 1,0-1,5 ширины канала.

3. Печь по п.1, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что входящий и выходящий участки расширения канала расположены параллельно или взаимно перпендикулярно.

4. Печь по п. 1, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что расширение камала расположено в устье плавильного канала.

5. Печь по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что металлопровод выполнен Г-образной формы.

1364845

Продолжение таб (ицы

<о

0,23

380 220

П р и м е ч а н и е . U„ — напряжение на индукторе; U — напряжение на электромагните; I „ — ток в канале; В, — индукция в заэоре электромагнита, V — скорость движения металла в канале.

1500 50 200 О, 3 ? 50 65

D

4Р;

57;

1,3Р;

60 мм

1364845

1 364845

Составитель М, Вилкова

Редактор Н.Тупица Техред N.Äèäûê Корректор М.Максимишинец

Заказ 6572/30 Тираж 560 Подписное

ВНИИПИ 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