Холодный тигель для плавки металлов

 

Изобретение относится к металлзфгии, в частности к холодным тиглям для -плавки металлов. Цель изобретения повышение эффективности охлаждения . Холодный тигель предусматривает развитие поверхности теплосъема путем размещения ребер жесткости в канале охлаждения в шахматном порядке, причем коэффициент проходного с ечения канала составляет 0,6-0,8, что позволяет отводить большие тепловые потоки без кипения теплоносителя на поверхности теплосъема. 3 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

5о 4 F 27 В 11/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

3»

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4060315/23-02 (22) 25.04.86 (46) 23.05.88. Вюл. № 19 (71) Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт злектротермического оборудования (72) В.П. Махряева и А.П. Губченко (53) 62 1.365 .52 (088.8) (56) Тир Л.Л., Фомин Н.И. Современные методы индукционной плавки. М.:

Энергия, 1975, с. 43-59.

Авторское свидетельство СССР № 1027497, кл. F 27 D 11/06, 1982.

„„SU„„139?690 А 1 (54) ХОЛОДНЫЙ ТИГЕЛЬ ДЛЯ ПЛАВКИ МЕТАЛПОВ (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к холодным тиглям для плавки металлов. Цель изоб, ретения — повышение эффективности охлаждения. Холодный тигель пр едусматривает развитие поверхности теплосъема путем размещения ребер .жесткости в канале охлаждения в шахматном порядке, причем коэффициент проходного сечения канала составляет

0,6-0,8, что позволяет отводить большие тепловые потоки без кипения теплоносителя на поверхности теплосъема. З.ил., 1 табл.

1397690

Коэффицент проходного сечения

Показатели

150 148 150 Пленочное кипение

1,0 (беэ ребер жесткости) Изобретение относится к области металлургии, в частности к холодным тиглям для плавки металлов.

Цель изобретения — повышение эфМ" фективности охлаждения.

На фиг. 1 показан тигель для плавки материалов, общий вид; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — вид Б на фиг. 2.

Тигель состоит иэ охлаждаемых секций 1, собранных с помощью текстолитовых колец 2 на поддоне 3 и помещенных в полость индуктора 4, служащего для расплавления садки 5.Стяжные болты 6 и шпильки 7 крепят индуктор от перемещений в вертикальном направлении.

Секции имеют полость охлаждения, внутри которой расположены ребра 8 жесткости.

Работа холодного тигля для плавки материалов происходит следующим образом.

В рабочее пространство холодного 25 тигля, образованное секциями 1, и поддона 3 помещают исходные материалд, включают индуктор на нагрев и расплавление шихты. Тепловой поток, обусловленный тепловыми потерями от 30 расплава и электрическими потерями

sa счет выделения джоулева тепла в металле секции, распространяясь теп-, ло проводностью по ребрам, отво;, дится водой, омывающей ребра жесткости.

Развитие поверхности теплосъема позволяет увеличить удельную тепловую нагрузку со стенки, так как ребра жесткости, размещенные в канале ф) охлаждения в шахматном порядке (а не в одну линию друг эа другом), приводят к местному нарушению нормального уст.ановившегося течения воды, 1 к усилению обмена количеством движения между частицами движущейся жидкости, повышая тем сам м диссипацию мощности.

Чем больше развита поверхность теплосъема, тем больший тепловой поток можно отвести.

Однако расположение ребра жесткости в канале приводит к потере напора, к местному увеличению гидравлического сопротивления.

Экспериментально установлено, что при существующей цепи подвода и отвода воды на печах с холодным тиглем для обеспечения нормального протока воды коэффициент проходного сечения секций (т.е. проходное сечение канала) должен составлять

0,6-0,8.

Границей проявления положительного эффекта выбранного живого сечения является достижение температуры стенки канала tg ) 150 С, так как при такой температуре пузырьковое кипение жидкости переходит в режим пленочного кипения, когда вся поверхность охлаждения обволакивается сплошной пленкой пара, оттесняющей жидкость от поверхности. Перенос тепла в режиме пленочного кипения от поверхности нагрева к жидкости осуществляется, путем конвективного теплообмена и излучения через паровую пленку. Интенсивность теплообмена в таком режиме достаточно низкая. В момент наступления пленочного кипения тепловой поток, отводимый от поверхности, имеет минимальное значение. Пленочный режим кипения нежелателен.

Результаты экспериментальных данных представлены в таблице.

1397690

Продолжение таблицы и 3 Ф 5

132 130 135 Снижение

0,8 (ребра по всей высоте) те мпер атуры стенки канала

0,9 (в шахматном порядке) 130 135 150 Начало режима пленочного кипения

109 104.0,8 (в шахматном порядке) 115 -, Верхний пр едел оптимального сечения

0,7 (в шахматном порядке) 105 108 1! 2 Значительное снижение темпер атуры стенки

0,6 108 123 128 Нижний предел (в шахматном оптимального порядке) сечения

0,52 206 178 214 Пленочное (в шахматном кипение порядке) Во всех сравниваемых вариантах давления на входе в. секцию были равны, а скорости течения воды были разными .

Как видно из приведенных реэульта40 тов, температура в характерных точках при коэффициенте проходного сечения 0,52 значительно превышает

150 С, что свидетельствует о недостаточности охлаждения. Это объясняет45 ся тем, что в каждом сечении канала перекрыто почти 507 проходного сечения, причем при переходе в другое сечение вода наталкивается на преграду из ребер жесткости, поток турбулизу50 ется, давление потока тратится напреодоление сил сопротивления (трения), скорость потока падает ° Таких препятствий на пути потока несколько (количество их зависит от высоты секции хо«55 лодного тигля), теплосъем с поверхности затрудняется,,это все приводит к повышению температуры стенки канала.

Начиная с коэффициента проходного сечения равного 0,9, температура в характерных точках также начинает повышаться. Это происходит потому, что хотя в канале и помещены ребра, но они тонкие, поэтому набегающий поток, почти не наталкиваясь и не турбулиэуясь, рассекается на несколько потоков (по числу ребер) и продолжает следовать дальше с неизменной скоростью.

Применение предлагаемой конструкции тигля дает возможность значительно повысить отводимую плотность теплового потока. Вместе с тем развитие поверхности теплосъема позволяет отводить большие тепловые потоки без кипения теплоносителя на поверхности теплосъема, что приводит к увеличению срока службы из-sa отсутствия выпадающих на стенках солей жесткости.

t для улучшения теплоотвода в существующих конструкциях холодного тигля приходится прибегать к приме5 139 нению двух полостей охлаждения, что значительно увеличивает радиальный размер секции. Это приводит к плохой магнитной связи между индуктором и расплавом, к низкому соз

Применение ребер жесткости в канале позволяет отказаться от второго канала охлаждения, тем самым увели. чив соз У, что значительно съэкономит количество конденсаторов, необходимых для компенсации индуктивности контура.

Формула изобретения

Холодный тигель для плавки металлов, содержащий индуктор, электрически изолированные одна от другой металлические секции с каналами охлаждения, в которых расположены ребра жесткости, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения эффективности охлаждения, ребра жесткости установлены IIo высоте индуктора в шахмат ном порядке, причем коэффициент проходного сечения канала составляет 0,6-0,8.

1397690

ЮиУЕ

Фиг.Д

Составитель М. Вилкова

Техред А.Кравчук Корректор М Пожо

Редактор Л, Зайцева

Заказ 2582/36 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