Индукционная плавильная установка

 

Изобретение относится к электротермии . Целью изобретения является повышение производительности установки путем сокращения времени плавки. Мощность ограничивается перегревом стенки проводящего тигля выше зеркала расплава. Задача решается путем слежения с помощью датчиков температуры 6 за температурным фронтом , перемещающимся вверх по стенке тигля 3 по мере накопления расплава, и автоматического включения конденсаторов 7 параллельно секциям индуктора, расположенным ниже зеркала расплава, образование локальных резонансных контуров обеспечивает концентрацию нагрева в нижней части тигля, увеличение полной мощности индуктора и сокращение времени плавки. Управление ведется по температуре и скорости ее изменения, что позволяет оптимизировать свойства системы 1 ил (Л с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 05 В 6/ ""

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4724366/07 (22) 24.07.89 (46) 15.10.91. Бюл, М 38 (71) Ленинградский электротехнический институт им, В.И.Ульянова(Ленина) (72) В.Б.Демидович, А.В. Бамунэр, Г,Д, Комракова, В.И.Руднев, П.Г,Фрейдин и Б.В.Стефанов (53) 621.365,52(088. 8) (56) Евтюкова И.П. и др, Электротехнологические промышленные установки, М.; Энергоиздат, 1982, с.139 — 140.

Брокмайер К. Индукционные плавильные печи. M,: Энергия, 1972, с.92.

Авторское свидетельство СССР

М 1112997, кл, Н 05 В 6/24, 1983. (54) ИНДУКЦИОННАЯ ПЛАВИЛ Ь НАЯ УСТАНОВКА (57) Изобретение относится к электротерИзобретение относится к электротермии и может быть использовано при плавке металлов в индукционных тигельных печах с проводящим тиглем, например при плавке магния в печах со стальным тиглем.

Цель изобретения — повышение производительности установки путем сокращения времени плавки.

На чертеже приведена функциональная схема установки.

Индукционная установка содержит многовитковый индуктор 1, имеющий и отпаек, футеровку 2, проводящий тигель 3, основную компенсирующую конденсаторную батарею 4, источник 5 питания, блок 6 термопар, включающий и термопар (6>...бп), дополнительную батарею 7 конденсаторов, включающую и блоков конденсаторов

„,:5U „1684939 А1 мии. Целью изобретения является повышение производительности установки путем сокращения времени плавки. Мощность ограничивается перегревом стенки проводящего тигля выше зеркала расплава. Задача решается путем слежения с помощью датчиков температуры 6 за температурным фронтом, перемещающимся вверх по стенке тигля 3 по мере накопления расплава, и автоматического включения конденсаторов

7 параллельно секциям индуктора, расположенным ниже зеркала расплава, образование локальных резонансных контуров обеспечивает концентрацию нагрева в нижней части тигля, увеличение полной мощности индуктора и сокращение времени плавки. Управление ведется по температуре и скорости ее изменения, что позволяет оптимизировать свойства системы. 1 ил. (7)...7П), систему 8 управления, состоящую из и каналов, каждый из которых включает блок усилителя 9, задатчик 10, сумматор 11, блок 12 памяти, блок 13 коммутации, блок 14 дифференцирования.

Термопары 6)...6л эачеканены в наружной стенке проводящего тигля 3 и измеряют ее температуру в точках, находящихся по высоте в пределах зон, равных толщине стенки проводящего тигля, верхние границы которых находятся на тех же уровнях, что и отпайки индуктора 1. Выход каждой термопары подключен к входу усилителя 9 в соответствующем ей канале системы 8 управления. Выход усилителя 9 подсоединен к блоку дифференцирования и к первому входу сумматора 11, второй вход которого соединен с выходом блока 14 дифференци1684939

15

55 ронания, а третий с выходом задатчика 10.

Выход сумматора 11 присоединен к входу блока 12 памяти, а выход последнего — к входу блока 13 коммутации, выходной коммутирующий элемент которого соединен последовательно с конденсаторным блоком, входящим в батарею 7 конденсаторов, причем цепочка, состоящая из коммутирующего элемента и конденсаторного блока, подключена параллельно участку индуктора

1 между двумя соседними отпайками, верхняя из которых является по высоте границей зоны, в которой размещается термопара данного канала управления.

На чертеже сплошными жирными стрелками показано общее направление связей между блоком 6 термопар, системой

8 управления и батареей 7 конденсаторов, а штрихпунктирными линиями — связи термопары 6 и конденсаторного блока с первым каналом управления системы 8 управления.

Установка работает следующим образом, При подаче от источника 5 питания напряжения на индуктор 1 и параллельную конденсаторную батарею 4 начинается процесс нагрева проводящего тигля 3 и находящейся в нем кусковой шихты. При этом конденсаторные блоки, входящие в батарею 7 конденсаторов, отключены. Температура стенки проводящего тигля быстро растет вследствие плохого теплового контакта кусковой шихты со стенкой, в которой выделяется основная мощность. Входной сигнал, поступающий в каждом канале системы 8 управления с термопары через усилитель 9 на первый вход сумматора 11, увеличивается и при достижении с енкой тигля температуры плавления шихты становится равным опорному сигналу, поступающему на третий вход сумматора 11 с зэдатчика 10, Однако это не должно приводить к каким-либо изменениям на выходе канала, который, таким образом, должен обладать чувствительностью не только к величине входного сигнала, но и к знаку его производной: срабатывание блока 13 коммутации должно происходить при уменьшении входного сигнала и не должно происходить при его увеличении. Такое свойство канала управления обеспечивается блоком 12 памяти.

Сигнал, поступающий с усилителя 9 на вход сумматора 11, будет возрастать до тех пор, пока стенка тигля не достигнет своей максимальной температуры. Мощность, подводимая к индуктору от источника питания, должна быть такова, чтобы максимальная температура стенка тигля не превысила дс пустимого значения.

Шихта, находящаяся в тигле, начинает пг авиться. Нагрев ее обусловлен выделением в ней некоторой доли мощности, передаваемой индуктором, а также теплопередачей от стенки тигля (несмотря на плохой тепловой контакт). Жидкий расплав накапливается на дне тигля, и уровень ei о постепенно повышается. Температура нижней части стенки тигля, соприкасающейся с жидким расплавом, снижается до значения, незначительно превышающего температуру расплава, так как теплоотдача от стенки к расплаву резко возрастает вследствие хорошего теплового контакта между ними.

Примерно на уровне зеркала расплава в стенке тигля образуется температурный фронт, выше которого температура стенки близка к предельной, а ниже, близка к температуре расплава, Этот температурный фронт поднимается по стенке ти ля по мере увеличения количества расплава. На наружн (ю стенку тигля, где зачеканены термопары, температурный фронт выходит несколько ниже зеркала расплава. отставая от него на расстояние, не превышающее толщины стенки тигля.

Когда температурный фронт приближается к уровню, на котором размещена первая (ни княя) термопара 6, суммарный сигнал,;юступающий с блоков 9 и 14 на сумматор 11 в первом канале системы 8 управления, уменьшается и становится равным опорному сигналу задатчика 10. В этот момент с сумматора 11 на блок 12 памяти поступает сигнал, вызывающий срабатывание блока 13 коммутации, Настройка блока

14 дифференцирования обеспечивает срабатывание точно в ТоТ момент, когда зеркало расплава находится на уровне первой огпайки индуктора. При срабатывании блока 13 его выходной коммутирующий элемент замыкает цепь первого конденсаторного блока 71 (в батарее 7 конденсаторов), который подключается параллельно участку индуктора от его нижнего края до первой (нижней) отпайки, Образуется локальный резонансный контур, и напряжение, подводимое от источника питания 5 к индуктору 1, перераспределяется таким образом, что на участке локального контура витковое напряжение и удельная мощность становятся более высокими, чем нэ остальной (верхней) части индуктора, обеспечивая более интенсивный нагрев загрузки в нижней части тигля, По достижении зеркалом расплава и температурным фронтом в стенке тигля уровня второй термопары 6 ее сигнал ана1684939 логичным образом через второй канал системы 8 управления вызывает включение второго конденсаторного блока 72 параллельно участку индуктора между первой и второй отпайками. Верхняя граница зоны, в 5 которой происходит более интенсивный нагрев, при этом перемещается с первой на вторую отпайку индуктора.

Аналогично подключаются в оптимальные моменты времени остальные конденса- 10 торные блоки батареи 7 конденсаторов по мере подъема уровня расплава в тигле.

В результате форсирования нагрева нижней части тигля, заполненной жидким расплавом, где нет угрозы перегрева стен- 15 ки, общее время плавки существенно сокращается, в результате чего производительность печи возрастает, Сокращению времени плавки и соответствующему повышению производительности печи сопутствуют и 20 другие положительные эффекты- уменьшение потерь за цикл плавки и улучшение использования источника питания.

Формула изобретения

ИндукциЬнная плавильная установка, 25 содержащая проводящий тигель, установленный внутри футерованного многовиткового секционирочанного индуктора. к концам которого под лючены основная компенсирующая . денсаторная батарея и источник пита,. а параллельно каждой секции индуктор подключены дополнительные блоки конденсаторов с коммутаторами, управляющие входы каждого из которых соединены через индивидуальные каналы управления с выходами термопар. установленных в пооводящем тигле в каждой иэ секций индуктора, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с цельл> повышения производительности устаног и путем сокращения времени плавки, термопара каждой секции размещена в зоне, верхняя граница которой совпадает с верхним краем данной секции, а нижний отступает от верхнего не более чем на толщину стенки проводящего тигля, а канал управления каждой секции содержит усилитель сигнала термопары, выход которого соединен с первым входом сумматора непосредственно и с вторым его входом через дифференцирующий блок, к третьему входу сумматора подключен задатчик, а выход сумматора через блок памяти соединен с коммутатором дополнительного блока конденсаторов.

1684939

1 г 3

Составитель О,Турпак

Редактор Л.Веселовская Техред M.Mîðãåíòàë Корректор А.Осауленко

Заказ 3515 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

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