Индукционная тигельная печь

 

Изобретение относится к области металлургии, в частности к устройствам плавильным тигельным индукционным. Индукционная тигельная печь содержит водоохлаждаемый индуктор, электропроводный тигель, электротеплоизоляционную прокладку и металлический поддон (МП). МП выполнен в виде медного диска, диаметром не менее диаметра дна тигля. МП соединен с индуктором кронштейном, который обеспечивает надежный тепловой контакт. МП снабжен N-м количеством радиальных разрезов длиной не менее 0,8 его радиуса. Изобретение позволяет увеличить КПД печи и препятствует возникновению кольцевых электрических токов. 1 ил.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к устройствам правильным тигельным индукционным, предназначенным для плавки концентратов, содержащих золото и серебро, для плавки и литья драгоценных металлов в изложницы, для плавки драгоценных металлов и литья в формы в ювелирной промышленности и для плавки других металлов, сплавов и неметаллических материалов.

Известна индукционная тигельная печь, содержащая спиральный охлаждаемый водой индуктор, внутри которого располагается проводящий тигель. Устройство имеет кожух, выполненный из диэлектрического материала, а между индуктором и тиглем, а также между дном тигля и дном кожуха располагается электротеплоизоляционная прокладка [1].

Тепловая энергия, излучаемая разогретым тиглем через его боковую поверхность, частично задерживается электротеплоизоляционной прокладкой, частично поглощается водой, циркулирующей в индукторе. Тепловая энергия, излучаемая тиглем через поверхность его дна, частично задерживается электротеплоизоляционной прокладкой, а частично идет на нагрев дна кожуха и излучается в окружающее пространство.

Недостатком данной конструкции печи является то, что при длительной непрерывной работе под действием тепловой энергии происходит разрушение данной части электротеплоизоляционной прокладки и материала, из которого выполнено дно кожуха печи.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является индукционная тигельная печь [2], содержащая индуктор, графитовый тигель, электротеплоизоляционную прокладку, металлический воздухоохлаждаемый поддон. В этой печи часть тепловой энергии, излучаемой дном разогретого графитового тигля, проходя через электротеплоизоляционную прокладку, поглощается водоохлаждаемым поддоном.

Недостатком такой печи является то, что водоохлаждаемый поддон выполнен в виде металлического полого диска с циркулирующей в нем водой. Спиральный индуктор создает переменное магнитное поле, которое индуцирует кольцевые токи переменной частоты в электропроводящем тигле. Под действием этих токов и происходит нагрев тигля. Но это поле создает кольцевые токи переменной частоты на поверхности поддона. Под воздействием этих токов материал поддона также нагревается, а дополнительная тепловая энергия, выделяемая в поддоне поглощается циркулируемой в нем водой. Возникновение кольцевых токов на поверхности поддона и его разогрев приводят к снижению коэффициента полезного действия печи.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение перечисленных выше недостатков известного устройства.

В предлагаемой конструкции, водоохлаждаемый поддон заменен медным диском, диаметром не менее диаметра дна тигля, который крепится к индуктору кронштейном, осуществляющим надежный тепловой контакт с индуктором и имеющим N-ое количество радиальных разрезов, глубиной не менее 0.8 радиуса диска.

На фиг.1 изображено устройство индукционной тигельной печи. В корпусе 1, выполненном из диэлектрического материала, располагается электропроводящий тигель 2, вокруг которого помещена электротеплоизоляционная прокладка-3, например, из коалиновой ваты, поверх которой навит спиральный водоохлаждаемый индуктор 4, имеющий в нижней своей части посредством кронштейна 6 надежный тепловой контакт с медным диском 5, выполненным с радиальными разрезами 7, а пространство между корпусом 1 и индуктором 4, между корпусом-1 и поддоном - медным диском 5 заполнено электроизоляционным материалом-8, например, порошком двуокиси циркония соответствующим образом утрамбованным и закрепляющим конструкцию внутри корпуса 1.

Устройство работает следующим образом. Переменный электрический ток, протекающий по спиральному индуктору 4, создает переменное магнитное поле, под действием которого в электропроводящем тигле 2 индуцируются кольцевые токи переменной частоты. Ось кольцевых токов совпадает с осью индуктора 4 и осью тигля 2. Под воздействием этих токов и происходит разогрев тигля 2. Магнитное поле пронизывает медный диск 5, но в нем кольцевые переменные токи не возникают. Их возникновению препятствуют радиальные разрезы 7. Вследствие этого дополнительной тепловой энергии на диске 5 не выделяется, что и приводит к повышению коэффициента полезного действия печи. Часть тепловой энергии, излученной разогретым тиглем 2, проходя через электротеплоизоляционную прокладку 3, например, из коалиновой ваты, поглощается металлом (как правило медь) индуктора 4 и диска 5 и передается охлаждающей воде, циркулирующей в индукторе 4, что предотвращает перегрев диэлектрического корпуса 1 печи и преждевременное его разрушение.

Преимуществом предлагаемого устройства по сравнению с известными индукционными тигельными печами является возможность значительного повышения коэффициента полезного действия, из-за отсутствия кольцевых токов в поддоне.

Источники информации 1. Установки индукционного нагрева, под ред. А.Е.Слухоцкого. Ленинград: Энергоиздат, 1981 г., стр.227.

2. А.с. N 1128084, кл. F 27 D 11/06, 1983 г., (прототип).

Формула изобретения

Индукционная тигельная печь, содержащая водоохлаждаемый индуктор, электропроводный тигель, электротеплоизоляционную прокладку и металлический поддон, отличающаяся тем, что металлический поддон выполнен в виде медного диска, диаметром не менее диаметра дна тигля, соединенного с индуктором кронштейном, обеспечивающим надежный тепловой контакт, и снабженного N-м количеством радиальных разрезов длиной не менее 0,8 его радиуса.

РИСУНКИ

Рисунок 1