Способ плавки металла в индукционной тигельной электропечи

 

о и и сл-и и е

ИЗОВРЕТЕН ИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹

М. Кл. С 21с 5/52

С 21с 5/56

Заявлено 24.111.1971 (№ 1637762/22-2) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 27.1Х.1973. Бюллетень № 38

Дата опубликования описания 13.111.1974

Государстееииый иомитет

Сонета Мииистраа СССР по делам изооретеиий и открытий

УДК 669.187.25 (088.8) Автор изобретения

Л. Л. Тир

Заявитель

СПОСОБ ПЛАВКИ МЕТАЛЛА В ИНДУКЦИОННОЙ

ТИ ГЕЛЬНОЙ ЭЛ ЕКТРОП ЕЧ И

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при плавке металла в электропечах.

Известен способ плавки металла в тигельной индукционной электропечи, включающий операции загрузки, расплавления шнхты путем наложения на поверхность металла регулируемого переменного магнитного поля и выпуска металла.

В случае применения для нагрева садки относительно низких частот и в первую очередь промышленной частоты циркуляция металла в период расплавления и перегрева садки оказывается черезмерно сильной, в результате чего происходит размывание футеровки, загрязнение металла продуктами реакции с футеровкой и затягивание шлака в металл.

По этой причине в современных печах промышленной частоты определяют максимально допустимую мощность печи, ограничивая, тем самым, производительность установки.

С целью устранения указанных недостатков при передаче энергии садке предлагается регулировап распределение магнитного поля у поверхности расплава таким образом, чтобы на обогреваемом участке этой поверхности напряженность магнитного ноля была во всех ее точках практически одинаковой, а на других ее участках оказывалась близкой к нулю.

Одновременно с этим необходимо механически препятствовать перетеканию жидкости вдоль поверхности расплава через границы обогреваемого участка.

В условиях индукционного нагрева поверхностный эффект в распредслсшш тока и магнитного поля в расплавс выражен достаточно четко, при этом объемные электродннамнческие силы сосредоточены в поверхностном

10 слое расплава н направлены внутрь расплава по нормали к его поверхности. Суммарное давление, создаваемое этими силами на внутренние слои расплава, пропорционально квадрату напряженности магнитного поля

15 у соответствующей точки поверхности расплава.

При распределении напряженности магнитного поля по предлагаемому способу объемные электродннамические снлы имеются толь20 ко на обогреваемом участке поверхностного слоя расплава, а создаваемые нми суммарные давления на внутренние слон расплава одинаковы по величине на всем обогреваемом участке (прн достаточно сильном проявлении

25 поверхностного эффекта и отсутствии резких изменений кривизны поверхности) н равны нулю на других участках поверхности расплава. Если при этом на границах обогреваемого участка в поверхностном слое расплава

30 препятствовать движению жидкости в на398622

65 правлении вдоль поверхности (путем создания местной преграды), то в этом случае движения под действием электродинамических сил наблюдаться не будет.

Кроме того, возможно ведение процесса со сменой периодов ос.чаблешюй и интенсивной циркуляции расплава. Для этой цели предлагается в процессе плавки нарушать и воссоздавать сочетание распределения напряженности магнитного поля на поверхности расплава с местным препятствием движению поверхностного слоя расплава через заданные граничные линии.

Предлагается два способа периодического нарушения и восстановления сочетания условий: способ, предусматривающий изменение графика распределения напря>кенности магнитного поля в пределах неизменных границ обогреваемого участка и способ, предусматривающий перемещение границ обогреваемого участка без соответствующего перемещения линии, на которой движению поверхностного слоя расплава вдоль поверхности оказывают препятствие. Возможны и другие, частные способы периодического изменения сочетания условий, в частности возможно совмещение указанных способов, Для осуществления предлагаемого способа рекомендуются следующие приемы. Регулирование распределения напряженности магнитного поля, соответствующее условиям ослабления циркуляции, осуществляют путем регулирования токов, текущих в витках индуктора. С целью усиления циркуляции изменение полученного распределения напряженности поля осуществляют путем переключений в схеме питания секций индуктора, приводящих к уменыпснию или исчезповению тока в одних витках индуктора и к появлению или увеличению тока в других витках.

Кроме того, возможно также использование перемещения элементов индуктирующей системы в ходе плавки.

Предлагаемый способ предлагает следуioщий порядок ведения плавки.

К моменту желательного ослабления циркуляции, определяемому в зависимости от характера технологического процесса, осуществляют совмещение препятствий движению жидкости через границы обогревас»oro участка с этими границами и перекрытие их уровнем расплава. Осуществление этой операции возможно при помощи погружения в расплав устройств, препятствующих движению в соответствующий момент плавки, или при помощи взаимного перемещения уровня расплава, уровня заранее установ чснных устройств и уровня границ участка нагрева.

К моменту желательного ослабления циркуляции осуществляют регулирование распределения напряженности магнитного поля на поверхности металла и сохраняют его в течение всего периода плавки с ослабленной циркуляцией.

З5

/

По окончании периода работы с ослабленной циркуляцией установленное в предыдущий период плавки распределение напряженности магнитного поля нарушают. Возможно также введение операции обработки металла с восстановленной циркуляцией без нарушения установленного распределения магнитного поля, а именно путем устранения или изменения поло>кения препятствий движению через границы обогреваемого участка.

Количество этих операций зависит от технологической необходимости чередования периодов ослабления циркуляции в данном процессе, например расплавления шихты в перегрев расплава с пониженной активностью реакций на границах расплава или отстоя включений и периодов интенсивной циркуляции, например гомогенизации расплава и проведения активных процессов на зеркале ванны.

Предварительная экспериментальная проверка предлагаемого способа на модели печи с жидким оловом показала возможность более чем четырехкратного снижения скорости движения металла, Предлагаемый способ может быть пояснен следующим примером.

В лабораторной индукционной тигельной печи для плавки олова емкостью 150 кг напряженность магнитного поля на боковой поверхности расплава спадает к верхней и нижней границам нагреваемого участка поверхности до 50 /О максимального значения, при этом в режиме выдержки на оси тигля имеет место движение металла со скоростью

24 см/сек.

При плавке по предлагаемому способу выравнивают напряженность магнитного поля па обогреваемом участке поверхности расплава с точностью в 10 /О. 11а прочих участках поверхности расплава напряженность поля устанавливают менее 10 О/о максимального значения. Одновременно на границах обогреваемого участка поверхности расплава устанавливают препятствия для перетекания металла через границу. B результате этого скороеlb движения расплава на оси тигля в режиме выдержки спи>кается до значений менее 6 см/сек.

Предмет изобретения

1. Способ плавки металла в индукционной тигельной электропечи, включающий загрузку, расплавление шихты путем наложения ца поверхнссть металла регулируемого переменного магнитного поля и выпуск металла, отлича о цийся тем, что, с целью ослабления циркуляции жидкого металла при наложении магнитного поля, на всем обогреваемом участке поверхности расплава напряженность поля выравнивают, а на остальных участках поверхности расплава сводят к минималЬной, и одновременно препятствуют перемещению

398622

Составитель Л. Веревкина

Тех ред Е. Борисова

Корректор М. Лейзерман

Редактор В. Зивтынь

Заказ 422 4 Изд. ¹ 201! Тираж 647 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, )K-35, Раушская наб., д. 4 5

Типография, пр. Сапунова, 2 металла через границу обогреваемого участка в поверхностном слое расплава толщиной не менее половины глубины проникновения тока в расплав.

2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что, с цель1о чередования периодов плавки со слабой и сильной циркуляцией расплава, периодически увеличивают или уменьшают напряженность магнитного поля на одной части обогреваемого участка поверхности по сравнению с соответствующей величиной на другой части этого участка поверхности.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью чередования периодов плавки со слабой и сильной циркуляцией расплава, границу обогреваемого участка поверхности расплава периодически перемещают, не изменяя при этом места воздействия на расплав, препятствующего движению последнего в поверхностном слое, причем перемещение границы обогреваемого участка производят пу10 тем подачи н отключения тока, текущего в секции индуктора, расположенной у перемещаемой границы обогреваемого участка поверхности расплава.