CS252065B1

CS252065B1 - Equipment for induction heating of metals in containers

Info

Publication number: CS252065B1
Application number: CS844638A
Authority: CS
Inventors: Josef Rada; Antonin Riha
Original assignee: Josef Rada; Antonin Riha
Priority date: 1984-06-18
Filing date: 1984-06-18
Publication date: 1987-08-13
Also published as: CS463884A1

Abstract

Zařízení pro indukční ohřev kovů v nádobách sestává ze zdroje ohřívacího proudu a z ohřívacích elektrod. Ohřívací elektrody jsou vytvořeny na spodní straně zdroje ohřívacího proudu a uvnitř ohříva- .oích elektrod jaou umístěny izolační stěny. Zdroj ohřívacího proudu tvořen jádrem z transformátorových plechů majícím tvar kruhového prstence, primárním vinutím a sekundárním vinutím a ohřívací elektrody mohou njít tvar kruhového prstence. Na vnitřním i vnějším obvodu ohřívacíoh elektrod může být navinuta keramická izolace, která je pak směrem od zdroje ohřívacího proudu prodloužena oproti ohřívacím elektrodám. Izolační stěna může být tvořena keramickým prstencem. Zařízení pro indukční ohřev kovů v nádobách je využitelné ve strojírenství při procesech sekundární metalurgie či kontinuálního lití.The device for induction heating of metals in vessels consists of a heating current source and heating electrodes. The heating electrodes are formed on the lower side of the heating current source and insulating walls are placed inside the heating electrodes. The heating current source consists of a core made of transformer sheets having the shape of a circular ring, a primary winding and a secondary winding, and the heating electrodes can have the shape of a circular ring. Ceramic insulation can be wound on the inner and outer circumference of the heating electrodes, which is then extended in the direction from the heating current source relative to the heating electrodes. The insulating wall can be formed of a ceramic ring. The device for induction heating of metals in vessels is usable in mechanical engineering in the processes of secondary metallurgy or continuous casting.

Description

Vynález se týká zařízení pro ohřev a dohřev roztaveného kovu v pánvi a podobných zásobnících tekutého kovu, zejména oceli pro účely sekundární metalurgie a pro plynulé odléyání.The invention relates to a device for heating and reheating molten metal in a ladle and similar containers of liquid metal, in particular steel for secondary metallurgy and for continuous casting.

Dosud se ohřev roztaveného kovu v pánvi a podobných zásobnících tekutého kovu řeší většinou zařízením s ohřevem obloukovým’, méně často zařízením s ohřevem indukčním ve speciálně k tomu účelu konstruovaných pánvích. Hlavní nevýhody těchto zařízení jsou v tom, že nelze použít pánví stávajících, běžných a jak obloukový ohřev, tak i ohřev indukční ve specielní pánvi mají poměrně dost energetických ztrát. Obloukový ohřev navíc kov němí sí'a ohřívá jej jen nahoře na hladině.' Míšení kovu sejmusí pro;vádět zaváděním inertního plynu, například argonu do dna pánve, což je drahé a taveňinu ochlazuje. Při obloukovém ohřevu dochází k nauhličování taveniny uhlíkem z grafitových elektrod. Také cena těchto elektrod je značná a obloukový ohřev znevýhodňuje.Up to now, the heating of molten metal in a ladle and similar containers of liquid metal has mostly been accomplished by an arc heating apparatus, less frequently by an induction heating apparatus in specially designed ladles. The main drawbacks of these devices are that they cannot be used with existing, conventional pans and both arc heating and induction heating in a special pan have quite a lot of energy loss. In addition, the arc heating metal silent net only heats it up on the surface. ' The mixing of the metal must be effected by introducing an inert gas such as argon into the bottom of the ladle, which is expensive and cools the melt. Arc heating carburizes the melt with carbon from graphite electrodes. Also the cost of these electrodes is considerable and the arc heating disadvantages.

Uvedené nedostatky odstraňuje zařízení pro indukční ohřev kovů v nádobách, sestávající ze zdroje ohřívacího proudu á z ohřívacích elektrod, podle vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že ohřívací elektrody jsou vytvořeny na spodní straně zdroje ohřívacího proudu a uvnitř ohřívacích elektrod jsou umis těny izolační stěny. Zdroj ohřívacího proudu může být s výhodou tvořen jádrem z transformátorových plechů, majícím tvar kulového prstence, primárním vinutím a sekundárním vinutím a ohřívací elektrody mají tvar kruhového prstence. Dále je možné, aby na vnitřním i vnějším obvodu ohřívacích elektpod byla navinuta keramická izolace, která je směrem od zdroje ohřívacího proudu prodloužena oproti ohřívacím elektrodám. Izolační stěna může být s výhodou tvořena keramickými přsterfci.The above-mentioned drawbacks are eliminated by the apparatus for induction heating of metals in containers, consisting of a source of heating current and heating electrodes according to the invention. It is based on the fact that the heating electrodes are formed on the underside of the heating current source and insulating walls are located inside the heating electrodes. Preferably, the heating current source may consist of a transformer sheet core having a spherical ring shape, a primary winding and a secondary winding, and the heating electrodes having a circular ring shape. Furthermore, it is possible for ceramic insulation to be wound on the inner and outer circumference of the heating electrodes, which is extended from the heating current source relative to the heating electrodes. Preferably, the insulating wall may be formed of ceramic fillers.

- 2 Zařízení pro indukční ohřev kovů v nádobách podle vynálezu odstraňuje nutnost jakýchkoliv úprav pánví Či nádob, protože pracuje na ponorném principu. Má železné jádro obdobné jako kanálková pec, takže má menší magnetizační proud a tím lepší účinek cos v^· než pec kelímková. Zařízení je konstrukčně univerzál· ní a jednoduché. Ze všech dosud známých způsobů ohřevu roztavených kovů v pánvi má tento způsob mimořádně vysokou energetickou účinnost a zajištuje dokonalé promíchání .kovu v pánvi. Docílí se teplotní homogenita kovu i homogenita složení.The apparatus for induction heating of metals in containers according to the invention eliminates the need for any modification of pans or containers, since it operates on the immersion principle. It has an iron core similar to a channel furnace, so it has less magnetizing current and thus a better cos v effect than a crucible furnace. The device is structurally versatile and simple. Of all the known methods for heating molten metals in a ladle, this method has an extremely high energy efficiency and ensures perfect mixing of the metal in the ladle. Temperature homogeneity of the metal and composition homogeneity are achieved.

Vynález a jeho účinky jsou blíže vysvětleny v popise příkladu jeho provedení podle přiloženého výkresu, který znázorňuje zařízení pro indukční ohřev kovů v nádobách podle vynálezu v řezu vedeném zařízením kolmo k hladině kovu.The invention and its effects are explained in more detail in the description of an exemplary embodiment thereof according to the accompanying drawing, which shows a device for induction heating of metals in containers according to the invention in cross-section through the device perpendicular to the metal level.

* • Zařízení pro indukční ohřev kovů v nádobách podle vynálezu se umísluje do nádoby 10 a sestává zě zdroje ohřívacího proudu a z ohřívacích elektrod Zdroj ohřívacího proudu je tvořen jádrem 1 z transformátorových plechů, které má tvar kruhového prstence, to je toroidální. Na jádru 1 je navinuto primárním vinutím 2 a na něm sekundárním vinutím 5, kolem kterého jsou připéjeny chladící trubky 4 s vodou. Na spodní straně zdroje ohřívacího oroudú jsou vytvořeny ohřívací elektrody 5, uvnitř kterých jsou umístěny izolační stěny 6. Na vnější straně ohřívacích elektrod které mají tvař kruhového prstence, je navinuta keramická, izolace 8, které přesahuje ohřívací'elektrody £ ve směru od hladiny do ohřívaného kovu j) v nádobě 10. Izolační stěna 6 je například tvořena keramickou kruhovou trubkou,čili •keramickým prstencem, nebo keramickou žáruvzdornou tabulkou a je lehce vyměnitelná. Izolační stěna 6 má kovové armování, chlazené vodou v chl.adících trubkách, připájených na toto armování.The apparatus for induction heating of metals in containers according to the invention is placed in a container 10 and consists of a heating current source and heating electrodes The heating current source consists of a transformer plate core 1, which is in the form of a circular ring, i.e. toroidal. It is wound on the core 1 by the primary winding 2 and on it by the secondary winding 5, around which the cooling tubes 4 are connected with water. Heating electrodes 5 are formed on the underside of the source of the heating orifices, inside which the insulating walls 6 are located. On the outside of the heating electrodes having a circular ring shape, a ceramic insulation 8 is wound which extends beyond the heating electrodes 6 in the The insulating wall 6 is formed, for example, by a ceramic circular tube, or ceramic ring, or by a ceramic refractory plate and is easily replaceable. The insulating wall 6 has a metal reinforcement, cooled by water in cooling tubes soldered to the reinforcement.

Na toroidním železném jádru 1, navinutém z transformátorových plechů, je navinuto primární vinutí 2, do/kterého se přivádí střídavý proud, například 50 Hz z napájecí sítě. V jednozávitovém sekudnárním vinutí tvořeném silnými měděnými plechy s nřipájenými vodou protékanými chladicími trubkami 4 se indukuje napětí,’které se objeví mezi ohřívacími elektrodamiA primary winding 2 is wound onto the toroidal iron core 1, wound from transformer plates, to which AC current is supplied, for example 50 Hz from the mains. In a single-threaded, co-planar winding consisting of thick copper sheets with brazed water flowing through the cooling tubes 4, a voltage is induced that occurs between the heating electrodes

- 5 Ohřívací elektrody £ jsou nahoře chlazené vodou a ponořují ae do ohřívaného kovu £ v nádobě 10. Aby se prodloužila dráha proudů uzavírajících se mezi elektrodami £v ohřívaném kovu £ v nádobě 10, jsou do roztaveného kovu vloženy izolační stěny 6, kolem kterých ohřívací proud ohřívaným kovem £ prochází v takzvané hloubce vniku a kov zahřívá. Dráha zahřívacích proudů je ve výkrese znázorněna Čárkovaně, pro omezení opotřebení, ohřívacích elektrod £ a snížení tepelných ztrát sáláním hladiny vsázky na ohřívací elektrody £ jsou tyto opatřeny keramickou izolací 8. Stejně mohou být tepelnou izolací proti sálání opatřeny i další části zařízení. Celý ohřívací systém je mechanicky samočinné spouštěn do ohřívaného kovu £ tak dlouho, až ohřívací elektrody 5 zavedou do ohřívaného kovu £ plný ohřívací proud po celé ploše,ohřívacích elektrod £, to je po celém jejich obvodu.The heating electrodes 4 are water cooled at the top and immersed in the heated metal 4 in the vessel 10. In order to extend the path of currents closing between the electrodes 6 in the heated metal 6 in the vessel 10, insulating walls 6 are inserted into the molten metal. the flow through the heated metal 6 passes at a so-called penetration depth and heats the metal. The heating current path is shown in dashed lines in the drawing to reduce wear, the heating electrodes 4 and to reduce heat loss by radiation of the charge level to the heating electrodes 6, these are provided with ceramic insulation 8. Likewise, other parts of the apparatus can be provided with radiation insulation. The entire heating system is mechanically automatically lowered into the heated metal 6 until the heating electrodes 5 introduce the full heating current into the heated metal 6 over the entire surface of the heating electrodes 6, i.e. all along their perimeter.

Zařízení pro indukční ohřev kovů v nádobách podle vynálezu je využitelné ve strojírenství a hutnictví pro ohřev nebo udržování teploty roztaveného kovu zejména oceli v pánvi nebo podobných zásobnících tekutého kovu při procesech sekundární metalurgie či kontinuálního lití. ··'·./·The apparatus for induction heating of metals in containers according to the invention is useful in engineering and metallurgy for heating or maintaining the temperature of molten metal, in particular steel in a ladle or similar liquid metal reservoirs, in secondary metallurgy or continuous casting processes. ·· '·. / ·

Claims

B.BD I MAY INVENT THE INVENTION:

Apparatus for induction heating of metals in containers, comprising a source of heating current and heating electrodes, characterized by: characterized in that the heating electrodes (5) are formed on the lower ‘side of the heating current source and inside the heating electrodes (5) are insulating walls (6).

Device according to claim 2, characterized in that the source of the heating current is formed by a core (1) of transformer plates having the form of a ring, a primary winding (2) and a secondary winding (2).

3) and the heating electrodes (5) have a circular ring shape. Device according to Claims 1 and 2, characterized in that ceramic insulation (8) is wound on the inner and outer circumference of the heating electrodes (5), which is extended from the heating current source relative to the heating electrodes (5).

Device according to Claims 1 to 3, characterized in that the insulating wall (6) is formed by a ceramic ring.