HU200405B - Plasma induction furnace - Google Patents

Description

A találmány tárgya plazmaindukciós kemence, amely az elektrotechnika területén, különösen pedig a villamosán fűtött berendezéseknél alkalmazható elónyösen.

A különféle olvasztókemencék teljesítménye, és a segítségükkel előállított fémek vagy ötvözetek jósága nagymértékben függ az alkalmazott olvasztótégelyben az olvadék mozgásától és a mozgásának az intenzitásától.

Minden olyan technológiai folyamatnál, amely valamilyen formában fémeknek vagy ötvözeteknek az olvasztásával függ össze, mint például a töltet leolvasztása, az olvadék tökéletes felmelegítése, az olvadékban lévő anyag egyenletes hőmérsékleten való tartása, az olvadék homogén összetétele, továbbá az olvadékban magában létrejövő diffúziós folyamatok, mint például az olvadék-salakhatárréteg, vagy az atmoszféra-olvadék határréteg nagymértékben függ az eljárás produktivitása az intenzív és kényszerű keverésétől a keveréknek.

Ismeretesek különféle indukciós olvasztókemencék, amelyek általában induktort, abban elhelyezett olvasztótégelyt tartalmaznak, és az olvasztótégely tűzálló béléssel van ellátva. Ezek az indukciós kemencék biztosítják, hogy az olvasztótégelyben lévő 'betét, például töltet, olvadék vagy töltet-olvadék keverék érintkezésmentesen legyen a tápenergiával összekapcsolva. Az olvasztótégelyben . lévő betétanyagot az induktor elei. romágneses terével keverjük meg.

A normál, 50-60 Hz frekvenciával működő indukciós kemencékben az olvadéknak, a sebessége viszonylag nagy, és ezáltal a szilárd töltet hatásos olvasztása, és az olvadék homogenizálása viszonylag jól megvalósítható. Ennél az indukciós kemencénél azonban a tégelybélése viszonylag gyorsan kopik, és számolni kell az olvadék viszonylag nagymértékű oxidációjával is, és ezek a fém szennyezéséhez, zárványok kialakuláséhoz vezethetnek. Ezenkívül gyakran előfordul, hogy az olvasztótégelyből eelejtes fém vehető csak ki. Az ilyen indukciós kemencéknek a fajlagos teljesítménye általában korlátozott, és értéke 300-400 kW/t körül van.

Az indukciós kemencéknek egy másik fajtája nagyobb frekvenciával (150— -10 000 Hz) működik, igy ezekhez a bevezetett fajlagos teljesítmény növelhető,' hátránya azonban ezeknek a megoldásoknak, hogy az olvadéknak a mozgási sebessége lényegesen lecsökken.

Ismeretes továbbá az is, hogy az indukciós olvasztókemencékben természetes cirkuláció is kialakul, amikor is az induktort egyfázisú feszültséggenerátorra csatlakoztatják, mégpedig két körben, amelyek az olvasztótégely felső és alsó részén vannak kiképezve, és mindegyikben ac olvadék külön-külön cirkulál. Ezeknél az indukciós kemencéknél a keveredés nem r .(felelő minőségű. Az indukciós kemencéi -n ezen cirkulációs mód alkalmazása az olvadék felületén egy konvex meniszkuszt képez, aminek az a következménye, hogy a salak megnő, az olvasztótégely fala mentén lerakódík, annak a bélését tönkreteszi, és az olvadékot szennyezi.

A salakmennyiség növekedése az olvadék tisztaságának a csökkenését vonja maga után, mivel a salakot az olvadékból jövő hő felheviti.

Annak érdekében, hogy indukciós olvasztókemencéknél az olvadék elektrodinamikái keveredését javítani lehessen, kifejlesztettek olyan berendezéseket, ahol egy körforgó mező segítségével az olvasztótégely teljes egészében átkeverik a benne lévő anyagot úgy, hogy a meniszkusz ceókkenni fog, és ezt úgy valósítják meg, hogy az olvadéknak a cirkulációját egyetlen körben oldják meg. Ezt a megoldást ismerteti A. E. Slukhotsky, V. S. Nemkov, N. A. Pavlov, A. V. Bamune, Indukciós hevítőkemencék című könyvében, amely könyv 1981-ben jelent meg, ée az idézett rész a 246 és 247. oldalon található meg.

Az olvasztókemencében, illetőleg olvasztótégelyben lévő betétanyagnak a hevítése és keverése történhet egyszerre vagy pedig váltakozva. Az első esetben külön induktorokat alkalmaznak, egyfázisú induktort a hevítésre . és háromfázisú induktort a keverésre, amelyek megfelelő szűrőkkel vannak a frekvenciák egymásra való hatásának kiküszöbölésére az egyes feszültséggenerátorokban ellátva. A második esetben megosztott induktort tartalmaz a kemence, amely váltakozva van a különböző feszültségforrásokra csatlakoztatva. Ennél a megoldásnál az indukciós olvasztókemence tápegységének a megvalósítása rendkívül bonyolult, és ennek ellenére csak kétféle cirkulációs módot tudnak létrehozni két körben, az egyik esetben az induktor az egyfázisú tápfeszültségre van csatlakoztatva, a másik esetben pedig a há^J romfázisú tápfeszültségre.

Iemeretee még egy további plazmaindukciós kemence is, amely induktort, abban elhelyezett olvasztótégelyt és egy plazmatront tartalmaz, amely plazmatronnak az áramköre az olvadékon keresztül záródik. Az indukciós olvasztókemencékkel összehasonlítva ez a kemence lehetővé teszi a betételemnek az együttes helyi és térbeli hevítését, igy az eljárás során a fémolvadék vagy ötvözetolvadék produktivitását lényegesen javítani lehet és adott esetben a teljesítmény a duplájára is nőhet. A salaknak a plazmatron ivével történő hevítése az előállítandó fém vagy ötvözet jóságát azáltal növeli, hogy az olvadéknak egy igen nagyfokú finomítása valósul meg, azáltal, hogy a nemfémes zárványok és egyéb káros mellékanyagok jó hatásfokkal kerülnek eltávolításra.

A plazmatron alkalmazásának köszönhető az is, hogy az olvadék mind inért, mind pedig plazmaképzó aktív gázzal kezelhető.

HU 200405 Β

A plazmaindukciós kemencében lévő anyag átkeverése hatásosabb, és ennek azért nagy a jelentősége, mert a kemence teljesítményének a növelése a kinyerendő fém és ötvözetekhez sokkal jobb olvadék előállítását teszi lehetővé.

Még egy további plazmaindukciós kemence is ismeretes, amely szintén tartalmazza az induktort, az abban elhelyezett olvasztótégelyt, amely olvasztótégelynek a falazata henger alakúra van kiképezve, továbbá tartalmaz a plazmaindukciós kemence egy plazraatront, amelynek áramköre az olvasztótégelyben lévő olvadókon keresztül záródik. Ezt Írja le Asada a Dvukhtonnaya plazmenno-induktsionnaya pech na zavode g. Sibukova cimű művében, valamint hasonló indukciós kemencét ismertet a Denki seiko cimű folyóirat 47. kötetében Sibukava a 60-63. oldalon. Ennél a megoldásnál az olvasztótégely belső felülete villamosán szigetelő anyagból van kiképezve, és például raagnezitbéléssel van ellátva, amely biztosítja a plazmatron áramkörének az induktor áramkörétől történő megfelelő villamos szigetelését.

Az' olvasztótégely alaplemezében egy elektróda van elhelyezve, amely a plazmatron áramkörének a zárására szolgál. Az induktor egyfázisú 150 Hz-es frekvenciájú feszültséggenerátorra van csatlakoztatva. Az olvadéknak a teljes térfogatában történő átkeveréséhéz háromfázisú rendszert alkalmaznak, amely három induktort tartalmaz, amelyeknek mindegyike egy háromfázisú 60 Hz-es fe.szültséggenerátor egy-egy fázisára van csatlakoztatva. Ezzel a rendszerrel az olvadék cirkulációja két körben valósítható meg, de átalakítható egy körré is, azaz váltakozva valósítható meg a kétféle cirkuláció. Emellett a cirkuláció iránya a tápfeszültség polaritásának megfelelő átkapcsolásával meg is változtatható.

A plazmaindukciós kemence ezen kiviteli alakja rendkivül bonyolult, a méretei igen nagyok, ami természetes velejárója annak, hogy a költségei is magasak, ugyanakkor a teljesítménye a kemencének kicsi. Hátránya, ennek a rendszernek, hogy más technológiai folyamatok esetében például fémeknek vagy ötvözeteknek az olvasztásánál az olvadék cirkulációja az adott előírásoknak megfelelően nem valósitható meg. Salakmentesitésre például az olvadéknak a mozgása olyan kell legyen, hogy az a kimeneti nyílás felé irányuljon az olvadéknak a felületén is, különösen ott, ahol többszörös salakképződés van. Hátránya még ennek a megoldásnak az is, hogy a cirkulációnak a módja és az intenzitása a vízszintesről a függőleges irányra nem valósítható meg.

A találmány feladatául tűzte ki egy olyan plazmaindukciós kemence kialakítását, és a plazmatronnak egy olyanfajta villamos kapcsolási módjának a megvalósítását, amelynek segítségével az olvasztótégelyben lévő •1 olvadék előre megadott cirkulációs fajtája, amely az olvasztási eljárás technológiájától függ megválasztható legyen, és a plazmaindukciós kemence teljesítménye pedig növelhető legyen.

A találmány a feladatát egy olyan plazmaindukciós kemence kialakításában látja tehát, amely induktort, abban elhelyezett olvasztótégelyt tartalmaz, amely olvasztótégely oldalfala henger alakú, és az olvasztótégelyben egy plazmatron van úgy elhelyezve, hogy a plazmatron áramköre az olvasztótégelyben elhelyezett olvadékhoz van csatla' koztatva. A találmány - szerinti plazmaindukciós kemence úgy van kiképezve, hogy az olvasztótégely oldalfala függőleges irányú villamos vezetőanyagból álló, egymástól szigetelt szelvényekből van kiképezve, amelyek közül legalább egy úgy van a plazmatronnal sorosan kapcsolva, hogy a plazmatron ivében az áramirány az olvasztótégely szelvényében kialakuló áramiránnyal megegyezik vagy azzal ellentétes irányú.

Az olvasztótégelynek a plazmaindukciós kemencében történő ezen kialakításával mindig az adott technológiai folyamatnak megfelelően lehet az olvadók cirkulációját az induktor áramának, és az olvasztótégely egy-egy szelvényeiben folyó áram elektromágneses kölcsönhatásának alapján biztosítani. A találmány lehetővé teBzi, hogy a plazmaindukciós kemencében mindig a technológiai folyamatnak megfelelő cirkulációs formát hozzuk létre anélkül azonban, hogy a kemence bonyolult lenne és különleges átépítésre lenne szükség.

A találmány ezerinti plazmaindukciós kemencét a továbbiakban példakénti kiviteli alakjai segítségével a mellékelt ábrákon ismertetjük részletesebben. Az

1. ábrán látható a találmány szerinti plazmaindukciós kemence egy olyan példakénti kiviteli alakja, ahol az olvasztótégely szelvényei úgy vannak a plazmatron áramkörére csatlakoztatva, hogy a plazmatron ívében az áramirány megegyezik az olvasztótégely szelvényeiben folyó aram irányával, a

2. ábrán látható az 1. ábra II-II vonal mentén vett metszete, a

3. ábrán a találmány szerinti plazmaindukciós kemence azon kiviteli alakja látható, ahol a plazmatron ivében folyó áram iránya az olvasztótégely szelvényeiben folyó áram irányával ellentétes irányú, a

4. ábrán a plazmaindukciós kemence egy olyan kiviteli alakja látható, ahol hat szelvényből áll az olvasztótégely oldalfala, és ezek úgy vannak a plazmatron áramkörére csatlakoztatva, hogy a plazmatron ívében és a szelvényekben

HU 200405 Β folyó áramok irányai egymással ellentétesek, az

5. ábrán a 4. ábra V-V vonal mentén vett metszete látható, a

6. ábrán a találmány szerinti plazmaindukciós kemence azon kiviteli alakja látható, ahol az olvasztótégely óeszes szelvénye a plazmatron áramkörére van csatlakoztatva, mégpedig úgy, hogy a plazmatron ivében és az olvasztótégely szelvényeiben folyó áramok iránya egymással megegyezik, a

7. ábrán áz 1. ábra szerinti példakénti kiviteli alakhoz látható az eredő elektromágneses tér erőhatásának az erővonalai, amelyet az olvadékra kifejtenek, a ,

8. ábrán az olvadékra kifejtett elektromágneses térerő erővonalai láthatók eredően, mindenkor a plazmatron áramköréré csatlakozó szelvények oldala felől és a maradék szelvényoldal felől, a

9. ábrán a 3. ábrán bemutatott példakénti kiviteli alakhoz látható hosszmetszetben az olvadék cirkulációja, a

10. ábrán a 4. ábrán bemutatott példakénti kiviteli alakhoz tartozó erőhatás látható, amelyet az eredő elektromágneses tér fejt ki az olvadékra hosszmetszetben, a

11. ábrán a 4. ábrán látható kiviteli alakhoz tartozó cirkulációs mód látható, amelyet az olvadék végez el, a

12. ábrán a 6. ábrán bemutatott példakénti kiviteli alaknál fellépő . eredő elektromágneses tér erőhatásának a vonalai láthatók, a

13. ábrán a 6. ábrán bemutatott példakénti kiviteli alakhoz tartozó olvadék cirkulációs mód látható hosszmetszetben.

Az 1. ábrán látható tehát a találmány szerinti plazmaindukciós kemence egy példakénti kiviteli alakja hosszmetszetben, amely kemence tartalmazza az- 1 induktort, az 1 induktorban elhelyezett 2 olvasztótégelyt Az 1 induktor az önmagában is ismert plazmaindukciós kemencékhez hasonló induktor, amely lényegében kör alakú vagy adott esetben egyéb keresztmetszetű csövek formájában van kiképezve, amely csavarvonal mentén van a 2 olvasztótégely körül elrendezve. A 2 olvasztótégely henger alakú, és oldalfala ahogy az 1. ée 2. ábrán jól megfigyelhető, függőlegesen elrendezett 3 szelvényekre van osztva, amely 3 szelvények villamosán vezető anyagból, előnyösen fémkerámiából vannak kiképezve. Az 1. és 2. ábrán látható példakénti kiviteli alak esetében a 2 olvasztótégely oldalfala öt 3 szelvényre van osztva.

Ezeknek a 3 szelvényeknek az anyaga és a száma minden esetben a 2 olvasztótégely méreteitől függ. Célszerű, ha a 3 szelvénynek a száma öt és harmincöt között van megválasztva, mindenkor természetesen a plazmaindukciós kemence energiaparamétereit, például a hatásfokát és a teljesítményét kell figyelembe venni. ^v

A 2 olvasztótégely 3 szelvényei természetesen más áramvezető anyagból is képezhetők, lehetnek például grafitból vagy fémből.

A 3 szelvények egymáshoz képest célszerűen magnezitből álló 6 villamos szigetelőréteggel vannak szigetelve, amelyek egyrészt tehát a 3 szelvények között vannak, de a 3 szelvényeknek a 2 olvasztótégely belső felülete felé mutató felületén is elhelyezhetők, felvihetők az 5 alaplemezre, vagy a 3 szelvények homlokfelületeire is. A 6 villamos szigetelőréteg vastagsága minden esetben az alkalmazott szigetelőanyagtól, illetőleg a villamos előírásoktól függ. Ez a β villamos szigetelőréteg lehet például ΑΙζΟΐ, amely adott esetben vákuumgózölögtetéssel is felvihető.

A plazmaindukciós kemence magába foglalja még az egyenárammal működtetett 7 plazmatront is. Ez a 7 plazmatron a 2 olvasztótégely 8 fedelére van felszerelve, és a 10 iv segítségével hevíti és olvasztja meg a 9 töltetet. A 8 fedél belső felülete 11 béléstesttel van ellátva. A 2 olvasztótégely 3 szelvényeinek a közelében lévő szegmens alakú 12 részek nincsenek szigetelve. Ez a 12 rész a 4 olvadékhoz vezeti az áramot, amely 4 olvadékon keresztül záródik a 7 plazmatronnak az áramköre.

Az 1. és 2. ábrán látható példakénti kiviteli-alaknál a 2 olvasztótégelynek az a 3 szelvénye, amelyet a 12 rész határol, van a 7 plazmatron áramkörére csatlakoztatva. A 7 plazmatron 10 ivében az áramirány megegyezik a 3 szelvényben folyó áram irányával, ahogyan ezt az 1. ábrán a nyilak is mutatják. A 7 plazmatron 13 és 14 csatlakozóval van ellátva az áramnak a bevezetésére, illetőleg a 7 plazmatronnak az áramforrásra való csatlakoztatására, amely a példakénti kiviteli alaknál egyenfeszültségforráa.

Feszültségforrásként természetesen váltakozó feszültségű feszültségforrás is alkalmazható. Ha egyenáramú plazmatront alkalmazunk, akkor ez megfelelő egyenirányítón keresztül csatlakoztatható a váltakozó feszültségű feszültségforrásra. Váltakozó feszültségű plazmatron esetében csak váltakozó feszültségű ' feszültségforrás használható. Egyetlen váltakozó feszültségű feszültségforrás esetén az induktornak adott esetben külön feszültségforrásra van szüksége.

Az egyik 13 csatlakozó a példakénti kiviteli alaknál a 2 olvasztótégely 5 alaplemezére van elhelyezve, míg a másik 14 csatlakozó a 3 szelvény felső részén lévő 15 csatlakozóhoz van ' kapcsolva, mig a másik 16

HU 200405 Β csatlakozó, amely a 3 szelvény alsó részénél található szintén a 7 plazmatronnal van őszszekapcsolva.

A 3. ábrán egy olyan példakénti kiviteli alak látható, ahol a 3 szelvény oly módon van a 7 plazmatronra csatlakoztatva, hogy a 3 szelvényben az áramirény a 7 plazmatron 10 ivében folyó áram irányával ellentétes irányú. Ebben az esetben a 15 csatlakozó a 13 csatlakozóra és a 7 plazmatron a 14 csatlakozóra van kötve. A 2 olvasztótégely 5 alaplemezen 6 villamos szigetelőréteggel ebben az esetben teljes egészében be van vonva, míg a 3 szelvény belső felületének egy 17 része, amely a 7 plazmatron ál-amkóréhez van csatlakoztatva, szigetelésmentes, és ez szolgál a 4 olvadékhoz az áram bevezetésére.

A 4. ábrán a plazmaindukciós kemencének egy olyan kiviteli alakja látható, amely tartalmazza a 18 olvasztótégelyt, amely szintén önmagáhan ismert 19 induktort fogja körül, és a 18 olvasztótégely tizenkét 20 szelvényből állóan van kiképezve, ez az 5. ábrán nagyon jól megfigyelhető, amelyek hűtött olvasztótégellyel vannak összekapcsolva. Mindegyik 20 szelvény magába foglal egy fémet, például rezet, és el van látva 21 csatornával, amelyben a hűtőközeg például víz, gáz, kriogén folyadék van keringetve.

A 20 szelvények 22 és 23 villamos szigetelőréteggel vannak bevonva, amely lehet például AhOs, amely mindenkor a 18 olvasztótégelynek a belsejére és a szelvények egymás felé forduló felületére van felgözölögtetve, ezáltal biztosítva a 20 szelvények egymástól való villamos szigetelését. A 18 olvasztótégelynek a befelé irányuló felülete szintén ellátható villamos szigetelőréteggel, amely lehet például magnezit vagy alundum.

A 18 olvasztótégely 24 fedele lényegében megegyezik az 1. ábrán bemutatott példakénti kiviteli alak 8 fedelével.

Ahhoz, hogy a 4 olvadéknak a cirkulációját az 1. ábrán bemutatott 1 induktorhoz hasonlóan lehessen a 19 induktorral is biztosítani, hat egymással összekötött 20 szelvényt tartalmaz a példakénti kiviteli alak, ahol minden máeodik van a 7 plazmatron áramkörével oly módon Borosán kapcsolva, hogy a 7 plazmatron 10 ivének az iránya a 20 szelvényekben folyó áram irányával ellentétes legyen. A 20 szelvények felső részében lévő 25 csatlakozók egymással össze vannak kötve és a 13 csatlakozóra vannak az áram bevezetéséhez csatlakoztatva. A 20 szelvények alsó részében lévő 26 csatlakozók a 27 alaplemezzel vannak összekötve. A 27 alaplemezen 28 csatorna van a hűtőközeg cirkulálásához elhelyezve, és a 27 alaplemeznek a 18 olvasztótégely belső fele felé eső felülete 29 villamos szigetelőréteggel van bevonva. Az áramnak a 4 olvadékhoz történő bevezetésére gyűrű alakú, és a 20 szelvényt határoló 30 rész van a 27 alaplemezre szigetelésmentesen kiképezve.

Cl

A 6. ábrán egy olyan példakénti kiviteli alak látható, ahol a 18 olvasztótégely összes 20 szelvénye a 7 plazmatron áramkörére van csatlakoztatva, mégpedig úgy, hogy a 20 szelvényekben lévő áram iránya megegyezik a 10 Ívben folyó áram irányával. Ehhez a 20 szelvények felső részében lévő 31 csatlakozók a 14 csatlakozóval, mig a 20 szelvények alsó részében lévő 32 csatlakozók a plazmatronnal vannak összekapcsolva. A 27 alaplemez teljesen szigetelésmentes, és a 13 csatlakozóra van kötve.

Az elektromágneses térerőnek az F erőhatása a 4 olvadékra a 7, 8a, 8b, 10a, 10b, 12a, 12b ábrákon látható és a nyilak mutatják. A 4 olvadéknak á cirkulációját az 1., 2., X, 4., 5. és 6. ábrákon látható példakénti kiviteli alakokhoz a 7., 9., 11. és 13. ábrákon á zárt 1 vonalak mutatják.

A találmány ezerinti plazmaindukciós kemence működése a következő:

Azt kővetően, hogy a ezilárd 9 töltetet a 2 olvasztótégelybe elhelyeztük, zárjuk a fedelet és a 7 plazmatront a 10 Ívhez' gyújtóóllásba állítjuk. Ezt követően az 1 induktorhoz és a 7 plazmatronhoz feszültséget vezetünk, és a 10 lvet begyújtjuk.

A 7 plazmatron 10 ivének és az 1 induktor elektromágneses terének a hatására a töltet elkezd megolvadni. A 10 iv teljes vastagságában nagyon gyorsan megolvasztja a betétréteget, amely az olvadék felülete és a plazmatron között van,.és ez a hő igen intenzíven továbbhalad a betétben. Ahogy a töltet ’ elkezd egyre jobban megolvadni, a 4 olvadékon a 10 ívnek a hossza egyre rövidebb lesz, és romlanak a 10 ívből a hőátadás paraméterei a 4 olvadék felé. Ezzel egyidejűleg az 1 induktorból a 4 olvadék felé viszont nőnek az energiahozzávezetésnek a paraméterei, azaz jobb lesz az energiabevezetés. Mivel az energiának a fő része a 9 töltet olvasztására szolgál, a 4 olvadéknak a cirkulációja természetes úton létrejön két körben, ami a hőcsere szempontjából nagyon kedvező. Ezt kővetően a 4 olvadék felületén lévő káros kísérő anyagok a 8 fedélben kiképezett furatokon keresztül eltávolithatók, és a salak előre megadott sorrendben a túlhevüló 4 olvadék tetejére vihető.

Ahhoz, hogy a salak a 4 olvadék felületén a 2 olvasztótégelyben teljesen egyenletesen tudjon eloszlani, továbbá egyenletesen tudjon felmelegedni, a 4 olvadéknak & cirkulációját oly módon kell megvalósítani, ahogy a 7. ábrán a zárt 1 görbe mutatja. Ehhez az 1 induktor feszültségét fokozatmentesen kell csökkenteni, vagy pedig a 13 és 14 csatlakozókon a feszültséget kell növelni. Az első esetben ez az 1 induktorban áramcsökkenéssel jár, mig a második esetben a 7 plazmatron áramkörében az áramot növelni kell.

Azáltal, hogy a 3 szelvényekben és a ívben az áramirányok azonosak, az F erőhatás a 4 olvadékban a 7. ábrán látható mó-59

HU 200405 Β dón alakul, és látható az is, hogy ez az F erőhatás a 7 plazmatron felőli oldalon lévó szelvényben kisebb, ami azt eredményezi, hogy a 4 olvadék teljes térfogatában egy vízszintes sík mentén cirkulálni fog. Ebben az esetben a 4 olvadéknak a felületén nem képződik meniszkusz, és lehetővé válik az, hogy folyamatosan vezessük a salakot, amelynek olvadását és felmelegedését ily módon meg is gyorsítjuk, és ez a kemence teljesítményének a növekedéséhez vezet. Ezzel egyidejűleg a 2 olvasztótégelyben lévó 4 olvadék teljes térfogatának a homogenitása is javul. A 2 olvaszötégelynek ez a kiviteli alakja lehetővé teszi, hogy az 1 induktorban vagy pedig a 7 plazmatron 10 ivében fokozatmentes áramváltoztatással biztosítsuk a olvadéknak a cirkulációját függőlegesen és a 4 olvadéknak a cirkulációját vízszintes irányban is kedvezően befolyásoljuk.

Ha nagy . tisztaságú fémet vagy ötvözeteket olvasztunk, abban az esetben többszöri salakképzödéssel, illetve salakmentesitéseel kell számolnunk. A 4. ábrán bemutatott példakénti kiviteli alak - esetében a 2 olvasztótégelyből a salakmentesités meggyorsítható. Ennél a példakénti kiviteli alaknál a 4 olvadéknak a cirkulációját a 9. ábrán lévő zárt 1 vonal mutatja, amely a 4 olvadéknak a 2 olvasztótégely teljes magasságában biztosítja a keveredését. A 7 plazmatron áramkörére csatlakozó 3 szelvény felsó része felöl a 6 villamos szigetelőréteggel bevont szelvényre Fi erőhatás hat, amely a 8a ábrán látható, amely a 4 olvadékra is kifejti hatását, és amely nagyobb mint az az F2 erő, amely a 8b. ábrán látható, és amely a 3 szelvény többi' része felöl fejti ki hatását, mivel a 3 szelvényben az áramok a 10 Ívben folyó áram irányával ellentétes irányúak.

Ha az 1 induktorban és a 7 plazmatronban az áramot folyamatosan változtatjuk, változik az Fi erőhatás aránya az F2 erőhatás arányához képest, és. ez egy olyan cirkulációs módot hoz létre, amelynél a már elhasznált salak a lerakódási helyen a megfelelő eltávolításhoz összegyűlik.

Magas olvadáspontú fémek vagy ötvözetek esetében, például wolframnál a plazmaindukciós kemencét hűtőrendszerrel ellátott olvasztótégellyel képezzük ki. A 19 induktorhoz és a 7 plazmatronhoz ebben az esetben a 20 szelvényekben 21 csatorna, mig a 27 alaplemezben 28 csatorna van a hűtővíz illetőleg hűtőközeg bevezetésére kiképezve, amely hűtés a teljes olvasztási folyamat alatt folyamatosan megy. Azt követően, hogy a induktorhoz és a 7 plazmatronhoz feszültséget vezettünk, a 10 iv begyűjt. A 7 plazmatron áramkörére csatlakozó 20 szelvényeken olyan' áram folyik, amelynek iránya a 7 plazmatron 10 ívében lévő áram irányával ellentétes irányú. Ahogyan a 19 induktor elektromágneses terének a hatására növekszik a 4 olvadékban a megolvasztott anyag, a olvadók annál intenzívebben fog étkeveredni, és a 4 olvadék felülete konvex formát ölt. Ebben az esetben a 4 olvadékon a 10 iv hatására átfolyó áram arra fog törekedni, hogy a 4 olvadék felülete mentén a villamosán szigetelt, és a 7 plazmatron áramköréhez csatlakozó 20 szelvény mentén folyjon. A 4 olvadék felső részében a 10 íven és a 4 olvadékon átfolyó áram hatására- létrejövő elektromágneses térerő hatására olyan áramkomponens jön létre, amely a 18 olvasztótégely 27 alaplemeze felé irányul. Ahogyan közeledünk a 27 alaplemez felé, ennek a komponensnek az aránya csökken. Ezen közeledés függvényében a 4 olvadék középpontja felé a kerület felól irányuló erökomponens, amely hasonló elektromágneses tér hatása alatt jön létre, megnő, és ennek következtében a 4 olvadéknak a 18 olvasztótégely 20 szelvényétől való visszaszorítása is megnő. Ezáltal a hóveszteségek csökkenthetők, és a 3 szelvénynek ’ a 6 villamos szigetelőrétege kedvezőbb körülmények közé kerül, kevésbé fog megsérülni, továbbá megnő a 4 olvadék oszlopmagassága, és igy a 4 olvadéknak az adalékanyagokkal való érintkezési tartománya is megnő, amelynek következtében az adalékanyagok hatásosabban tudnak a 4 olvadékban elkeveredni ée abban feloldódni. A 4 olvadékra kifejtett eredő erőhatás, amelyet F-al· jelöltünk és amely a 10a és 10b ábrán látható, lehetővé teszi, hogy a cirkuláció a

11. ábrán 1 vonallal jelölt kör mentén jöjjön, létre, mégpedig úgy, hogy a 4 olvadék a hozzá adagolandó adalékanyaggal együtt a 10 iv tengelye mentén lefelé mozogjon, ezáltal az adalékanyag olvadási ideje lecsökken, a 4 olvadéknak a homogenitása pedig megnő, és biztosítva van, hogy a 4 olvadók a 18 olvasztótégely teljes magasságában átkeveredjen.

Ά 6. ábrán bemutatott példakénti kiviteli alaknál a 4 olvadéknak az olvasztása és hevítése a 19 induktorhoz vezetett fajlagos teljesítménnyel oly módon növelhető, hogy a 18 olvaezótégely 20 szelvényeiben folyó áram a 7 plazmatron 10 ivében folyó áramiránnyal egybeesik, és a 19 induktor elektromágneses terének az eredő F erőhatása az olvadékra csökkenthető. A 12a és 12b ábrán látható F erő hatására kialakuló cirkuláció, amely a

13. ábrán látható, és amelyet a zárt 1 vonal jelöl, a 19 induktor elektromágneses tere hatására létrejövő cirkulációhoz hasonló, ceak az olvadékban a mozgási sebesség változik meg. Ha ebben a periódusban a 19 induktortól a 4 olvadékhoz vezetett fajlagos teljesítményt megnöveljük, úgy a kemence hatásfoka is meg fog nőni.

A találmány szerinti plazmaindukciós kemence kohászatban használható * elsősorban különféle fémek és ötvözetek olvasztásánál, előnyösen pedig magas olvadáspontú fémeknél és ötvözeteiknél, mint például volfram vagy molibdén bázisú anyagoknál, különösen

-6200405 Β

HU pedig olyan folyamatoknál, amelyeknél igen aktiv és forró salakot is alkalmaznak.

Claims (1)

1. Plazmaindukciós kemence, amely induktort és abban elhelyezett olvasztótégelyt tartalmaz, amelynek oldalfala hengeres és plazmatron van benne, amely az olvasztótégelyen 10 keresztül van az olvasztótégelyben elhelyezett olvadékhoz csatlakoztatva, azzal jellemezve, hogy az olvasztótégely (2, 18) oldalfala függőleges villamos vezető anyagból álló, egymástól szigetelt szelvényekből (3) van ki- 15 képezve, amelyek közül legalább egy a plazmatronnal (7) van úgy sorosan kapcsolva, hogy a plazmatron (7) ivében (10) az áramirány az olvasztótégely (2, 18) szelvényében (20) kialakuló araniiránnyal megegyezik vagy 20 azzal ellentétes irányú.