RU2065413C1

RU2065413C1 - Induction furnace for melting oxide materials

Info

Publication number: RU2065413C1
Authority: RU
Inventors: В.М. Кокотчиков; К.В. Коновалов; А.Ф. Красичков; С.П. Лесков; О.А. Нагорных; А.В. Траутвейн; В.И. Хаустов
Original assignee: Малое научно-техническое предприятие "Лава"
Priority date: 1992-04-20
Filing date: 1992-04-20
Publication date: 1996-08-20

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: induction furnace for melting oxide materials includes inductor with earthing busbar, water-cooled sectionalized metal crucible with discharge hole and discharge section, gas-tight wall installed between inductor and discharge hole of discharge section and made of metal water-cooled pipes with metal oxide applied to then. Interpipe space is filled with water glass. EFFECT: higher efficiency. 3 dwg

Description

Изобретение относится к оборудованию для получения минеральной ваты, в частности, для обеспечения расплавления сырья как однокомпонентного (доменного шлака, минералов из различных горных пород, стеклянного боя или огнеупорных оксидов), так и смеси этих компонентов. The invention relates to equipment for producing mineral wool, in particular, to ensure the melting of raw materials as a one-component (blast furnace slag, minerals from various rocks, glass breakage or refractory oxides), and a mixture of these components.

Известна индукционная печь с холодным тиглем, выполненным из жаропрочной, коррозионностойкой, аустенитной стали и содержащая секционированную плавильную камеру и водяные коллекторы, соединенные с секциями камеры и смонтированными над ними и патрубками подачи и слива охлаждающей воды в их верхней части [1]
Известна конструкция и другой индукционной печи, содержащая индуктор и металлический водоохлаждаемый секционированный тигель прямоугольного сечения с выпускным отверстием в боковой стенке и водоохлаждаемой, металлической перегородкой разделяющей его на плавильную и выпускные зоны.Known induction furnace with a cold crucible made of heat-resistant, corrosion-resistant, austenitic steel and containing a sectioned melting chamber and water collectors connected to the sections of the chamber and mounted above them and pipes for supplying and draining cooling water in their upper part [1]
A known design and another induction furnace containing an inductor and a metal water-cooled sectioned crucible of rectangular cross section with an outlet in the side wall and a water-cooled, metal partition separating it into a melting and outlet zones.

Кроме того, имеется водоохлаждаемая пластина, установленная в вертикальной плоскости, проходящая через центр выпускного отверстия и соединенная с дном тигля и его боковой стенкой [2]
Недостатками обеих вышеупомянутых устройств являются то, что высокотемпературная, электропроводная струя расплава за счет нагрева и ионизации воздуха провоцируют зажигание дуги между струей и индуктором, которая может привести к прогоранию как индуктора, так и водоохлаждаемое стенки тигля, т. е. к возникновению аварийной ситуации. Борьба с этим нежелательным явлением увеличением воздушного зазора за счет параметров индуктора приводит к ухудшению электрических параметров печи из-за увеличения электромагнитных полей рассеивания. А что самое главное, это не исключает полностью возможности загорания дуги, т. к. если по каким-либо причинам резко вытеснить расплав из печи, струя из-за увеличения напора резко отклоняется в сторону индуктора, что и приводит к возникновению дугового разряда.In addition, there is a water-cooled plate mounted in a vertical plane, passing through the center of the outlet and connected to the bottom of the crucible and its side wall [2]
The disadvantages of both of the above devices are that a high-temperature, electrically conductive melt jet due to heating and ionization of air provokes ignition of the arc between the jet and inductor, which can lead to burning of both the inductor and the water-cooled crucible wall, i.e., an emergency situation. The fight against this undesirable phenomenon by increasing the air gap due to the parameters of the inductor leads to a deterioration in the electrical parameters of the furnace due to an increase in the electromagnetic fields of dispersion. And most importantly, this does not completely exclude the possibility of ignition of the arc, because if for some reason the melt is sharply displaced from the furnace, the jet sharply deviates toward the inductor due to the increase in pressure, which leads to the appearance of an arc discharge.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является индукционная печь для плавки тугоплавких оксидных материалов, содержащая индуктор с заземленной шиной и водоохлаждаемый секционированный металлический тигель со сливным отверстием в выпускной секции, а часть выпускной секции, размещенная на уровне нижнего контура сливного отверстия, электрически соединена с индуктором, и расположенную выше сливного отверстия часть выпускной секции соединенную с заземляющей шиной [3]
Недостатком данной печи является то, что это техническое решение нельзя применять для многовитковых индукторов т.е. конструкция очень эффективная для одновитковых индукторов, неприменима для плавки определенных материалов, на определенных генераторах, где по требованиям максимального КПД печи, необходимо применение индукторов с двумя и более количеством витков.The closest in technical essence and the achieved result is an induction furnace for melting refractory oxide materials, containing an inductor with a grounded busbar and a water-cooled sectioned metal crucible with a drain hole in the outlet section, and a part of the outlet section, located at the level of the lower contour of the drain hole, is electrically connected to the inductor, and the part of the outlet section located above the drain hole connected to the grounding bus [3]
The disadvantage of this furnace is that this technical solution cannot be used for multi-turn inductors i.e. the design is very effective for single-coil inductors, not applicable for the melting of certain materials, on certain generators, where according to the requirements of the maximum efficiency of the furnace, it is necessary to use inductors with two or more turns.

Задачей изобретения является повышение надежности работы печи путем полного исключения возможности возникновения дуги между струей и индуктором или тиглем из-за нагрева и ионизации воздушного промежутка высокотемпературной струей расплава, а также уменьшение охлаждение струи расплава. The objective of the invention is to increase the reliability of the furnace by completely eliminating the possibility of an arc between the jet and the inductor or crucible due to heating and ionization of the air gap by the high-temperature melt jet, as well as reducing the cooling of the melt jet.

Поставленная задача достигается тем, что индукционная печь для плавки оксидных материалов, содержащая индуктор, с заземляющей шиной, водоохлаждаемый секционированный металлический тигель со сливным отверстием в выпускной секции, снабжена газоплотной стеной, которая установлена между индуктором и сливным отверстием выпускной секции и выполнена из металлических водоохлаждаемых трубок с нанесенным на них слоем оксида металла, а в зазорах между трубками заполнена жидким стеклом. This object is achieved in that the induction furnace for melting oxide materials containing an inductor with a grounding bus, a water-cooled sectioned metal crucible with a drain hole in the exhaust section, is equipped with a gas-tight wall, which is installed between the inductor and the drain hole of the exhaust section and is made of metal water-cooled tubes coated with a layer of metal oxide, and in the gaps between the tubes is filled with liquid glass.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена индукционная печь для плавки оксидных материалов, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 1. The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows an induction furnace for smelting oxide materials, a general view; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1; in FIG. 3 section BB in FIG. 1.

Печь включает в себя многовитковый индуктор 1 с заземляющей шиной. Индуктор охватывает металлический секционированный водоохлаждаемый тигель 2 с выпускной секцией 3, выполненной из металлических трубок 4, соединенных через коллектор 5. В выпускной секции напротив сливного отверстия 6 установлена стенка 7 из водоохлаждаемых трубок 8 с нанесенным на них слоем 9 оксида металла (окись алюминия, окись магния, окись циркония и окись титана), а промежуток между ними заполнен связующим материалом 10 (жидкое стекло). Между плавильной зоной с плавающей на поверхности шихтой 11 и выпускной зоной установлена водоохлаждаемая перегородка 12. Коллектор 5 представляет собой две несообщающиеся полости, через одну из которых вода поступает в трубки 4 и 8, а через другую вытекает из них. Газоплотная стенка 7 и водоохлаждаемая перегородка 12 это разные элементы устройства. Горизонтальная стенка 7 названа из-за наличия между металлическими трубками 8 связующего 10, выполненного на основе жидкого стекла, что препятствует прохождению газов через стенку 7. The furnace includes a multi-turn inductor 1 with a grounding bus. The inductor covers a metal sectioned water-cooled crucible 2 with an outlet section 3 made of metal tubes 4 connected through a manifold 5. In the outlet section, opposite the drain hole 6, there is a wall 7 of water-cooled tubes 8 with a metal oxide layer 9 deposited on them (alumina, oxide magnesium, zirconium oxide and titanium oxide), and the gap between them is filled with a binder material 10 (water glass). A water-cooled partition 12 is installed between the melting zone with a charge 11 floating on the surface and the outlet zone. The collector 5 consists of two non-communicating cavities, through one of which water enters the tubes 4 and 8, and flows through the other. The gas tight wall 7 and the water-cooled partition 12 are different elements of the device. The horizontal wall 7 is named due to the presence between the metal tubes 8 of a binder 10 made on the basis of liquid glass, which prevents the passage of gases through the wall 7.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Одним из известных способов выполняется стартовый разогрев первоначального неэлектропроводного материала (шихты 11). По мере увеличения объема расплава доводят его уровень до сливного отверстия 6. Стартовый разогрев и наплавление ванны закончены. В рабочем режиме шихта 11 подается в плавильное пространство печи по возможности равномерно по зеркалу расплава. One of the known methods is the starting heating of the initial non-conductive material (charge 11). As the volume of the melt increases, its level is brought to the drain hole 6. Starting heating and deposition of the bath is completed. In operating mode, the charge 11 is fed into the melting space of the furnace as evenly as possible over the melt mirror.

По мере плавления расплав поступает под перегородкой 12 в выпускную зону печи, где переполняя уровень через выпускное отверстие 6 расплав сливается на дальнейшую переработку. При резком увеличении количества подаваемой шихты 11 за счет резкого увеличения количества расплава может произойти выплеск струи. Но в данной ситуации конструктивные особенности печи не позволяют возникнуть дуге между индуктором и расплавленной струей из-за наличия газоплотной стенки 7. ЫЫЫ2 As it melts, the melt flows under the baffle 12 into the outlet zone of the furnace, where, overflowing the level through the outlet 6, the melt merges for further processing. With a sharp increase in the number of feed mixture 11 due to a sharp increase in the amount of melt, a jet splash may occur. But in this situation, the design features of the furnace do not allow an arc to arise between the inductor and the molten jet due to the presence of a gas-tight wall 7. NL2

Claims

An induction furnace for melting oxide materials, including an inductor with a grounding bus, a water-cooled sectioned metal crucible with a drain hole in the exhaust section, characterized in that the furnace is equipped with a gas tight wall, which is installed between the inductor and the drain hole of the exhaust section and is made of metal water-cooled tubes with a coating on them a layer of metal oxide, and in the gaps between the tubes is filled with liquid glass.