RU2157795C1 - Method and apparatus for preparing melt silicate - Google Patents
Method and apparatus for preparing melt silicate Download PDFInfo
- Publication number
- RU2157795C1 RU2157795C1 RU99107535A RU99107535A RU2157795C1 RU 2157795 C1 RU2157795 C1 RU 2157795C1 RU 99107535 A RU99107535 A RU 99107535A RU 99107535 A RU99107535 A RU 99107535A RU 2157795 C1 RU2157795 C1 RU 2157795C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- crucible
- charge
- melt
- melting
- inductor
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B5/00—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
- C03B5/16—Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
- C03B5/26—Outlets, e.g. drains, siphons; Overflows, e.g. for supplying the float tank, tweels
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B5/00—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
- C03B5/02—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture in electric furnaces, e.g. by dielectric heating
- C03B5/021—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture in electric furnaces, e.g. by dielectric heating by induction heating
Abstract
Description
Изобретение относится к области производства строительных и теплоизоляционных материалов, в частности к процессам получения волокнистых утеплителей из расплавов горных пород, промышленных и бытовых стеклоотходов, и может найти применение преимущественно в частном предпринимательстве. The invention relates to the field of production of building and heat-insulating materials, in particular to processes for producing fibrous heaters from rock melts, industrial and household glass waste, and can find application mainly in private enterprise.
Известен способ плавления металла под мелкосерийное литье в индукционных печах с частотой 2400 Гц. Этот способ относится к экологически чистым процессам нагрева, осуществляемым за счет рассеивания мощности электромагнитного поля в токопроводящей шихте - металле. A known method of melting metal for small batch casting in induction furnaces with a frequency of 2400 Hz. This method relates to environmentally friendly heating processes, carried out by dissipating the power of the electromagnetic field in a conductive charge - metal.
Устройство, в котором реализуется известный способ, состоит из немагнитного корпуса, в котором закреплен керамический жаростойкий тигель, вокруг тигля коаксиально стенкам установлен многовитковый индуктор из медной трубки, соединенный с высокочастотными конденсаторами и генератором электромагнитных колебаний. Плавильные печи этого типа оснащены глуходонными тиглями и представляют собой конструкцию с опрокидной ванной, со сливом расплава через край. Эти печи рассчитаны на разовые плавки с технологически завершенными циклами, с перезарядкой ванны при отключенном электропитании /1/. The device in which the known method is implemented consists of a non-magnetic case in which a ceramic heat-resistant crucible is fixed, a multi-turn inductor from a copper tube connected to high-frequency capacitors and an electromagnetic oscillation generator is mounted around the crucible coaxially to the walls. Melting furnaces of this type are equipped with deaf crucibles and are of a design with a tipping bath, with the melt draining over the edge. These furnaces are designed for one-time swimming trunks with technologically complete cycles, with recharging the bath with the power off / 1 /.
Недостатками известных технических решений являются - невозможность сквозного проплава шихты с непрерывной загрузкой и выдачей расплава, а также непригодность для плавления неметаллов, в частности силикатов. The disadvantages of the known technical solutions are the impossibility of through melt the mixture with continuous loading and delivery of the melt, as well as unsuitability for melting non-metals, in particular silicates.
Известны также способ и устройство для плавления цветных металлов, плавка которых (из-за малого удельного сопротивления) в керамических тиглях с индукционным нагревом, по аналогии с черными металлами, энергетически невыгодна. Для увеличения электрического КПД плавки цветных металлов в описанном выше аналоге взамен керамического тигля применен графитовый тигель. Если толщина стенки тигля достаточно велика, то большая часть энергии электромагнитного поля выделяется не в шихте, а в графитовом тигле /1/. Тепло расплавленному металлу передается от стенок тигля главным образом теплопроводностью. Таким образом, графитовый тигель в процессе плавления цветных металлов выполняет роль нагревателя или теплообменного тела, при контакте с которым способны плавиться не только проводящие, но и непроводящие электричества материалы, например, стекла и силикаты из числа горных пород. There is also a known method and device for melting non-ferrous metals, the melting of which (due to low resistivity) in ceramic crucibles with induction heating, by analogy with ferrous metals, is energetically disadvantageous. To increase the electrical efficiency of non-ferrous metal smelting, the graphite crucible was used instead of the ceramic crucible in the analog described above. If the wall thickness of the crucible is large enough, then most of the energy of the electromagnetic field is released not in the charge, but in the graphite crucible / 1 /. Heat is transferred to the molten metal from the crucible walls mainly by thermal conductivity. Thus, the graphite crucible in the process of melting non-ferrous metals acts as a heater or heat exchange body, upon contact with which not only conductive, but also non-conductive electricity materials, for example, rocks and silicates from the rocks, can melt.
Графит, помещенный в электромагнитное поле с достаточно высокой частотой, можно нагреть до 2000oC и выше. Однако недостатком графитовых нагревателей является их быстрая окисляемость в открытой среде после 600oC.Graphite placed in an electromagnetic field with a sufficiently high frequency can be heated up to 2000 o C and higher. However, the disadvantage of graphite heaters is their rapid oxidation in an open environment after 600 o C.
Как показывают опытные плавки, плавление силикатов в графитовом открытом тигле проходит очень бурно, с обильным выделением газов и выбросами расплава, что объясняется высокой восстановительной активностью углерода при высоких температурах и накоплением в плавильной полости окиси углерода до взрывообразующих концентраций. As experimental melts show, the melting of silicates in a graphite open crucible proceeds very rapidly, with abundant gas evolution and melt emissions, which is explained by the high reducing activity of carbon at high temperatures and the accumulation of carbon monoxide in the melting cavity to explosive concentrations.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению прототипом по технической сути и достигаемому результату является способ варки стекла в теплообменном стальном тигле путем контакта пихты с нагретыми стенками - по аналогии с плавлением цветных металлов в графитовом тигле. Предварительный развар стекломассы проводят в открытом тигле, а окончательную высокотемпературную доводку - атмосфере инертного газа. Процесс стекловарения - периодический, длительность одного цикла занимает от 7 до 10 часов. Выдача расплава осуществляется с опорожнением всей ванны через донное отверстие. Максимальная температура нагрева печи - 1450oC.The closest to the proposed invention a prototype in technical essence and the achieved result is a method of glass melting in a heat-exchange steel crucible by contact of fir with heated walls - by analogy with the melting of non-ferrous metals in a graphite crucible. The preliminary melting of the glass melt is carried out in an open crucible, and the final high-temperature lapping is carried out in an inert gas atmosphere. The glass melting process is periodic, the duration of one cycle takes from 7 to 10 hours. The melt is discharged by emptying the entire bath through the bottom opening. The maximum heating temperature of the furnace is 1450 o C.
Устройство для осуществления этого способа - индукционная плавильная печь, содержит стальной тигель со сферическим днищем, в центре которого выполнено сливное отверстие, вокруг тигля соосно с ним установлен многовитковый цилиндрический индуктор, нижние витки индуктора расположены эквидистантно днищу тигля. Пространство между тиглем и индуктором заполнено теплоизоляционным материалом, сливное отверстие переходит в выпускной канал, вокруг которого установлен вспомогательный индуктор, служащий для расплавления шлаковой пробки, образованной при выпуске расплава от предыдущей плавки, пространство между индуктором и каналом также заполнено тепловой изоляцией. Полезная емкость тигля 50 литров, диаметр 360 мм, диаметр сливного отверстия 28 мм, внутренний диаметр цилиндрической части тигля 420 мм, диаметр дополнительного индуктора на уровне сливного отверстия - 250 мм. Электропитание основного и дополнительного индукторов осуществляется от индивидуальных источников питания с частотой 2400 Гц, мощностью, соответственно, 100 и 50 кВт /2/. A device for implementing this method is an induction melting furnace, contains a steel crucible with a spherical bottom, in the center of which a drain hole is made, a multi-turn cylindrical inductor is installed coaxially with it, the lower turns of the inductor are located equidistant to the bottom of the crucible. The space between the crucible and the inductor is filled with heat-insulating material, the drain hole passes into the exhaust channel, around which an auxiliary inductor is installed, which serves to melt the slag plug formed when the melt was discharged from the previous heat, the space between the inductor and the channel is also filled with thermal insulation. The useful capacity of the crucible is 50 liters, the diameter is 360 mm, the diameter of the drain hole is 28 mm, the inner diameter of the cylindrical part of the crucible is 420 mm, the diameter of the additional inductor at the level of the drain hole is 250 mm. Power supply of the main and additional inductors is carried out from individual power sources with a frequency of 2400 Hz, with a capacity of, respectively, 100 and 50 kW / 2 /.
Общим недостатком, присущим всем рассмотренным типам тигельных индукционных печей, является их неприспособленность к работе в режиме непрерывной выдачи расплава. Другим серьезным недостатком, связанным с особенностью индукционного нагрева, является наличие в жидкой ванне мощных электродинамических возмущений и конвективной вертикально замкнутой циркуляции с образованием по оси тигля гидравлической воронки, которая увлекает загружаемую шихту на дно, препятствуя тем самым донной выдаче до полного проплава всего объема ванны. И, наконец, необходимо упомянуть еще об одном недостатке - о совмещении местоположения зоны охлаждения индуктора и зоны интенсивного нагрева тигля, что в равной степени снижает эффективность охлаждения индуктора и эффективность нагрева тигля. A common drawback inherent in all considered types of crucible induction furnaces is their inability to work in the mode of continuous melt delivery. Another serious drawback associated with the peculiarity of induction heating is the presence of powerful electrodynamic disturbances in the liquid bath and convective vertically closed circulation with the formation of a hydraulic funnel along the crucible axis, which entrains the charge being loaded to the bottom, thereby preventing bottom discharge to the full melt of the entire bath volume. And finally, it is necessary to mention another drawback - the combination of the location of the cooling zone of the inductor and the zone of intense heating of the crucible, which equally reduces the cooling efficiency of the inductor and the heating efficiency of the crucible.
Технической задачей предлагаемого изобретения является плавление силикатной шихты в индукционной печи с проводящим теплообменным тиглем в сбалансированном процессе загрузки шихты и непрерывной выдачи расплава. The technical task of the invention is the melting of a silicate charge in an induction furnace with a conductive heat transfer crucible in a balanced process of loading the charge and the continuous issuance of the melt.
Поставленная задача решается тем, что в способе получения силикатного расплава путем контакта шихты с теплообменным тиглем, нагреваемым в индукционном электромагнитном поле, выдачи расплава, нагрев теплообменного тигля осуществляется в диапазоне частот 1 - 66,0 кГц, причем расплав по мере образования непрерывно подают через дренажные каналы на выработку в виде струи с расчетным дебитом. The problem is solved in that in the method of producing a silicate melt by contacting the charge with a heat transfer crucible heated in an induction electromagnetic field, dispensing the melt, heating the heat transfer crucible is carried out in the frequency range 1 - 66.0 kHz, and the melt is continuously fed through drainage tubes as it is formed channels for production in the form of a jet with an estimated flow rate.
В устройстве для осуществления предлагаемого способа получения силикатного расплава, содержащем индукционную печь, состоящую из немагнитного корпуса, плавильной ванны в виде электропроводного жаростойкого тигля с донной фильерой для выдачи расплава, медного охватывающего тигель индуктора, подключенного к источнику электропитания, шихтового бункера с дозатором загрузки, плавильная ванна размещена между индуктором и тиглем в виде кольцевой полости, у которой стенками по внешней и внутренней образующим являются водоохлаждаемый индуктор и нагреваемый электромагнитным полем тигель, причем в стенке тигля выполнены дренажные каналы для подачи расплава внутрь к выработочной фильере. Большой и малый диаметры кольцевой полости соотносятся между собой как Д/д: 1,45 - 6,0. При этом тигель со стороны загрузки шихты по крайней мере на четверть своей высоты выполнен монолитным и разъемным с полой частью, а полая часть тигля и его днище выполнены разъемными с уплотненным сопряжением. Согласно изобретению тигель выполнен из смеси графита и карбида кремния при соотношении компонентов, %: 10 - 90...90 - 10. Кроме того, бункер для шихты с внутренней стороны зафутерован огнеупором, снабжен газовой горелкой и дымоотводом. In a device for implementing the proposed method for producing a silicate melt containing an induction furnace, consisting of a non-magnetic body, a melting bath in the form of an electrically conductive heat-resistant crucible with a bottom die for melt dispensing, a copper inductor enclosing a crucible connected to a power source, a charge hopper with a loading batcher, a melting the bath is placed between the inductor and the crucible in the form of an annular cavity, in which the walls along the external and internal generators are a water-cooled inductor Op electromagnetic field and heated crucible, the crucible being formed in the wall of the drainage channels for supplying melt into the forehearth to the bushing. Large and small diameters of the annular cavity are related to each other as D / d: 1.45 - 6.0. In this case, the crucible from the charge loading side is made at least a quarter of its height monolithic and detachable with a hollow part, and the hollow part of the crucible and its bottom are made detachable with sealed mating. According to the invention, the crucible is made of a mixture of graphite and silicon carbide with a ratio of components,%: 10 - 90 ... 90 - 10. In addition, the bunker for the charge from the inside is lined with refractory, equipped with a gas burner and chimney.
На фиг. 1 схематично изображен общий вид предлагаемого устройства; на фиг. 2 - дана иллюстрация тепловых потоков от греющей поверхности тигля к шихте: а) - в прототипе, б) - в предлагаемом устройстве; на фиг. 3 - приведены варианты теплообменных тел при тонкостенном тигле; на фиг. 4 - изображенs схемы конвективных и электродинамических потоков стекломассы в глуходонном тигле; на фиг. 5 - технологический процесс по предлагаемому способу получения силикатного расплава. In FIG. 1 schematically shows a General view of the proposed device; in FIG. 2 - an illustration of heat flows from the heating surface of the crucible to the mixture: a) in the prototype, b) in the proposed device; in FIG. 3 - shows the options for heat exchange bodies with a thin-walled crucible; in FIG. 4 - schematic diagrams of convective and electrodynamic flows of glass melt in a deep-sea crucible; in FIG. 5 - technological process according to the proposed method for producing silicate melt.
Устройство, показанное на фиг. 1, содержит корпус 1, изготовленный из немагнитных материалов, например из силумина или немагнитной стали, теплообменный 2 тигель, выполненный из композиционных материалов па основе углерода и карбида кремния, других проводящих материалов, в том числе металлокерамики, молибдена, вольфрама и др. в различных сочетаниях и комбинациях, дренажные с малым проходным сечением 3 каналы, выполненные в стенке тигля 2, выработочную донную фильеру 4 с расчетным диаметром на требуемую производительность, многовитковый водоохлаждаемый медный индуктор 5, тепловую жаростойкую изоляцию индуктора 6, кольцевую размещенную между индуктором 5 и тиглем 2 плавильную 7 ванну, водяной размещенный под тиглем 2 холодильник 8, аварийный 9 шлакоприемник с ограждающим 10 бортом, металлический бункер 11, футерованный огнеупором 12 и снабженный газовой 13 горелкой и дымоотводным 14 каналом. Кроме того, как варианты исполнены, в состав устройства входят теплообменные 15 тела, монолитные, полые, составные, фасонные различной геометрии, сочетания и вариантов расположения в плавильной ванне для увеличения мощности нагрева. The device shown in FIG. 1, comprises a
Осуществление предлагаемого способа может быть пояснено на следующем примере. Шихту, например, отходы стеклопроизводства с усредненным хим. составом, %: SiO2 69,0; Al2O3 - 2,0; CaO - 7,0; MgO - 3,8; Ca2O - 18,0; Fe2O3 - 0,2 дробят с отсевом до крупности не более 2 мм и загружают в индукционную с теплообменным тиглем печь. После загрузки печь включают и начинают разогрев тигля на частоте 2400 Гц. При достижении температуры 1380 - 1400oC шихта, контактирующая со стенкой тигля начинает плавиться, достигает жидкотекучести и через дренажные каналы и донную фильеру выдается на переработку в виде открытопадающей струи. Проходное сечение фильеры рассчитывается с учетом требуемой производительности и скорости плавления шихты. Шихта в предлагаемом техническом решении контактирует не с внутренней (как в прототипе), а с внешней наиболее перегретой стенкой тигля. Нерасплавившиеся частицы шихты отфильтровываются дренажными каналами при перетоке расплава внутрь тигля.The implementation of the proposed method can be illustrated by the following example. The mixture, for example, glass waste with an average chemical. composition,%: SiO 2 69.0; Al 2 O 3 - 2.0; CaO - 7.0; MgO - 3.8; Ca 2 O - 18.0; Fe 2 O 3 - 0.2 is crushed with a screening to a particle size of not more than 2 mm and loaded into an induction furnace with a heat transfer crucible. After loading, the furnace is turned on and the crucible is heated up at a frequency of 2400 Hz. When the temperature reaches 1380 - 1400 o C, the charge in contact with the crucible wall begins to melt, reaches fluidity, and through the drainage channels and the bottom die is given for processing in the form of an open jet. The bore of the die is calculated taking into account the required performance and the melting rate of the charge. The mixture in the proposed technical solution is not in contact with the inner (as in the prototype), but with the outer most overheated wall of the crucible. Unmelted particles of the mixture are filtered by drainage channels during melt flow into the crucible.
Индукционный нагрев проводящих тел происходит с поверхности, обращенной навстречу электромагнитной волне, что является специфической особенностью этого вида нагрева, имеющего название явления "поверхностного эффекта". Проявление "поверхностного эффекта" настолько локально и мощно, что позволяет оплавить металлическую холодную в целом деталь. Расчеты показали, что при индукционном нагреве в поверхностном слое выделяется до 86,5% всей энергии, которую несет электромагнитная волна /3/. Induction heating of conductive bodies occurs from the surface facing the electromagnetic wave, which is a specific feature of this type of heating, called the phenomenon of "surface effect". The manifestation of the “surface effect” is so local and powerful that it allows melt the metal part, cold as a whole. Calculations showed that during induction heating in the surface layer up to 86.5% of all energy carried by an electromagnetic wave / 3 / is released.
Наиболее ощутимо проявление поверхностного эффекта при нагреве теплообменного тела, теплопроводность которого значительно ниже, чем у металла, в частности графита. При нагреве графитового тигля происходит замедленный отвод тепла от нагреваемой внешней стенки - к внутренней, и далее к шихте, нагрев ведется с малым КПД. Для улучшения энергетики нагрева, загрузку шихты в предлагаемом изобретении осуществляют не в полость тигля, как в типовых стандартных печах, а по внешней стороне тигля в зону максимального тепловыделения. Такая технологическая и конструктивная коррекция типового решения существенно повышает термический КПД плавления. При этом разводятся зоны "антогонисты": нагрева-охлаждения тигля и индуктора. В прототипе, как уже отмечалось, обе зоны совмещены в узком промежутке. The most noticeable manifestation of the surface effect when heating a heat-exchange body, whose thermal conductivity is much lower than that of a metal, in particular graphite. When heating a graphite crucible, there is a slow heat removal from the heated external wall - to the internal, and then to the charge, heating is carried out with low efficiency. To improve the heating energy, the charge in the present invention is carried out not in the crucible cavity, as in standard standard furnaces, but on the outside of the crucible in the zone of maximum heat release. Such technological and constructive correction of a typical solution significantly increases the thermal efficiency of melting. In this case, the zones of "antagonists" are bred: heating and cooling the crucible and inductor. In the prototype, as already noted, both zones are combined in a narrow gap.
Индукционная тигельная печь для плавления силикатов, выполненная в соответствии с предложенным техническим решением - менее энергоемка, обладает меньшей тепловой инерцией. Предлагаемый вариант при холодном старте выходит на рабочий режим с выдачей расплава за 30 - 45 мин. В предлагаемом устройстве тигель полностью закрыт стекломассой от окисления, срок службы тигля существенно увеличен. Однако главное преимущество предложенного решения - способность печи к плавке силикатной шихты с непрерывной устойчивой выдачей расплава. Induction crucible furnace for the melting of silicates, made in accordance with the proposed technical solution - less energy intensive, has less thermal inertia. The proposed option with a cold start goes into operation with the issuance of the melt in 30 - 45 minutes In the proposed device, the crucible is completely closed by the molten glass from oxidation, the service life of the crucible is significantly increased. However, the main advantage of the proposed solution is the ability of the furnace to melt a silicate mixture with continuous stable melt delivery.
При изготовлении плавильного тигля в состав графитовой массы введен карбид кремния, при соотношениях компонентов C/SiC в пределах, соответственно, %: 10-90. . .90-10, что позволяет снизить реакционную способность углерода, сохраняя при этом его уникальную конструкционную стойкость при высоких температурах. Тигель может быть изготовлен как из порошковых композиций, так и из смеси порошка и углеродных волокон, а также в виде готовых изделий, вытачиваемых на токарном станке из электродов к дуговым печам с последующим силицированием в парах кремния. In the manufacture of the melting crucible, silicon carbide was introduced into the composition of the graphite mass, with the C / SiC component ratios in the range, respectively,%: 10-90. . .90-10, which reduces the reactivity of carbon, while maintaining its unique structural resistance at high temperatures. The crucible can be made both from powder compositions and from a mixture of powder and carbon fibers, as well as in the form of finished products, turned on a lathe from electrodes to arc furnaces, followed by siliconization in silicon vapors.
Величины соотношений углерода и кремния при изготовлении тигля или его составных элементов выбирают с учетом конкретного химического состава проплавляемой шихты. Для плавки горных пород, содержащих до 20% окислов железа, содержание карбида кремния должно быть максимальным; для плавления безжелезистых стекол - может быть использован чистый малозольный графит. The values of the ratios of carbon and silicon in the manufacture of the crucible or its constituent elements are selected taking into account the specific chemical composition of the melted charge. For melting rocks containing up to 20% iron oxides, the content of silicon carbide should be maximum; for melting iron-free glasses - pure low-ash graphite can be used.
Проведенными исследованиями был установлен диапазон частот электромагнитного поля, наиболее эффективный в нагреве графитовых и графито-карбидкремниевых теплообменных тел, который определен в пределах 1,0 - 66,0 кГц. При этом было установлено, что за нижним пределом диапазона (1 кГц) время нагрева графитового тигля увеличивается более, чем в два раза, а максимально достижимая температура расплава не превышает 1200oC. Оптимальными частотами следует считать 2400 - 4000 Гц. Более высокие частоты для промышленного использования усложняют и удорожают эксплуатацию. При этом было отмечено, что на частоте 66,0 кГц происходит прямой разогрев стекломассы вихревыми токами. По-видимому, частота 66,0 кГц является пороговой. При частотах выше 66,0 кГц кольцевая ванна, заполненная расплавом, сама становится способной поглощать и рассеивать энергию электромагнитных волн, блокируя нагрев тигля.The studies established the frequency range of the electromagnetic field, the most effective in heating graphite and graphite-silicon carbide heat exchangers, which is determined in the range of 1.0 - 66.0 kHz. It was found that beyond the lower limit of the range (1 kHz), the heating time of the graphite crucible is more than doubled, and the maximum achievable melt temperature does not exceed 1200 o C. The optimal frequencies should be considered 2400 - 4000 Hz. Higher frequencies for industrial use complicate and costly operation. It was noted that at a frequency of 66.0 kHz there is a direct heating of the glass melt by eddy currents. The frequency of 66.0 kHz appears to be threshold. At frequencies above 66.0 kHz, the annular bath filled with the melt itself becomes capable of absorbing and dissipating the energy of electromagnetic waves, blocking the heating of the crucible.
По п. 3. Большой и малый диаметры кольцевой ванны соотносятся между собой (Д/д) в интервале 1,45 - 6,0. According to p. 3. The large and small diameters of the annular bath are interconnected (D / d) in the range of 1.45 - 6.0.
При Д/д менее 1,45:
недопустимо малый зазор между индуктором и нагреваемым теплообменным тиглем. Затруднена загрузка ванны шихтой. Снижается стабильность плавления и выдача расплава. Перегревается расплав. Интенсивный размыв футеровки тигля (наружной стенки ванны).With d / d less than 1.45:
unacceptably small clearance between the inductor and the heated heat transfer crucible. The loading of the bath with the charge is difficult. Reduces the stability of melting and the release of the melt. The melt is overheating. Intensive erosion of the lining of the crucible (outer wall of the bath).
При Д/д более 6,0:
индуктор слишком удаляется от объекта нагрева. Недостаточный захват электромагнитным полем стенок тигля. Снижается скорость плавления и температура расплава.When d / d more than 6.0:
the inductor is too far from the heating object. Insufficient electromagnetic field capture of the crucible walls. Melting rate and melt temperature are reduced.
Результаты проведенных исследований показали, что для горных пород, содержащих в своем составе большое количество плавней, способствующих высокой жидкотекучести, оптимальным считается размер кольцевой ванны с Д/д 1,8 - 2,0. Для стеклобоя - 2,5 - 4,5
По п. 4. Тигель со стороны загрузки по крайней мере на четверть своей высоты выполнен монолитным и разъемным с полой частью.The results of the studies showed that for rocks containing a large number of fins, contributing to high fluidity, the size of an annular bath with a d / d of 1.8 - 2.0 is considered optimal. For cullet - 2.5 - 4.5
According to paragraph 4. The crucible from the loading side at least a quarter of its height is made monolithic and detachable with a hollow part.
Этим техническим решением решаются две задачи:
1) упрощается изготовление тигля; исключается попадание шихты в полость;
2) увеличивается срок службы, в частности за счет изготовления монолитной части из атмосферостойких углеродосодержащих композитов, причем верхняя часть тигля может быть заменена по мере износа без расхолаживания тигля.This technical solution solves two problems:
1) the manufacture of the crucible is simplified; the ingress of the charge into the cavity is excluded;
2) the service life is increased, in particular due to the manufacture of a monolithic part from weather-resistant carbon-containing composites, and the upper part of the crucible can be replaced as it wears without crucifying the crucible.
По п.5. Полая часть тигля и его днище выполнены раздельными, с уплотненным сопряжением. According to
В этом пункте решаются задачи во много сходные с п. 4. This paragraph solves problems in many ways similar to paragraph 4.
По п. 6. Теплообменные тела выполнены из смеси графита и карбида кремния. According to claim 6. Heat transfer bodies are made of a mixture of graphite and silicon carbide.
Смысл этого пункта подробно разъяснен выше. Однако целесообразно к вышесказанному добавить ссылку на патент РФ N 2058964, кл. C 04 B 35/52, C 04 B 35/80, опубл. 1996, 04.27. Способ получения композиционного материала на основе углеродного волокна и карбида кремния. The meaning of this paragraph is explained in detail above. However, it is advisable to add the above to the RF patent N 2058964, cl. C 04 B 35/52, C 04 B 35/80, publ. 1996, 04.27. A method of obtaining a composite material based on carbon fiber and silicon carbide.
Сущность изобретения: углеродную заготовку для последующего силицирования изготавливают из двух слоев: основной слой содержит углеродные волокна с пониженной реакционной способностью к кремнию, а поверхностный слой - с предельно высокой. Способ обеспечивает за счет поверхностного карбидкремниевого слоя повышение окислительной стойкости всего материала при высоких температурах в 100 раз. The inventive carbon preform for subsequent silicification is made of two layers: the main layer contains carbon fibers with reduced reactivity to silicon, and the surface layer is extremely high. The method provides due to the surface silicon carbide layer an increase in the oxidative stability of the entire material at high temperatures by a factor of 100.
По п. 7. Бункер для шихты с внутренней стороны зафутерован огнеупором, снабжен газовой горелкой и дымоотводом. According to paragraph 7. The bunker for the charge from the inside is lined with refractory, equipped with a gas burner and chimney.
Совмещенное вертикальное положение печи и бункера загрузки выполнено с целью максимального использования конвективного тепла плавильной ванны для подсушки и предварительного подогрева шихты, что существенно сокращает время плавления. Газовая горелка дает возможность декарбонизировать шихту перед загрузкой и сделать процесс плавления более спокойным, снизить ценообразование и зашлаковывание в загрузочном проеме. The combined vertical position of the furnace and the loading hopper is made in order to maximize the use of convective heat of the melting bath for drying and preheating the charge, which significantly reduces the melting time. The gas burner makes it possible to decarbonize the mixture before loading and make the melting process more relaxed, reduce pricing and slagging in the loading opening.
В основе предложенного способа контактного плавления силикатной шихты лежит весьма эффективный с точки зрения теплообмена вид плавления, известный как "плавление в тонком слое", в котором максимально использована основная составляющая нагрева - лучистое тепло. При "кучевой" загрузке отношение внешней поверхности введенной пихты к поверхности массы, т.е. к сумме поверхностей всех частиц шихты, ничтожно мало. Поэтому ни с точки зрения тепловой, ни с точки зрения физико-химической, объемная загрузка или плавление в "кучах" не оправдывает себя. The proposed method of contact melting of a silicate charge is based on a very effective type of melting from the point of view of heat transfer, known as "thin-layer melting", in which the main component of heating, radiant heat, is used to the maximum. With a cumulus loading, the ratio of the external surface of the introduced fir to the surface of the mass, i.e. to the sum of the surfaces of all particles of the charge, is negligible. Therefore, neither from the point of view of heat, nor from the point of view of physico-chemical, volumetric loading or melting in the heaps does not justify itself.
Исследования показывают, что две равные по весу порции шихты, но одна сформированная "кучей", а другая - распределенная по нагретой поверхности тонким слоем, достигают температуру жидкотекучего состояния соответственно за полтора часа, а другая - за минуту с небольшим /4/. Studies show that two equal-weight batches of the mixture, but one formed by the “heap” and the other distributed by a thin layer on the heated surface, reach the temperature of the fluid state in one and a half hours, respectively, and the other in a minute with a small / 4 /.
Таким образом предлагаемое изобретение позволит существенно интенсифицировать процесс плавления и получения силикатного расплава при более высоком удельном его съеме, сократить время вынужденных простоев печи, связанных с выводкой на рабочий режим и расхолаживанием при остановках. Чрезвычайно высокое тепловое напряжение плавильной ванны позволяет плавить все без исключения горные породы, промышленные и бытовые стеклоотходы, в том числе и тугоплавкие, при донной выдаче расплава в виде непрерывной струи с регулируемым дебитом. Thus, the present invention will significantly intensify the process of melting and obtaining a silicate melt with a higher specific removal, to reduce the time of forced downtime of the furnace associated with the conclusion to the operating mode and cooling down at stops. The extremely high thermal voltage of the smelting bath allows melt all rocks, industrial and household waste glass, including refractory, without exception, with bottom discharge of the melt in the form of a continuous jet with an adjustable flow rate.
Источники информации
1. Кн. Индукционные плавильные печи. А.М. Вайнберг. Изд. "Энергия", М 1967 г., с. 154-217.Sources of information
1. Prince Induction melting furnaces. A.M. Weinberg. Ed. "Energy", M 1967, p. 154-217.
2. Авт. свид. СССР N 1454782, C 03 B 5/027, публ. 30.01.89 г., бюл. N 4. 2. Auth. testimonial. USSR N 1454782, C 03
3. Кн. Индукционная плавка окислов. Ю.Б. Петров. Изд. Энергоатомиздат, Л., 1983 г., с.12 и др. 3. Prince Induction smelting of oxides. Yu.B. Petrov. Ed. Energoatomizdat, L., 1983, p. 12, etc.
4. Кн. Технология стекла. Изд-во литературы по строительству. М., 1967 г., с. 105, 449 и др. 4. Prince Glass technology. Publishing house of literature on construction. M., 1967, with. 105, 449, etc.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99107535A RU2157795C1 (en) | 1999-04-14 | 1999-04-14 | Method and apparatus for preparing melt silicate |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99107535A RU2157795C1 (en) | 1999-04-14 | 1999-04-14 | Method and apparatus for preparing melt silicate |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2157795C1 true RU2157795C1 (en) | 2000-10-20 |
Family
ID=20218448
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99107535A RU2157795C1 (en) | 1999-04-14 | 1999-04-14 | Method and apparatus for preparing melt silicate |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2157795C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008073827A3 (en) * | 2006-12-08 | 2008-10-02 | Wild River Consulting Group Ll | Fusion process using an alkali metal metalate |
| RU2459891C2 (en) * | 2008-11-25 | 2012-08-27 | Луоянг Джиннуо Мекханикал Инжиниринг Ко., Лтд. | High-frequency inductor with draw plates for production of multiple siliceous bars |
| RU2560761C1 (en) * | 2014-07-22 | 2015-08-20 | Владимир Климентьевич Дубовый | Electrical ceramic furnace with indirect heating for forming of continuous and staple glass fibres |
-
1999
- 1999-04-14 RU RU99107535A patent/RU2157795C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008073827A3 (en) * | 2006-12-08 | 2008-10-02 | Wild River Consulting Group Ll | Fusion process using an alkali metal metalate |
| US9150426B2 (en) | 2006-12-08 | 2015-10-06 | Tundra Composites, LLC | Fusion process using an alkali metal metalate |
| US9433038B2 (en) | 2006-12-08 | 2016-08-30 | Tundra Composites, LLC | Fusion process using an alkali metal metalate |
| RU2459891C2 (en) * | 2008-11-25 | 2012-08-27 | Луоянг Джиннуо Мекханикал Инжиниринг Ко., Лтд. | High-frequency inductor with draw plates for production of multiple siliceous bars |
| RU2560761C1 (en) * | 2014-07-22 | 2015-08-20 | Владимир Климентьевич Дубовый | Electrical ceramic furnace with indirect heating for forming of continuous and staple glass fibres |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7730745B2 (en) | Vitrification furnace with dual heating means | |
| CA2381238C (en) | Skull pot for melting or refining inorganic substances | |
| RU2226553C1 (en) | Method and device for production of melted iron | |
| JPH077102B2 (en) | Melt furnace for waste treatment and its heating method | |
| JP2635186B2 (en) | Method and apparatus for melting material | |
| EA006623B1 (en) | Method and apparatus for melting metals | |
| CN102020411A (en) | Induction heating type nonmetal smelting method and system used thereby | |
| RU2157795C1 (en) | Method and apparatus for preparing melt silicate | |
| CN104293396B (en) | A kind of overflow type iron bath molten slag bath and Slagoff method thereof | |
| CA2678169A1 (en) | Method and apparatus for preparing a slag melt in a medium frequency induction furnace for producing slag wool fiber materials | |
| CN105018740B (en) | Vacuum reduction furnace for electromagnetic induction heating melting reduction of magnesium metal | |
| CN113429115B (en) | Crucible, induction coil for cavity of crucible and material processing equipment | |
| US6240120B1 (en) | Inductive melting of fine metallic particles | |
| KR101446933B1 (en) | Furnace using a magnetron | |
| RU169047U1 (en) | PLASMA PLANT FOR PROCESSING REFRIGERANT SILICATE-CONTAINING MATERIALS | |
| US5058126A (en) | Silicon carbide beam as refractory in an open-arc furnace | |
| CN106643148A (en) | Environment-friendly electric induction furnace for high-temperature electric melting for rock/mineral wool raw material | |
| CN204848984U (en) | Electromagnetic induction heating melting reducing metal magnesium vacuum reduction stove | |
| JP2004069219A (en) | Waste melting treatment furnace | |
| CN109896529A (en) | A kind of production method and microwave equipment of microwave fusing aluminum silicate minerals | |
| JPS5953217B2 (en) | Manufacturing method of molten iron oxide | |
| JP7469832B1 (en) | Electrically heated cupola system | |
| US3483301A (en) | Horizontal coreless induction furnace | |
| RU60936U1 (en) | DEVICE FOR DIRECT METAL RECOVERY | |
| RU2213311C2 (en) | Induction crucible furnace |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080415 |