RU2244048C2 - Способ зонной плавки и устройство для его осуществления - Google Patents
Способ зонной плавки и устройство для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2244048C2 RU2244048C2 RU2000116804/02A RU2000116804A RU2244048C2 RU 2244048 C2 RU2244048 C2 RU 2244048C2 RU 2000116804/02 A RU2000116804/02 A RU 2000116804/02A RU 2000116804 A RU2000116804 A RU 2000116804A RU 2244048 C2 RU2244048 C2 RU 2244048C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heaters
- coolers
- container
- zone
- melting
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Furnace Details (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано для получения высокочистых материалов. Участки зонной плавки образуют нагревом материала загрузки выше температуры плавления вихревыми токами, индуктируемыми магнитным полем. Охладители, установленные за нагревателями, создают участки твердой фазы. Вблизи отвердевающей поверхности раздела фаз создаются оптимальные условия для диффузии примесей. Устройство для зонной плавки содержит внешний и внутренний контейнеры с установленными на нем охладителями, теплоизоляцию и нагреватели, которые создают электромагнитное поле, индуктирующее в загрузке вихревые токи. Количество нагревателей и охладителей выбирается в зависимости от необходимой степени очистки, что позволяет достигать высокой производительности процесса и высокой степени очистки. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к зонной плавке и может быть использование для получения и очистки различных материалов.
Известны способ зонной плавки /В.Пфанн, Зонная плавка. - М.: Мир, 1970/, в котором нагрев участков загрузки осуществляют вихревыми токами, индуктированными многовитковым индуктором, установленным снаружи загрузки и контейнера. Известен способ зонной плавки и устройство для его осуществления /патент РФ №2124078/, в котором нагрев участков загрузки осуществляют индукторами изнутри загрузки. В первом случае при нагреве загрузки большого сечения и при использовании больших мощностей индуктор и соответственно участок плавки имеют большую длину. Во втором случае для выделения большой мощности в загрузке индуктирующий провод должен иметь большое поперечное сечение.
Задачами настоящего изобретения являются: расширение технологических возможностей зонной плавки, повышение ее производительности и повышение кпд использования электрической энергии.
Для осуществления этой цели нагрев материала загрузки до температуры ведения процесса осуществляют вихревыми токами, индуктированными в ограниченном объеме с помощью концентрированного переменного магнитного поля /потока/, направленного таким образом, чтобы создавались зоны /участки/ плавки. В качестве источника электромагнитного поля /потока/ для создания каждой зоны плавки применяют нагреватели, имеющие в своем составе одну или несколько электрических обмоток /катушек/ и магнитопровод с разрывом магнитной цепи, в котором при плавке находится контейнер с загрузкой.
Зонную плавку осуществляют следующим способом. В устройстве для зонной плавки во внутреннем контейнере 1 с определенной скоростью перемещают загрузку и при поступлении ее в зону действия магнитного потока первого нагревателя создают первый участок 2 /зону/ расплавленного материала определенной длины, зависящей прежде всего от высоты магнитного потока /толщины магнитопровода/, ширина которого примерно равна ширине загрузки. При дальнейшем перемещении загрузки расплавленный материал поступает в зону действия охладителя 3 и охлаждается до отвердевания, создавая участок 4 твердой и твердожидкой фаз, на границе которых с жидкой фазой происходят диффузионные процессы и перераспределение концентраций примесей, далее противоположная часть участка 4 твердой фазы поступает в зону действия следующего нагревателя и процесс зонной плавки повторяется. Процессы плавки и отвердевания повторяются столько раз, сколько нагревателей и охладителей содержит устройство. После прохождения последнего охладителя загрузка отвердевает и состоит в общем случае из трех условных участков: двух концевых, на которых в результате диффузионных процессов содержание примесей имеет повышенную концентрацию, и среднего участка низкой концентрации примесей. Нагрев и расплавление участков /зон/ загрузки осуществляют теплом, выделяющимся от действия вихревых токов, индуктированных концентрированным переменным магнитным полем /потоком/, направленным вдоль поперечного сечения участков, являющихся звеном магнитной цепи нагревателя: магнитопровод 5 - теплоизоляция 6 - участок 2 загрузки с контейнером - теплоизоляция 6 - магнитопровод 5. Магнитодвижущую силу создают одной или несколькими установленными на магнитопроводе обмотками /катушками/ 7. Длина разрыва магнитопровода превышает размер сечения контейнера. Использование магнитопровода позволяет уменьшить реактивные потери цепи и повысить кпд устройства, использовать источник тока со значительно меньшими значениями тока в сравнении с используемыми для нагревателей-индукторов. Длина зоны /участка/ плавки значительно меньше, чем при использовании многовитковых нагревателей-индукторов, устанавливаемых снаружи загрузки и контейнера.
Устройство для зонной плавки содержит: контейнер 1 для загрузки с установленными на нем охладителями 3; расположенные на равном расстоянии от охладителей нагреватели с магнитопроводами 5 и обмотками 7; теплоизоляцию 6; наружный контейнер 8. Кроме этого, устройство может иметь различной конструкции раму /станину, остов/, привод, систему охлаждения, систему питания электрическим током, силовое электрооборудование, приборы автоматики, датчики и т.п.
На фиг.1 изображена зонная плавка загрузки прямоугольного сечения с ее перемещением сверху вниз, на фиг.2 - поперечное сечение устройства в плоскости, проходящей через нагреватель.
Зонную плавку загрузки прямоугольного сечения, например свинцовой, сечением 0,11×0,1 м осуществляют следующим образом. По имеющимся свойствам и характеристикам свинца и скорости перемещения загрузки определяют количество тепла, необходимое для создания участков плавки, и необходимый для получения данного количества тепла ток и напряжение. Примем температуру ведения процесса равной 400°С, толщину стенок контейнера 2 мм, толщину изоляции между контейнерами 100 мм, расстояние между нагревателями 150 мм. Мощность, выделяемая на первом нагревателе, составит около 1,8 кВт при скорости перемещения загрузки 0,5 м, на следующих нагревателях около 1,2 кВт. Перемещая во внутреннем контейнере загрузку в течение 4 часов, можно на выходе получить слиток длиной 2 м, из которого можно получить 175 кг очищенного свинца.
Все режимы зонной плавки определяют эмпирическим путем. Расчеты нагревателей, обмоток, охлаждения, тепловых потерь, скорости подачи загрузки и т.п. осуществляют по известным формулам.
Claims (2)
1. Способ зонной плавки, включающий перемещение загрузки, нагрев ее участков выше температуры плавления вихревыми токами и охлаждение участков загрузки до отвердевания, отличающийся тем, что вихревые токи индуктируются внешним по отношению к внутреннему контейнеру с загрузкой концентрированным переменным магнитным полем, направленным вдоль поперечного сечения участков.
2. Устройство для зонной плавки, содержащее внешний контейнер, теплоизоляцию, внутренний контейнер, с установленными на нем охладителями и нагреватели, отличающееся тем, что нагреватели имеют электрические обмотки и магнитопроводы с разрывами магнитной цепи под установку контейнера для загрузки, причем длина разрыва магнитопровода превышает размер сечения контейнера.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000116804/02A RU2244048C2 (ru) | 2000-06-23 | 2000-06-23 | Способ зонной плавки и устройство для его осуществления |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000116804/02A RU2244048C2 (ru) | 2000-06-23 | 2000-06-23 | Способ зонной плавки и устройство для его осуществления |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2000116804A RU2000116804A (ru) | 2002-05-10 |
RU2244048C2 true RU2244048C2 (ru) | 2005-01-10 |
Family
ID=34880575
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000116804/02A RU2244048C2 (ru) | 2000-06-23 | 2000-06-23 | Способ зонной плавки и устройство для его осуществления |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2244048C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2796511C1 (ru) * | 2022-10-07 | 2023-05-24 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук ИМЕТ РАН | Способ зонной плавки для получения бездефектных литых стержневых прекурсоров |
-
2000
- 2000-06-23 RU RU2000116804/02A patent/RU2244048C2/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ПФАНН В.П. Зонная плавка. - М.: Мир, 1970, с.112 и 109. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2796511C1 (ru) * | 2022-10-07 | 2023-05-24 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук ИМЕТ РАН | Способ зонной плавки для получения бездефектных литых стержневых прекурсоров |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Mühlbauer | History of induction heating and melting | |
EP1153527B1 (en) | High efficiency induction melting system | |
US4915723A (en) | Apparatus for casting silicon with gradual cooling | |
US6192969B1 (en) | Casting of high purity oxygen free copper | |
JPH0115345B2 (ru) | ||
US20140250950A1 (en) | Purification of Silicon by Electric Induction Melting and Directional Partial Cooling of the Melt | |
RU2015150290A (ru) | Электромагнитная индукционная печь и ее использование для расплавления смеси металла (металлов) и оксида (оксидов), представляющей собой кориум | |
CN103442825A (zh) | 用于铸块的电磁铸造中的开底式电感应冷却坩埚 | |
US6010552A (en) | Apparatus for the process of melting and purification of aluminum, copper, brass, lead and bronze alloys | |
US20080123715A1 (en) | Silicon Refining Installation | |
RU2244048C2 (ru) | Способ зонной плавки и устройство для его осуществления | |
CN111842821B (zh) | 一种铝合金流盘铸造的熔体电磁处理方法 | |
US7197061B1 (en) | Directional solidification of a metal | |
CN112689543B (zh) | 用于铸造铝或铝合金的铸模中的电磁搅拌装置、搅拌方法、铸模和铸造机 | |
KR100419757B1 (ko) | 연속주조장치에 있어서의 전자기 교반장치 | |
US6240120B1 (en) | Inductive melting of fine metallic particles | |
CN112673118A (zh) | 铝纯化 | |
CN115383064A (zh) | 一种结合行波磁场电磁搅拌的连续换液热型连铸金属提纯的方法 | |
WO1995020684A1 (en) | Hot coating by induction levitation | |
Gadpayle et al. | Electric melting furnace-a review | |
KR200253509Y1 (ko) | 연속주조장치에 있어서의 전자기 교반장치 | |
Davies et al. | Induction heating for industry | |
US3335250A (en) | Arrangement for electromagnetic stirring of melted metals | |
EP1945003A1 (en) | Directional solidification of a metal | |
US20240210112A1 (en) | Induction coils as non-contact temperature boosters and flow boosters for ferrous and non-ferrous materials in a furnace |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130624 |