RU2333439C2

RU2333439C2 - Multiphase induction crucible furnace

Info

Publication number: RU2333439C2
Application number: RU2006127708/02A
Authority: RU
Inventors: Владислав Игоревич Лузгин; Александр Юрьевич Петров; Илья Викторович Черных; Виктор Васильевич Шипицын; Константин Викторович Якушев; Сергей Александрович Рачков; Федор Никитич Сарапулов
Original assignee: Закрытое акционерное общество "РЭЛТЕК"; ГОУ ВПО Уральский государственный технический университет-УПИ
Priority date: 2006-07-31
Filing date: 2006-07-31
Publication date: 2008-09-10
Also published as: RU2006127708A

Abstract

FIELD: chemistry, metal melting.

SUBSTANCE: invention concerns induction heating equipment and can be applied in metal and alloy melting. Side surface of cylindrical crucible of a multiphase induction crucible furnace is symbolically divided into vertical sectors along the outer crucible perimeter, with sides of each sector parallel to the crucible symmetry axis. Each phase winding is a single-layer concentric rectangular coil, so that one such phase winding is placed in each vertical sector in such pattern, that two sides (lower and upper) of each rectangular loop in each m-phase inductor winding are perpendicular to the crucible symmetry axis, while the other two sides (left and right) of the same loop are parallel to the crucible symmetry axis. All phase windings of multiphase inductor are positioned along the outer crucible perimeter at one level against of the upper and lower crucible parts and form horizontal winding row with height equal to the height of heated metal, at the same time forming a symmetric multiphase coil inductor.

EFFECT: manufacturing of symmetric multiphase induction furnace independent of blend type, positioning against crucible height, heating and blend melting rate.

3 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к индукционно-нагревательной технике и может быть использовано для плавки металлов и сплавов.The invention relates to induction heating technology and can be used for melting metals and alloys.

Известно, что индукционный нагрев металлов и сплавов осуществляется вихревыми токами, которые возбуждаются в нагреваемом металле переменным магнитным полем, которое, в свою очередь, создается индуктором, т.е. электромагнитной катушкой при пропускании через него переменного тока. Если индуктор возбуждает в нагреваемой детали (или расплаве) магнитное поле по оси детали, значит индукционный нагрев осуществляется в продольном магнитном поле, если же индуктор возбуждает магнитное поле, направленное перпендикулярно оси детали, значит индукционный нагрев осуществляется в поперечном магнитном поле. Так в известен индуктор для нагрева тонких лент в продольном магнитном поле (см. Шамов А.И., Бодажков В.А. Проектирование и эксплуатация высокочастотных установок. Изд. 2-е, доп.и переработ. Л., «Машиностроение» (Ленингр. отд-ние), 1974, 280 с, стр.136, рис.88 (1)), а также см. там же, индуктор для нагрева тонких лент в поперечном магнитном поле (см. стр.137, рис.89 (2)). Для индукционного нагрева не плоских, а, например, круглых деталей, часто применяется круглый индуктор в виде цилиндрической катушки, имеющей заданный диаметр и заданную длину в соответствии с размерами нагреваемой детали (см. там же, стр.112, рис.72 (3)), при этом как это видно из (3), индуктор часто выполняется трехфазным (или в общем случае многофазным) для того, чтобы равномерно загрузить отдельные фазы многофазного питающего источника переменного напряжения. Однако такая равномерная симметричная загрузка фаз питающего источника переменного напряжения возможна только при нагреве детали с неизменным поперечным сечением, как это показано в (3). При индукционном нагреве и плавке металлов и сплавов используется принятая в качестве прототипа индукционная тигельная печь, в которой индуктор также выполняется в виде электрической катушки, диаметр которой определяется внешним диаметром тигля, внутри которого помещается шихта, подлежащая нагреву и расплавлению, а длина этой катушки определяется высотой шихты в начале процесса индукционного нагрева, а затем высотой расплавленного металла (см. там же стр.46, рис.23 (4)). Поскольку в качестве питающего источника переменного напряжения для индукционных тигельных печей часто используется трехфазная промышленная сеть 50 Гц, для ее симметричной равномерной загрузки индуктор индукционной тигельной печи также целесообразно выполнять трехфазным (или в общем случае многофазным). Однако в индукторе индукционной тигельной печи с продольным магнитным полем, выполненном в соответствии с (4), симметричной равномерной загрузки отдельных фаз трехфазного источника питания (в общем случае многофазного) без специального симметрирующего устройства обеспечить, особенно в процессе плавки, не удается из-за того, что электрофизические параметры расплавляемого металла: удельное сопротивление ρ и магнитная проницаемость μ существенно отличаются для холодного и расплавленного металла, поэтому эквивалентное сопротивление отдельных фазных обмоток многофазного индуктора, расположенных в вертикальном направлении одна под другой будет различным и будет изменяться по мере расплавления шихты, которое, как правило, начинается с нижней части тигля и постепенно доходит до его верхней части.It is known that induction heating of metals and alloys is carried out by eddy currents, which are excited in a heated metal by an alternating magnetic field, which, in turn, is created by an inductor, i.e. electromagnetic coil when passing through it an alternating current. If the inductor excites a magnetic field in the heated part (or melt) along the axis of the part, then induction heating is carried out in a longitudinal magnetic field; if the inductor excites a magnetic field directed perpendicular to the axis of the part, then induction heating is carried out in a transverse magnetic field. So in the known inductor for heating thin tapes in a longitudinal magnetic field (see Shamov A.I., Bodazhkov V.A. Design and operation of high-frequency installations. Ed. 2-nd, additional and revised L., "Engineering" ( Leningrad Department), 1974, 280 s, p. 136, Fig. 88 (1)), and also see ibid., Inductor for heating thin ribbons in a transverse magnetic field (see p. 137, Fig. 89 (2)). For induction heating of not flat, but, for example, round parts, a round inductor is often used in the form of a cylindrical coil having a given diameter and a given length in accordance with the dimensions of the heated part (see ibid., P. 112, Fig. 72 (3) ), and, as can be seen from (3), the inductor is often performed in three phases (or in general, multiphase) in order to uniformly load the individual phases of the multiphase supply source of alternating voltage. However, such a uniform symmetrical loading of the phases of the supply source of alternating voltage is possible only when the part is heated with a constant cross section, as shown in (3). For induction heating and melting of metals and alloys, an induction crucible furnace adopted as a prototype is used, in which the inductor is also made in the form of an electric coil, the diameter of which is determined by the external diameter of the crucible, inside which a charge is placed to be heated and melted, and the length of this coil is determined by the height charge at the beginning of the induction heating process, and then the height of the molten metal (see ibid., p. 46, fig. 23 (4)). Since a three-phase industrial network of 50 Hz is often used as a supply source of alternating voltage for induction crucible furnaces, for its symmetrical uniform loading, the inductor of the induction crucible furnace is also expediently performed as three-phase (or, in general, multiphase). However, in the inductor of an induction crucible furnace with a longitudinal magnetic field, made in accordance with (4), it is not possible to provide symmetrical uniform loading of the individual phases of a three-phase power supply (in the general case, a multiphase) without a special balancing device, especially because of the melting process that the electrophysical parameters of the molten metal: the resistivity ρ and magnetic permeability μ are significantly different for cold and molten metal, therefore, the equivalent resistance is ial phase windings of a polyphase inductor arranged vertically one above the other will be different and will change as melting of the charge, which usually begins with the bottom of the crucible and gradually reaches its upper part.

Таким образом, в прототипе не может быть достигнут заявленный технический результат - создание симметричной многофазной индукционной тигельной печи.Thus, in the prototype cannot be achieved the claimed technical result - the creation of a symmetric multiphase induction crucible.

Предлагаемое изобретение - многофазная индукционная тигельная печь решает задачу создания устройства для индукционного нагрева, осуществление которого позволяет достичь заявленного технического результата, заключающегося в возможности создания симметричной многофазной индукционной тигельной печи независимо от типа шихты, ее расположения по высоте тигля, от скорости индукционного нагрева и расплавления шихты.The present invention is a multiphase induction crucible furnace solves the problem of creating a device for induction heating, the implementation of which allows to achieve the claimed technical result, which consists in the possibility of creating a symmetrical multiphase induction crucible furnace regardless of the type of charge, its location along the height of the crucible, on the speed of induction heating and melting of the charge .

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что в многофазной индукционной тигельной печи, содержащей цилиндрический тигель из термостойкого материала и многофазный индуктор, где число фаз m>1 целое число, боковая поверхность тигля условно разделена на m вертикальных секторов по внешней окружности тигля с боковыми сторонами каждого сектора, параллельными центральной оси симметрии тигля, причем каждая фазная обмотка многофазного индуктора выполнена в виде однослойной концентрической прямоугольной катушки, при этом в каждом вертикальном секторе расположена одна упомянутая фазная обмотка многофазного индуктора, причем первые две стороны каждого прямоугольного витка каждой обмотки многофазного индуктора - нижняя и верхняя - перпендикулярны оси симметрии тигля, а вторые две стороны того же витка - левая и правая - параллельны той же оси симметрии тигля, причем все m фазных обмоток многофазного индуктора расположены по длине внешней окружности тигля на одном уровне по отношению к нижней и верхней частям тигля, образуя горизонтальный ряд обмоток с высотой, равной высоте нагреваемого металла с одновременным образованием симметричного многофазного катушечного индуктора, при этом каждая фазная обмотка многофазного индуктора может быть выполнена с магнитопроводом. Кроме того, в индукционной тигельной печи дополнительно введены (m-1) горизонтальных рядов катушек обмоток многофазного индуктора, при этом m-m катушек многофазного индуктора расположены на боковой поверхности тигля в «шахматном порядке» по m катушек обмоток многофазного индуктора в каждом горизонтальном ряду по окружности тигля, перпендикулярном оси тигля, и по m катушек обмоток многофазного индуктора в каждом вертикальном секторе, параллельном оси тигля, при этом каждая фазная обмотка многофазного индуктора содержит отдельные, последовательно соединенные катушки этой фазной обмотки многофазного индуктора, причем каждая последующая в последовательной цепи катушка каждой фазной обмотки многофазного индуктора расположена одновременно в соседнем вертикальном секторе по отношению к предыдущему и в соседнем горизонтальном ряду по отношению к предыдущему с одновременным образованием симметричного многофазного многокатушечного индуктора.The essence of the invention lies in the fact that in a multiphase induction crucible furnace containing a cylindrical crucible made of heat-resistant material and a multiphase inductor, where the number of phases m> 1 is an integer, the side surface of the crucible is conditionally divided into m vertical sectors along the outer circumference of the crucible with the sides of each sectors parallel to the central axis of symmetry of the crucible, with each phase winding of a multiphase inductor made in the form of a single-layer concentric rectangular coil, with each in in the vertical sector, there is one mentioned phase winding of the multiphase inductor, the first two sides of each rectangular coil of each winding of the multiphase inductor - the lower and upper - are perpendicular to the axis of symmetry of the crucible, and the second two sides of the same coil - left and right - are parallel to the same axis of symmetry of the crucible, moreover, all m phase windings of the multiphase inductor are located along the length of the outer circumference of the crucible at the same level with respect to the lower and upper parts of the crucible, forming a horizontal row of windings with a height equal to the height of the heated metal with the simultaneous formation of a symmetric multiphase coil inductor, with each phase winding of the multiphase inductor can be made with a magnetic circuit. In addition, in the induction crucible furnace, (m-1) horizontal rows of multiphase coil winding coils are additionally introduced, while mm multiphase inductor coils are staggered along the m coil of multiphase inductor windings in each horizontal row around the crucible circumference perpendicular to the axis of the crucible, and m coils of the windings of the multiphase inductor in each vertical sector parallel to the axis of the crucible, with each phase winding of the multiphase inductor contains separate atelno connected coils of the polyphase phase windings of the inductor, wherein with respect to the previous and in the adjacent horizontal row with respect to the previous with simultaneous formation of a symmetrical polyphase inductor mnogokatushechnogo each succeeding sequential circuit in each phase coil of the multiphase coil of the inductor is located simultaneously in the adjacent vertical sector.

Таким образом, заявленный технический результат - создание симметричной многофазной индукционной тигельной печи достигается с использованием многофазного катушечного индуктора, так и с использованием многофазного многокатушечного индуктора.Thus, the claimed technical result - the creation of a symmetric multiphase induction crucible is achieved using a multiphase coil inductor, and using a multiphase multi-coil inductor.

На фиг.1 - 6 показаны принципы конструктивного исполнения и схемы предлагаемых многофазных индукционных тигельных печей.Figure 1-6 shows the principles of design and circuitry of the proposed multiphase induction crucible furnaces.

На фиг.1 показан вид фазной однослойной концентрической прямоугольной катушки обмотки О многофазной индукционной тигельной печи без магнитопровода в соответствии с п.1 формулы, а на фиг.2 показан вид трехфазной индукционной тигельной печи без магнитопровода (вид сверху), где обозначено: 1 - катушка обмотки трехфазной индукционной тигельной печи, вид которой приведен на фиг.1, 2 - тигель трехфазной индукционной тигельной печи. На фиг.3 показан вид фазной однослойной концентрической прямоугольной катушки обмотки многофазной индукционной тигельной печи с магнитопроводом в соответствии с п.2 формулы, а на фиг 4 показан вид трехфазной индукционной тигельной печи с магнитопроводом (вид сверху), где обозначено: 1 - катушки обмотки трехфазной индукционной тигельной печи, вид которой приведен на фиг.3, 2 - тигель трехфазной индукционной тигельной печи, 3 - магнитопровод трехфазной индукционной тигельной печи.Figure 1 shows a view of a phase single-layer concentric rectangular coil of a winding About a multiphase induction crucible furnace without a magnetic circuit in accordance with claim 1 of the formula, and figure 2 shows a view of a three-phase induction crucible furnace without a magnetic circuit (top view), where it is indicated: 1 - winding coil of a three-phase induction crucible furnace, the view of which is shown in Fig. 1, 2 — a crucible of a three-phase induction crucible furnace. Figure 3 shows a phase single-layer concentric rectangular coil winding of a multiphase induction crucible furnace with a magnetic circuit in accordance with claim 2 of the formula, and Figure 4 shows a view of a three-phase induction crucible furnace with a magnetic circuit (top view), where it is indicated: 1 - winding coils three-phase induction crucible furnace, the view of which is shown in figure 3, 2 - the crucible of the three-phase induction crucible furnace, 3 - the magnetic circuit of the three-phase induction crucible furnace.

На фиг 5 показан вид боковой развертки тигля и схема трехфазной индукционной тигельной печи с трехфазным трехкатушечным индуктором, с вертикальными секторами C₁, С₂ и С₃ и размещенными в каждом секторе катушками фазных обмоток O₁, O₂ и O₃, каждая из которых может быть выполнена либо в соответствии с фиг.1 без магнитопровода, либо в соответствии с фиг.3 - с магнитопроводом. На фиг.5 обозначено: h_и=h_м - равные по значению высоты индуктора h_и и металла h_м; h_т - высота тигля; l₀ - длина окружности боковой поверхности тигля. К трем фазным обмоткам O₁, O₂ и O₃ подведено трехфазное переменное напряжение сети АВС.Figure 5 shows a lateral sweep of the crucible and the circuit a three phase induction crucible furnace with a three-phase three-coil inductor with vertical sectors C _1, C ₂ and C ₃ and placed in each sector coils phase windings O _1, O ₂ and O _3, each of which can be performed either in accordance with figure 1 without a magnetic circuit, or in accordance with figure 3 - with a magnetic circuit. In Fig. 5 it is indicated: h _and = h _m are equal in value of the height of the inductor h _and and the metal h _m ; h _t - the height of the crucible; l ₀ - the circumference of the side surface of the crucible. Three phase windings O ₁ , O ₂ and O _{3 are} supplied with a three-phase alternating voltage of the ABC network.

На фиг.6 показан вид боковой развертки тигля и схема трехфазной индукционной тигельной печи с трехфазным девятикатушечным индуктором с вертикальными секторами С₁, C₂ и С₃ и горизонтальными рядами P₁, P₂, и P₃, а также размещенными в каждом прямоугольнике, образованном вертикальными линиями условного деления на вертикальные секторы и горизонтальными линиями условного деления на горизонтальные ряды, отдельными катушками трехфазного девятикатушечного индуктора О_1-1, O_1-2, O_1-3, О_2-1, O_2-2, О_2-3, О_3-1, О_3-2 и О_3-3, каждая из которых может быть выполнена либо в соответствии с фиг.1 без магнитопровода, либо в соответствии с фиг.3 - с магнитопроводом. Также на фиг.6 обозначено: h_и=h_м - равные по значению высоты индуктора h_и и металла h_м; h_т - высота тигля, l₀ - длина окружности боковой поверхности тигля. Каждая фазная обмотка состоит из трех последовательно соединенных катушек в соответствии с п.3 формулы, т.е. первая фазная обмотка состоит из последовательно соединенных катушек О_1-1, О_2-3 и О_3-2, вторая фазная обмотка состоит соответственно из O_1-2, O_2-1 и О_3-3 и, наконец, третья фазная обмотка состоит соответственно из O_1-3, O_2-2 и О_3-1. К трем фазным, упомянутым выше обмоткам, подведено трехфазное переменное напряжение питающей сети АВС. Аналогично расположению и соединениям, приведенным на фиг.6, можно создать шестифазную индукционную тигельную печь с шестифазным тридцатишестикатушечным индуктором, а в общем случае многофазную индукционную тигельную печь с многокатушечным индуктором.Figure 6 shows a side scan of the crucible and a diagram of a three-phase induction crucible furnace with a three-phase nine-coil inductor with vertical sectors C ₁ , C ₂ and C ₃ and horizontal rows P ₁ , P ₂ , and P ₃ , as well as placed in each rectangle, formed by vertical lines of conditional division into vertical sectors and horizontal lines of conditional division into horizontal rows, by individual coils of a three-phase nine-coil inductor O _1-1 , O _1-2 , O _1-3 , O _2-1 , O _2-2 , O _{2- 3} , O _3-1 , O _3-2 and O _3-3 , each of which can be performed it is either in accordance with FIG. 1 without a magnetic circuit, or in accordance with FIG. 3 with a magnetic circuit. Also indicated in Figure 6: h _m = h _and - equal to the value of the inductor _and the height h and h _m metal; h _t - crucible height, l ₀ - circumference of the side surface of the crucible. Each phase winding consists of three series-connected coils in accordance with claim 3 of the formula, i.e. the first phase winding consists of O _1-1 , O _2-3 and O _3-2 coils connected in series, the second phase winding consists of O _1-2 , O _2-1 and O _3-3 , respectively, and, finally, the third phase winding consists of O _1-3 , O _2-2 and O _3-1, respectively. The three phase windings mentioned above are supplied with a three-phase alternating voltage of the ABC supply network. Similarly to the arrangement and connections shown in FIG. 6, it is possible to create a six-phase induction crucible furnace with a six-phase thirty-six coil inductor, and in the general case a multiphase induction crucible furnace with a multi-coil inductor.

Предложенная многофазная индукционная тигельная печь работает следующим образом.The proposed multiphase induction crucible furnace operates as follows.

Во-первых, необходимо отметить, что в предложенной индукционной тигельной печи как в трехфазном трехкатушечном исполнении индуктора (фиг.5), так и в трехфазном девятикатушечном исполнении индуктора (фиг.6), а также в общем случае в многофазном многокатушечном исполнении индуктора каждая фазная обмотка этого многофазного индуктора состоит из последовательно соединенных катушек, расположенных по высоте тигля, значит они охватывают магнитным полем весь тигель по его оси, включая все горизонтальные слои нагреваемого металла, в том числе и расплавленный и нерасплавленный металл с разными электрофизическими параметрами, причем это чередование слоев для всех фазных обмоток совершенно одинаково. Именно этим обстоятельством и обеспечивается достижение заявленного технического результата, т.е. создание симметричной многофазной индукционной тигельной печи независимо от формы шихты, расположения ее по высоте тигля и скорости ее нагрева.Firstly, it should be noted that in the proposed induction crucible furnace both in the three-phase three-coil version of the inductor (Fig. 5) and in the three-phase nine-coil version of the inductor (Fig. 6), as well as in the general case in the multi-phase multi-coil version of the inductor, each phase The winding of this multiphase inductor consists of series-connected coils located along the height of the crucible, which means they cover the entire crucible along its axis with a magnetic field, including all horizontal layers of the heated metal, including fused and unmelted metal with different electrophysical parameters, and this alternation of layers for all phase windings is exactly the same. It is this circumstance that ensures the achievement of the claimed technical result, i.e. creation of a symmetric multiphase induction crucible furnace regardless of the shape of the charge, its location along the height of the crucible and the speed of its heating.

Рассмотрим работу трехфазной индукционной тигельной печи со схемой соединения обмоток трехфазного трехкатушечного индуктора, приведенной на фиг.5. Предположим, что обмотки O₁, O₂ и О₃ индуктора соединены по схеме «звезда», что показано пунктиром. Поскольку сопротивления всех обмоток O₁, O₂ и О₃ равны, при подключении их к трехфазной сети переменного тока АВС по этим обмоткам будет протекать симметричный трехфазный ток по контурам: A-O₁-X, В-O₂-У и С-О₃-Z, который вызовет возбуждение трехфазного поперечного электромагнитного поля. Это поле при соответствующей напряженности и частоте обеспечивает, во-первых, в металлической шихте, находящейся внутри тигля, возникновение вихревых токов, а следовательно, нагрев и расплавление шихты, а, во-вторых, обеспечивает бегущую электромагнитную волну от поперечного электромагнитного поля и тяговую электромагнитную силу, обеспечивающую вращение жидкого металла вокруг оси тигля, что обеспечивает повышение качества выплавляемого металла или сплава.Consider the operation of a three-phase induction crucible furnace with a circuit for connecting the windings of a three-phase three-coil inductor, shown in Fig.5. Suppose that the windings O ₁ , O ₂ and O _{3 of the} inductor are connected in a star pattern, as shown by a dotted line. Since the resistances of all windings O ₁ , O _2, and O ₃ are equal, when they are connected to a three-phase AC network, ABC, a symmetrical three-phase current flows along these windings along the circuits: AO ₁ -X, B-O ₂ -U and С-О ₃ -Z, which will cause the excitation of a three-phase transverse electromagnetic field. This field, with the corresponding intensity and frequency, provides, firstly, in the metal charge inside the crucible, the formation of eddy currents, and therefore, heating and melting of the charge, and, secondly, provides a traveling electromagnetic wave from a transverse electromagnetic field and a traction electromagnetic the force that ensures the rotation of the liquid metal around the axis of the crucible, which provides an increase in the quality of the melted metal or alloy.

Для дальнейшего увеличения интенсивности электромагнитного перемешивания авторами предложена многофазная индукционная тигельная печь с многофазным многокатушечным индуктором, один из вариантов которой, а именно, трехфазный девятикатушечный, показан на фиг.6. При подаче на обмотки упомянутого трехфазного индуктора, соединенные по схеме «звезда», переменного напряжения от трехфазного источника питания АВС по этим обмоткам будет протекать симметричный трехфазный ток по контурам: A-O_1-1-O_2-3-O_3-2-X, В-O_1-2-O_2-1О_3-3-У и C-O_1-3-O_2-2-O_3-1-Z, который вызовет возбуждение и трехфазного поперечного и трехфазного продольного электромагнитных полей. Эти поля при соответствующей напряженности и частоте также обеспечивают, во-первых, в металлической шихте, находящейся внутри тигля, возникновение вихревых токов, а следовательно, нагрев и расплавление шихты, а, во-вторых, обеспечивают бегущие электромагнитные волны как от поперечного, так и от продольного электромагнитных полей и тяговую электромагнитную силу, обеспечивающую движение жидкого металла как вокруг оси симметрии тигля, так и параллельно оси симметрии тигля, что еще больше увеличивает электромагнитное перемешивание жидкого металла. Поперечная электромагнитная бегущая волна, направление движения которой перпендикулярно оси тигля, и продольная бегущая электромагнитная волна, направление движения которой параллельно оси тигля, образуются в результате того, что в отдельных обмотках трехфазного индуктора как в каждом горизонтальном ряду, так и в каждом вертикальном секторе протекает симметричная трехфазная (в общем случае многофазная) система токов. Так, например, в соответствии с фиг.6 в первом секторе C₁ по обмоткам O_1-1, O_2-1 и О_3-1 протекают соответственно токи фаз А, В и С. Во втором секторе С₂ по обмоткам O_1-2, O_2-2 и О_3-2 протекают соответственно токи фаз В, С и А. В третьем секторе С₃ по обмоткам O_1-3, O_2-3 и О_3-3 протекают соответственно токи фаз С, А и В. Именно упомянутые фазные токи создают и поперечную и продольную бегущие электромагнитные волны.To further increase the intensity of electromagnetic stirring, the authors proposed a multiphase induction crucible furnace with a multiphase multi-coil inductor, one of the options of which, namely, a three-phase nine-coil, is shown in Fig.6. When applying to the windings of the aforementioned three-phase inductor, connected according to the "star" scheme, an alternating voltage from a three-phase power source ABC, a symmetrical three-phase current flows through these windings along the circuits: AO _1-1 -O _2-3 -O _3-2 -X, In-O _1-2 -O _2-1 O _3-3 _1-3 CO -I and -O -O _2-2 -Z _3-1, which will cause the three-phase excitation and three-phase transverse and longitudinal magnetic fields. These fields at the corresponding intensity and frequency also provide, firstly, in the metal charge inside the crucible, the formation of eddy currents, and consequently, heating and melting of the charge, and, secondly, provide traveling electromagnetic waves from both transverse and from longitudinal electromagnetic fields and traction electromagnetic force, which ensures the movement of liquid metal both around the axis of symmetry of the crucible and parallel to the axis of symmetry of the crucible, which further increases the electromagnetic mixing of liquid metal. A transverse electromagnetic traveling wave, the direction of movement of which is perpendicular to the axis of the crucible, and a longitudinal traveling electromagnetic wave, whose direction of movement is parallel to the axis of the crucible, are formed as a result of the fact that symmetrical flows in the individual windings of the three-phase inductor both in each horizontal row and in each vertical sector three-phase (generally multiphase) current system. So, for example, in accordance with Fig.6 in the first sector C ₁ through the windings O _1-1 , O _2-1 and O _3-1 , respectively, the currents of phases A, B and C. flow in the second sector C ₂ through the windings O _{1 -2} , O _2-2 and O _3-2 , respectively, the currents of the phases B, C and A. In the third sector C ₃ through the windings O _1-3 , O _2-3 and O _3-3 , respectively, the currents of the phases C, A and B. It is the mentioned phase currents that create both transverse and longitudinal traveling electromagnetic waves.

Возможность формирования поперечной бегущей электромагнитной волны обеспечивается тем, что в каждом витке катушек обмоток многофазного индуктора многофазной тигельной печи имеется две стороны прямоугольного витка, расположенных вертикально, т.е. параллельно оси тигля, а возможность формирования продольной бегущей электромагнитной волны обеспечивается тем, что в каждом витке катушек обмоток многофазного индуктора многофазной тигельной печи имеется две стороны прямоугольного витка, расположенные горизонтально, т.е. перпендикулярно оси тигля.The possibility of forming a transverse traveling electromagnetic wave is ensured by the fact that in each turn of the coils of the windings of the multiphase inductor of the multiphase crucible furnace there are two sides of a rectangular coil arranged vertically, i.e. parallel to the axis of the crucible, and the possibility of forming a longitudinal traveling electromagnetic wave is ensured by the fact that in each turn of the coils of the windings of the multiphase inductor of the multiphase crucible furnace there are two sides of a rectangular coil, located horizontally, i.e. perpendicular to the axis of the crucible.

Claims

1. A multiphase induction crucible furnace containing a cylindrical crucible made of heat-resistant material for heating and melting the charge and a multiphase coil inductor, where the number of phases m> 1 is an integer, characterized in that the side surface of the crucible is conditionally divided into vertical sectors along the outer circumference of the crucible with the side sides of each sector parallel to the central axis of symmetry of the crucible, with each phase winding of a multiphase inductor made in the form of a single-layer concentric rectangular coil, in each vert the aforementioned sector contains one of the mentioned phase windings of the multiphase inductor, the first two sides of each rectangular coil of each winding of the multiphase inductor - the lower and upper - are perpendicular to the axis of symmetry of the crucible, and the second two sides of the same coil - left and right - are parallel to the axis of symmetry of the crucible, the phase windings of the multiphase inductor are located along the length of the outer circumference of the crucible at the same level with respect to the lower and upper parts of the crucible, forming a horizontal row of windings with a height equal to the height of the load evaemogo metal, with simultaneous formation of a symmetrical polyphase coil inductor.

2. Multiphase induction crucible furnace according to claim 1, characterized in that each phase winding of a multiphase inductor is made with a magnetic circuit.

3. The multiphase induction crucible furnace according to claim 1 or 2, characterized in that it further comprises (m-1) horizontal rows of coils of the windings of the multiphase inductor, while mm coils of the multiphase inductor are located on the side surface of the crucible in a “checkerboard” pattern according to m coils of multiphase inductor windings in each horizontal row along the crucible circumference perpendicular to the crucible axis, and m coils of multiphase inductor windings in each vertical sector parallel to the crucible axis, each phase winding of multiphase the inductor contains separate series-connected coils of this phase winding of the multiphase inductor, and each subsequent in the serial circuit coil of each phase winding of the multiphase inductor is located simultaneously in the adjacent vertical sector with respect to the previous and in the adjacent horizontal row with respect to the previous one with the simultaneous formation of a symmetric multiphase multi-coil inductor .