RU2465528C1 - Holding furnace - Google Patents

Holding furnace Download PDF

Info

Publication number
RU2465528C1
RU2465528C1 RU2011132444/02A RU2011132444A RU2465528C1 RU 2465528 C1 RU2465528 C1 RU 2465528C1 RU 2011132444/02 A RU2011132444/02 A RU 2011132444/02A RU 2011132444 A RU2011132444 A RU 2011132444A RU 2465528 C1 RU2465528 C1 RU 2465528C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
coils
bath
inductor
mixer
phase
Prior art date
Application number
RU2011132444/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Николаевич Тимофеев (RU)
Виктор Николаевич Тимофеев
Александр Иванович Корчагин (RU)
Александр Иванович Корчагин
Евгений Александрович Павлов (RU)
Евгений Александрович Павлов
Сергей Александрович Бояков (RU)
Сергей Александрович Бояков
Николай Викторович Тимофеев (RU)
Николай Викторович Тимофеев
Геннадий Федотович Лыбзиков (RU)
Геннадий Федотович Лыбзиков
Original Assignee
Виктор Николаевич Тимофеев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Виктор Николаевич Тимофеев filed Critical Виктор Николаевич Тимофеев
Priority to RU2011132444/02A priority Critical patent/RU2465528C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2465528C1 publication Critical patent/RU2465528C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Furnace Details (AREA)
  • Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: furnace includes at least one bath with side walls and bottom for arrangement of metal in it, and inductor of electromagnetic mixer, which contains magnetic conductor and at least two-phase winding and installed in the area of bath for application of electromagnetic field to the metal contained in the bath. Inductor winding consists of coils the active conductors of which are located relative to each other at the distance equal to Δx=lx/(N-1), where lx - length of the largest side of rectangular bath in which molten metal is contained, N - number of coils, which is determined as the number rounded to the nearest even integer of ratio lx/h.
EFFECT: invention allows obtaining different structure of convective flows of molten metal depending on connection of coils located around magnetic conductor and providing effective mixing of molten metal with equalisation of its temperature and chemical composition.
7 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области металлургии, в частности к печам-миксерам с электромагнитными неремешивателями для расплавления и выдерживания расплава металла, в частности алюминия.The invention relates to the field of metallurgy, in particular to mixer furnaces with electromagnetic non-stirrers for melting and maintaining a molten metal, in particular aluminum.

В процессе плавления и/или приготовления металлических сплавов, в частности на основе алюминия, важную роль играет перемешивание расплавленного металла, находящегося в ванне печи-миксера, с целью выравнивания его химического состава и температуры во всем объеме ванны и тем самым повышения производительности печи-миксера и снижения энергопотребления на единицу продукции. Возможности использования механического перемешивания весьма ограничены высокими температурами расплавов и чрезвычайно высокой их химической активностью. Поэтому в последнее время все более широкое распространение получают электромагнитные перемешиватели. Индукторы (источники магнитного поля) электромагнитных неремешивателей устанавливают как у боковых стенок, так и под днищем ванны печи-миксера.In the process of melting and / or preparation of metal alloys, in particular based on aluminum, an important role is played by mixing the molten metal in the bath of the mixer furnace in order to equalize its chemical composition and temperature in the entire volume of the bath and thereby increase the productivity of the mixer furnace and reducing energy consumption per unit of output. The possibilities of using mechanical stirring are very limited by the high temperatures of the melts and their extremely high chemical activity. Therefore, in recent years, electromagnetic mixers have become increasingly widespread. Inductors (magnetic field sources) of electromagnetic non-stirrers are installed both at the side walls and under the bottom of the bath of the mixer furnace.

Перемешивание обеспечивает максимальный градиент температур и концентраций на границе жидкого металла с взаимодействующими с ним жидкими реагентами, атмосферой и вакуумом. Градиент создается благодаря подводу к этой границе все новых порций непрореагировавшего металла и уменьшению толщины ламинарного пограничного слоя, массоперенос в котором определяется коэффициентами диффузии и теплопроводностью, величины которых на несколько порядков меньше, чем соответствующие коэффициенты при конвективном тепломассопереносе. В процессе перемешивания важно также не допустить перегрева у поверхности расплава, чтобы избежать потери массы металла вследствие окисления.Mixing provides the maximum temperature and concentration gradient at the boundary of the liquid metal with the interacting liquid reagents, atmosphere and vacuum. The gradient is created due to the addition of new portions of unreacted metal to this boundary and a decrease in the thickness of the laminar boundary layer, the mass transfer of which is determined by diffusion and thermal conductivity coefficients, which are several orders of magnitude smaller than the corresponding coefficients for convective heat and mass transfer. During the mixing process, it is also important to prevent overheating at the surface of the melt in order to avoid loss of metal mass due to oxidation.

Известны печи-миксеры, в которых индукторы электромагнитных перемешивателей установлены как под днищем, так и с боковой стороны ванны /1/. В известных установках перемешивание расплава осуществляется определенно направленной локальной струей, образованной в расплаве вблизи индуктора. Чтобы привести в движение весь расплав в ванне, эта струя должна обладать большой кинетической энергией. Для обеспечения этого условия индуктор перемешивателя потребляет из сети большую электрическую мощность. Несмотря на это в ванне остаются застойные зоны со слабым перемешиванием. Чтобы выровнять температуру и химический состав во всем объеме, приходится несколько раз реверсировать направление движения бегущего магнитного ноля индуктора и соответственно струи расплава. Это ведет к возрастанию времени работы электромагнитных перемешивателей и, следовательно, к увеличению количества потребляемой электрической энергии как электромагнитными перемешивателями, так и самим агрегатом.Known furnace mixers in which the inductors of electromagnetic mixers are installed both under the bottom and on the side of the bath / 1 /. In known installations, melt mixing is carried out by a definitely directed local jet formed in the melt near the inductor. To set in motion the entire melt in the bath, this jet must have high kinetic energy. To ensure this condition, the inductor of the mixer consumes large electric power from the network. Despite this, stagnant zones with weak mixing remain in the bath. In order to equalize the temperature and chemical composition in the entire volume, it is necessary to reverse the direction of motion of the traveling magnetic field of the inductor and, accordingly, the jet of melt several times. This leads to an increase in the operating time of electromagnetic stirrers and, consequently, to an increase in the amount of consumed electric energy by both electromagnetic stirrers and the unit itself.

Повысить технико-экономические показатели печей-миксеров можно, если организовать эффективное перемешивание расплава во всем объеме ванны, исключая застойные зоны, с минимально потребляемой энергией. Такое перемешивание возникает в жидкости, находящейся в прямоугольной ванне, подогреваемой снизу /2/. В жидкости между верхним и нижним слоями образуется разность температур ΔT. До определенной величины ΔT тепло, поступающее снизу, передается верхним слоям в основном путем теплопроводности. При достижении ΔT некоторого критического значения ΔTкрит происходит эффект самоорганизации конвективных потоков в четкую структуру из «вращающихся цилиндров», занимающих весь объем ванны. При этом резко увеличивается тепловой поток от нижнего слоя в ванну. Причина неустойчивости теплопередачи теплопроводностью заключается в увеличении «архимедовых сил», действующих на нижние слои, которые в результате нагрева имеют меньшую плотность и стремятся поменяться местами с более тяжелыми верхними слоями. При дальнейшем увеличении разности температур ΔT устойчивость конвективных потоков в виде чередующихся «вращающихся цилиндров» сменяется новой неустойчивостью и в дальнейшем приводит к новому стационарному движению и так далее. Идет развитие турбулентности в конвективных потоках жидкости с увеличением свойства перемешивания. Реализация такого принципа перемешивания требует подогревания ванны снизу, при этом для эффективного перемешивания требуются большие значения ΔT, не всегда достижимые в реальных условиях производства.It is possible to increase the technical and economic indicators of mixer ovens if you organize effective mixing of the melt in the entire volume of the bath, excluding stagnant zones, with minimal energy consumption. Such mixing occurs in a liquid located in a rectangular bath, heated from below / 2 /. In a liquid, a temperature difference ΔT is formed between the upper and lower layers. Up to a certain value ΔT, the heat entering from below is transferred to the upper layers mainly by thermal conductivity. When ΔT reaches a certain critical value of ΔT crit , the self-organization of convective flows into a clear structure of "rotating cylinders" occupying the entire volume of the bath occurs. In this case, the heat flux from the lower layer to the bath increases sharply. The reason for the instability of heat transfer by thermal conductivity is an increase in “Archimedean forces” acting on the lower layers, which, as a result of heating, have a lower density and tend to change places with heavier upper layers. With a further increase in the temperature difference ΔT, the stability of convective flows in the form of alternating “rotating cylinders” is replaced by a new instability and subsequently leads to a new stationary motion and so on. Turbulence is developing in convective fluid flows with an increase in the mixing property. The implementation of this principle of mixing requires heating the bath from the bottom, while effective mixing requires large values of ΔT, which are not always achievable in real production conditions.

Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности является печная установка /3/, содержащая ванну печи для помещения в нее расплавленного и твердого металла, имеющая боковые стенки и днище; электромагнитный неремешиватель по крайне мере с двухфазной обмоткой, установленный у стенки ванны. Недостатком данной печной установки (далее печь-миксер) с электромагнитным неремешивателем является то, что в расплаве образуется только локальная струя вблизи места установки индуктора. Требуется длительное время работы неремешивателя для выравнивания химического состава и температуры расплава во всем объеме ванны, что ведет к увеличению времени работы печи-миксера и количества потребляемой энергии.Closest to the proposed device in technical essence is a furnace installation / 3 /, containing a bath of the furnace for placing molten and solid metal in it, having side walls and a bottom; electromagnetic non-stirrer with at least two-phase winding mounted near the wall of the bath. The disadvantage of this furnace plant (hereinafter referred to as the mixer mixer) with an electromagnetic stirrer is that only a local stream is formed in the melt near the installation site of the inductor. It takes a long time for the non-stirrer to equalize the chemical composition and temperature of the melt in the entire volume of the bath, which leads to an increase in the operating time of the mixer furnace and the amount of energy consumed.

В основу настоящего изобретения положена задача создания печи-миксера с электромагнитным перемешивателем, в которой обеспечивается эффективное перемешивание расплава во всей ванне печи-миксера, что повлечет выравнивание температуры и химического состава расплава, а также повышение производительности установки и сокращение энергопотребления.The present invention is based on the task of creating a mixer furnace with an electromagnetic mixer, which provides effective mixing of the melt in the entire bath of the mixer furnace, which will result in equalization of the temperature and chemical composition of the melt, as well as increased plant productivity and reduced energy consumption.

Поставленная задача решается тем, что в печи-миксере, содержащей, но меньшей мере, одну ванну с боковыми стенками и днищем и индуктор электромагнитного перемешивателя с магнитонроводом и, как минимум, двухфазной обмоткой, установленный в районе ванны для приложения электромагнитного поля находящемуся в ванне металлу, согласно изобретению, обмотка индуктора состоит из катушек, активные проводники которых расположены относительно друг друга на расстоянииThe problem is solved in that in a mixer furnace containing at least one bath with side walls and a bottom and an electromagnetic stirrer inductor with a magnetic wire and at least a two-phase winding installed in the bath area for applying an electromagnetic field to the metal in the bath , according to the invention, the inductor winding consists of coils, the active conductors of which are located relative to each other at a distance

Δx=lx/(N-1),Δx = l x / (N-1),

где lx - длина наибольшей стороны ванны, м,where l x is the length of the largest side of the bath, m,

N - количество катушек, определяемое как округленное до ближайшего четного целого числа отношения lx/h,N is the number of coils, defined as rounded to the nearest even integer of the ratio l x / h,

h - глубина расплава металла, м.h is the depth of the molten metal, m

В печи-миксере обмотку индуктора составляют две группы катушек, одна часть активных проводников каждой группы катушек расположена над металлом в ванне, а другая часть активных проводников расположена под ванной с металлом, при этом верхние проводники каждой группы катушек смещены относительно нижних проводников на величину Δx. В печи-микссре группа нечетных катушек, соединенных согласно и последовательно, образует одну из фаз, а другая группа четных катушек, соединенных согласно и последовательно, образует другую фазу обмотки индуктора. В печи-миксере магнитопровод индуктора может быть расположен над ванной и(или) под ванной. В печи-миксере индуктор электромагнитного перемешивателя с размещенными вокруг магнитопровода катушками может быть установлен под ванной, причем соединенные согласно и последовательно нечетные катушки образуют одну из фаз, а соединенные согласно и последовательно четные катушки образуют другую фазу обмотки, и, по крайней мере, в одной фазе имеется возможность изменения направления электрического тока. В печи-миксере индуктор перемешивателя с размещенными вокруг магнитопровода катушками может быть установлен под ванной, соединенные встречно и последовательно нечетные катушки образуют одну из фаз, а соединенные встречно и последовательно четные катушки образуют другую фазу обмотки, при этом, но крайней мере, в одной фазе имеется возможность изменения направления электрического тока. В печи-миксере в качестве магпитопровода может быть использовано днище ванны.In the mixer furnace, the inductor winding consists of two groups of coils, one part of the active conductors of each group of coils is located above the metal in the bath, and the other part of the active conductors is located under the bath with metal, while the upper conductors of each group of coils are displaced relative to the lower conductors by Δx. In a mixing furnace, a group of odd coils connected in series and in series forms one of the phases, and another group of even coils connected in series and in series forms another phase of the inductor winding. In the mixer furnace, the inductor magnetic circuit can be located above the bathtub and / or under the bathtub. In the mixer oven, the inductor of the electromagnetic stirrer with coils placed around the magnetic circuit can be installed under the bath, moreover, the odd coils connected in series and in series form one of the phases, and the even coils connected in series and in series form the other phase of the winding, and in at least one phase there is the possibility of changing the direction of the electric current. In a mixer oven, a stirrer inductor with coils placed around the magnetic circuit can be installed under the bathtub, odd and sequentially connected odd coils form one of the phases, and odd and sequentially connected even coils form another winding phase, but at least in one phase there is the possibility of changing the direction of the electric current. In the mixer oven, the bottom of the bathtub can be used as a magnet pipe line.

Под глубиной расплава h понимают максимальную глубину расплава, используемую в нормальном режиме. Наиболее часто для печей-миксеров максимальная глубина расплава лежит в пределах от 0,3 до 1,1 м.By melt depth h is meant the maximum melt depth used in normal operation. Most often for mixer ovens, the maximum melt depth is in the range 0.3 to 1.1 m.

На фиг.1, 2 и 3 схематично представлена печь-миксер (вертикальный разрез) с разными вариантами расположения и конструкцией индукторов электромагнитного перемешивателя. Печь-миксер содержит ванну 1, в которой находится расплав металла 2 глубиной h, и индуктор электромагнитного перемешивателя. Индуктор имеет обмотку, состоящую из группы нечетных 3 и четных 4 катушек с активными проводниками, и магнитопровод 5.Figure 1, 2 and 3 schematically shows a mixer oven (vertical section) with different layouts and the design of the inductors of the electromagnetic stirrer. The mixer furnace contains a bath 1, in which there is a molten metal 2 of depth h, and an inductor of an electromagnetic stirrer. The inductor has a winding consisting of a group of odd 3 and even 4 coils with active conductors, and a magnetic circuit 5.

В одном из примеров реализации изобретения обмотка индуктора состоит из катушечных групп, одна часть активных проводников каждой группы катушек расположена над металлом в ванне, а другая часть активных проводников расположена под ванной с металлом, при этом верхние проводники каждой группы катушек смещены относительно нижних проводников на величину Δx.In one example of the invention, the inductor winding consists of coil groups, one part of the active conductors of each group of coils is located above the metal in the bath, and the other part of the active conductors is located under the bath with metal, while the upper conductors of each group of coils are offset relative to the lower conductors by an amount Δx.

С целью усиления магнитного поля вблизи активных проводников катушек над металлом в ванне и под ванной могут располагаться магнитопроводы из ферромагнитного материала.In order to enhance the magnetic field near the active conductors of the coils above the metal in the bath and under the bath, magnetic circuits made of ferromagnetic material can be located.

Возможно, что нечетные катушки соединены последовательно и согласно, образуя одну фазу обмотки, а четные катушки соединены последовательно и согласно и образуют другую фазу обмотки индуктора.It is possible that the odd coils are connected in series and in accordance, forming one phase of the winding, and the even coils are connected in series and in accordance with and form another phase of the inductor winding.

Другие примеры реализации изобретения предусматривают установку индуктора, содержащего обмотку и магнитопровод, под ванну печи-миксера.Other examples of the invention include the installation of an inductor containing a winding and a magnetic circuit, under the bath of the mixer.

В одном примере изобретения нечетные катушки, соединенные согласно и последовательно, расположенные вокруг магнитопровода, образуют одну фазу, а четные катушки, соединенные согласно и последовательно, расположенные вокруг магнитопровода, образуют другую фазу обмотки, при этом, по крайней мере, в одной фазе имеется возможность изменить направление электрического тока. Такое соединение обмотки индуктора позволяет получить в расплаве конвективные потоки в виде «вращающихся цилиндров», осуществляющих быстрое выравнивание химического состава и температуры по глубине расплава. Структура конвективных потоков аналогична структуре, возникающей в жидкости, находящейся в прямоугольной ванне и подогреваемой снизу. Изменение направления тока в одной из фаз обмотки меняет направление вращения цилиндрических потоков расплава.In one example of the invention, the odd coils connected in accordance and sequentially located around the magnetic circuit form one phase, and the even coils connected in accordance and sequentially located around the magnetic circuit form another phase of the winding, with at least one phase being possible change the direction of electric current. Such a connection of the inductor winding makes it possible to obtain convective flows in the melt in the form of “rotating cylinders”, which ensure rapid equalization of the chemical composition and temperature along the depth of the melt. The structure of convective flows is similar to the structure that occurs in a liquid located in a rectangular bath and heated from below. A change in the direction of the current in one of the winding phases changes the direction of rotation of the cylindrical melt flows.

В другом примере изобретения нечетные катушки, соединенные встречно и последовательно, расположенные вокруг магнитопровода, образуют одну фазу, а четные катушки, соединенные встречно и последовательно, расположенные вокруг магнитопровода, образуют другую фазу обмотки, при этом, по крайней мере, в одной фазе имеется возможность изменить направление электрического тока.In another example of the invention, the odd coils connected counterclockwise and sequentially located around the magnetic circuit form one phase, and the even coils connected counterclockwise and sequentially located around the magnetic circuit form another phase of the winding, with at least one phase being possible change the direction of electric current.

Такая обмотка индуктора позволяет получить бегущее магнитное поле с полюсным делением 2Δх, приводящее расплав в линейное движение, быстро выравнивающее химический состав и температуру расплава в горизонтальной плоскости. Эта операция необходима при загрузке твердой лигатуры в определенное место ванны. Изменением направления тока в одной из фаз обмотки можно осуществить изменение направления движения расплава.Such an inductor winding makes it possible to obtain a traveling magnetic field with a pole division of 2Δx, which brings the melt into linear motion, quickly equalizing the chemical composition and temperature of the melt in the horizontal plane. This operation is necessary when loading a solid ligature in a specific place in the bath. By changing the direction of the current in one of the phases of the winding, you can make a change in the direction of motion of the melt.

Во всех примерах реализации изобретения проводники катушек расположены относительно друг друга на расстоянииIn all examples of the invention, the conductors of the coils are located relative to each other at a distance

Δx=lx/(N-1),Δx = l x / (N-1),

где lx - длина наибольшей стороны прямоугольной ванны, м,where l x is the length of the largest side of the rectangular bath, m,

N - количество катушек, определяемое как округленное до ближайшего четного целого числа отношения lx/h,N is the number of coils, defined as rounded to the nearest even integer of the ratio l x / h,

h - глубина расплава металла, м.h is the depth of the molten metal, m

На фиг.1 представлен вертикальный разрез печи-миксера, в котором обмотка индуктора состоит из катушечных групп, одна часть активных проводников каждой нечетной 3 и четной 4 групп катушек расположена над металлом 2 в ванне 1, а другая часть активных проводников расположена под ванной с металлом, при этом верхние проводники каждой группы катушек смещены относительно нижних проводников на величину Δx. Соединенные последовательно нечетные катушки 3 образуют одну фазу обмотки, а соединенные последовательно четные катушки 4 образуют другую фазу обмотки индуктора.Figure 1 shows a vertical section of a mixer furnace, in which the inductor winding consists of coil groups, one part of the active conductors of each odd 3 and even 4 groups of coils is located above the metal 2 in the bath 1, and the other part of the active conductors is located under the metal bath while the upper conductors of each group of coils are offset relative to the lower conductors by Δx. Odd coils 3 connected in series form one phase of the winding, and evenly connected coils 4 connected in series form another phase of the inductor winding.

На фиг.2 представлена печь-миксер (вертикальный разрез), в которой индуктор установлен под днищем ванны. Соединенные согласно и последовательно нечетные катушки 3 расположены вокруг магнитопровода 5 и образуют одну фазу, а соединенные согласно и последовательно четные катушки 4, расположенные вокруг магнитопровода 5, образуют другую фазу обмотки индуктора.Figure 2 presents the mixer oven (vertical section), in which the inductor is installed under the bottom of the bath. United according to and sequentially odd coils 3 are located around the magnetic circuit 5 and form one phase, and connected according to and sequentially even coils 4 located around the magnetic circuit 5 form another phase of the inductor winding.

На фиг.3 представлен вертикальный разрез печи миксера, в которой также индуктор установлен под днищем ванны. Соединенные встречно и последовательно нечетные катушки 3, расположенные вокруг магнитонровода 5, образуют одну фазу, а соединенные встречно и последовательно четные катушки 4, расположенные вокруг магнитонровода 5, образуют другую фазу обмотки индуктора.Figure 3 presents a vertical section of the mixer furnace, in which the inductor is also installed under the bottom of the bath. United counter and sequentially odd coils 3 located around the magnetic core 5 form one phase, and connected counter and sequentially even coils 4 located around the magnetic core 5 form another phase of the inductor winding.

Заявляемая печь-миксер работает следующим образом.The inventive furnace mixer operates as follows.

При подключении фаз обмотки индуктора (фиг.1) к источнику переменного двухфазного напряжения со сдвигом фаз φ≈90° в фазах A и B появятся сдвинутые по фазе токи. Как известно из электротехники, сдвинутые в пространстве катушки 3 и 4, питаемые сдвинутыми по фазе токами, создают вращающееся магнитное поле. Вследствие этого во всех нечетных элементах расплава сечением Δx×h расплав будет вращаться, например, по часовой стрелке, а в четных элементах расплав будет вращаться против часовой стрелки. Такие конвективные потоки осуществляют эффективное перемешивание расплава. Скорость вращения цилиндрических валов зависит от величии тока и частоты. С ростом частоты уменьшается глубина проникновения электромагнитного поля в расплав. При определенной частоте активные проводники с током над металлом в ванне и активные проводники с током под ванной начинают работать раздельно. Поэтому в других примерах предложено получить эффективное перемешивание расплава путем установки индуктора электромагнитного перемешивателя только под днищем ванны (фиг.2, 3).When connecting the phases of the inductor winding (Fig. 1) to a source of alternating two-phase voltage with a phase shift of φ≈90 ° in phases A and B, phase-shifted currents will appear. As is known from electrical engineering, coils 3 and 4 shifted in space, fed by currents shifted in phase, create a rotating magnetic field. As a result, in all odd elements of the melt with a section Δx × h, the melt will rotate, for example, clockwise, and in even elements the melt will rotate counterclockwise. Such convective flows carry out effective mixing of the melt. The rotation speed of cylindrical shafts depends on the magnitude of the current and frequency. With increasing frequency, the depth of penetration of the electromagnetic field into the melt decreases. At a certain frequency, active conductors with current over the metal in the bath and active conductors with current under the bath begin to work separately. Therefore, in other examples, it is proposed to obtain effective mixing of the melt by installing an inductor of an electromagnetic stirrer only under the bottom of the bath (figure 2, 3).

При подключении обмотки индуктора печи-миксера, представленного на фиг.2, к источнику переменного напряжения в каждом сечении расплава Δx×h образуются вращающиеся магнитные поля, создающие конвективные потоки в этих сечениях в виде вращающихся цилиндров во всем объеме ванны, аналогичные движению расплава в печи-миксере, представленному на фиг.1.When the winding of the inductor of the mixer furnace shown in Fig. 2 is connected to an alternating voltage source in each section of the melt Δx × h, rotating magnetic fields are generated, which create convective flows in these sections in the form of rotating cylinders in the entire volume of the bath, similar to the movement of the melt in the furnace the mixer shown in figure 1.

В печи-миксере (фиг.3) соединенные встречно и последовательно нечетные катушки 3, расположенные вокруг магнитопровода 5, образуют одну фазу, а соединенные встречно и последовательно четные катушки 4, расположенные вокруг магнитопровода 5, образуют другую фазу обмотки. При подключении обмотки к источнику переменного напряжения в фазах обмотки появятся сдвинутые по фазе электрические токи. Такая обмотка с током создает бегущее магнитное поле с полюсным шагом τ=2Δx /4/. Скорость движения магнитного поля равна 2τf, где f - частота электрического тока. В результате воздействия бегущего магнитного поля на расплав последний начинает движение в горизонтальной плоскости, как показано стрелкой на фиг.3. Такое движение осуществляет эффективный тепломассоперенос в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Изменяя величины тока и частоты питающего напряжения, а также схему соединения катушек обмотки индуктора, можно добиться наибольшей эффективности перемешивания.In the mixer oven (Fig. 3), the coupled counter and sequentially odd coils 3 located around the magnetic circuit 5 form one phase, and the connected counter and series odd coils 4 located around the magnetic circuit 5 form another phase of the winding. When the winding is connected to an AC voltage source, phase-shifted electric currents will appear in the phases of the winding. Such a winding with current creates a traveling magnetic field with a pole pitch of τ = 2Δx / 4 /. The velocity of the magnetic field is 2τf, where f is the frequency of the electric current. As a result of the effect of a traveling magnetic field on the melt, the latter begins to move in the horizontal plane, as shown by the arrow in Fig. 3. This movement provides efficient heat and mass transfer in the horizontal and vertical planes. By changing the magnitude of the current and frequency of the supply voltage, as well as the connection scheme of the coils of the inductor winding, it is possible to achieve the greatest mixing efficiency.

Таким образом, для заявляемого изобретения можно указать ряд преимуществ перед известным решением, а именно:Thus, for the claimed invention, one can indicate a number of advantages over the known solution, namely:

- возможность осуществить эффективное перемешивание расплава во всем объеме ванны;- the ability to carry out effective mixing of the melt in the entire volume of the bath;

- возможность управлять структурой конвективных потоков расплава в зависимости от условий загрузки лигатуры в ванну;- the ability to control the structure of convective melt flows depending on the loading conditions of the ligature in the bath;

- сокращение времени работы печи-миксера в процессе приготовления сплавов;- reduction of the operating time of the furnace-mixer during the preparation of alloys;

- уменьшение потребляемой энергии печью-миксером с электромагнитным перемешивателем.- reduction of energy consumed by the mixer oven with an electromagnetic stirrer.

ЛитератураLiterature

1. Тимофеев B.Н., Христинич P.M., Бояков С.А., Темеров А.А. Опыт работы в области новых технологий и оборудования для цветной металлургии и литейного производства. Алюминиум. Русское издание. Международный журнал для алюминиевой индустрии, 2009, №1, с.16-20.1. Timofeev B.N., Khristinich P.M., Boyakov S.A., Temerov A.A. Work experience in the field of new technologies and equipment for non-ferrous metallurgy and foundry. Aluminum. Russian edition. International Journal for the Aluminum Industry, 2009, No. 1, pp. 16-20.

2. Хакен Г. Информация и самоорганизация: Макроскопический подход к сложным системам: пер. с англ. - М.: Мир, 1991. - 240 с., илл.2. Haken G. Information and self-organization: A macroscopic approach to complex systems: Per. from English - M.: Mir, 1991 .-- 240 p., Ill.

3. SE 96/00543 (24.04.1996), RU (11) 2157492, опубл. 10.10.2000.3. SE 96/00543 (04.24.1996), RU (11) 2157492, publ. 10/10/2000.

4. Вольдек А.И. Электрические машины. Учебник для студентов высш. техн. учебн. заведений. Изд. 2-е перераб. и доп. Л., «Энергия», 1974, 840 с.с илл.4. Voldek A.I. Electric cars. Textbook for students of higher. tech. training institutions. Ed. 2nd rev. and add. L., "Energy", 1974, 840 pp. Ill.

Claims (7)

1. Печь-миксер, содержащая, по меньшей мере, одну ванну с боковыми стенками и днищем для размещения в ней металла и индуктор электромагнитного перемешивателя, содержащий магнитопровод и как минимум двухфазную обмотку и установленный в районе ванны для приложения электромагнитного поля к находящемуся в ванне металлу, отличающаяся тем, что обмотка индуктора состоит из катушек, активные проводники которых расположены относительно друг друга на расстоянии, равном
Δх=lx/(N-1),
где lx - длина наибольшей стороны ванны, м;
N - количество катушек, определяемое как округленное до ближайшего четного целого числа отношение lx/h;
h - глубина расплава металла, м.
1. Mixer furnace, containing at least one bath with side walls and a bottom for placing metal in it and an electromagnetic stirrer inductor, comprising a magnetic circuit and at least a two-phase winding and installed in the bath area for applying an electromagnetic field to the metal in the bath characterized in that the inductor winding consists of coils whose active conductors are located relative to each other at a distance equal to
Δx = l x / (N-1),
where l x is the length of the largest side of the bath, m;
N is the number of coils, defined as the ratio l x / h rounded to the nearest even integer;
h is the depth of the molten metal, m
2. Печь-миксер по п.1, отличающаяся тем, что магнитопровод индуктора расположен над ванной и/или под ванной.2. The mixer oven according to claim 1, characterized in that the magnetic circuit of the inductor is located above the bathtub and / or under the bathtub. 3. Печь-миксер по п.1, отличающаяся тем, что обмотку индуктора составляют две группы катушек - нечетных и четных, одна часть активных проводников каждой группы катушек расположена над металлом в ванне, а другая часть активных проводников расположена под ванной с металлом, при этом верхние проводники каждой группы катушек смещены относительно нижних проводников на величину Δх.3. The mixer furnace according to claim 1, characterized in that the inductor winding consists of two groups of coils - odd and even, one part of the active conductors of each group of coils is located above the metal in the bath, and the other part of the active conductors is located under the bath with metal, this, the upper conductors of each group of coils are offset relative to the lower conductors by Δx. 4. Печь-миксер по п.3, отличающаяся тем, что группа нечетных катушек, соединенных согласно и последовательно, образует одну из фаз, а другая группа четных катушек, соединенных согласно и последовательно, образует другую фазу обмотки индуктора.4. The mixer oven according to claim 3, characterized in that the group of odd coils connected in accordance and in series forms one of the phases, and the other group of even coils connected in accordance and in series forms another phase of the inductor winding. 5. Печь-миксер по п.1, отличающаяся тем, что индуктор электромагнитного перемешивателя с размещенными вокруг магнитопровода катушками установлен под ванной, причем соединенные согласно и последовательно нечетные катушки образуют одну из фаз, а соединенные согласно и последовательно четные катушки образуют другую фазу обмотки, и, по крайней мере, в одной фазе имеется возможность изменения направления электрического тока.5. The mixer oven according to claim 1, characterized in that the inductor of the electromagnetic stirrer with coils placed around the magnetic circuit is installed under the bath, moreover, the odd coils connected in series and in series form one of the phases, and the even coils connected in series and in series form another winding phase, and at least in one phase there is the possibility of changing the direction of the electric current. 6. Печь-миксер по п.1, отличающаяся тем, что индуктор перемешивателя с размещенными вокруг магнитопровода катушками установлен под ванной, причем соединенные встречно и последовательно нечетные катушки образуют одну из фаз, а соединенные встречно и последовательно четные катушки образуют другую фазу обмотки, при этом, по крайней мере, в одной фазе имеется возможность изменения направления электрического тока.6. The mixer furnace according to claim 1, characterized in that the stirrer inductor with coils placed around the magnetic circuit is installed under the bathtub, the odd and cohesive odd coils connected forming one of the phases, and the odd and sequentially even coils connected, forming another winding phase, In this, at least in one phase there is the possibility of changing the direction of the electric current. 7. Печь-миксер по п.5 или 6, отличающаяся тем, что в качестве магнитопровода использовано днище ванны. 7. The mixer furnace according to claim 5 or 6, characterized in that the bottom of the bathtub is used as the magnetic circuit.
RU2011132444/02A 2011-08-01 2011-08-01 Holding furnace RU2465528C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011132444/02A RU2465528C1 (en) 2011-08-01 2011-08-01 Holding furnace

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011132444/02A RU2465528C1 (en) 2011-08-01 2011-08-01 Holding furnace

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2465528C1 true RU2465528C1 (en) 2012-10-27

Family

ID=47147528

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011132444/02A RU2465528C1 (en) 2011-08-01 2011-08-01 Holding furnace

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2465528C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2543022C1 (en) * 2013-11-11 2015-02-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр магнитной гидродинамики" Holding furnace
RU2567970C1 (en) * 2014-08-05 2015-11-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт механики сплошных сред Уральского отделения Российской академии наук Device for mixing melted aluminium alloy (versions)
WO2016195540A1 (en) * 2015-06-02 2016-12-08 Виктор Николаевич ТИМОФЕЕВ Holding furnace
RU2712676C1 (en) * 2019-09-09 2020-01-30 Общество с ограниченной ответственностью "Резонанс" Device for electromagnetic mixing of molten metals
RU207347U1 (en) * 2021-07-23 2021-10-25 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования «Новосибирский Государственный Технический Университет» DEVICE FOR MAGNETIC HYDRODYNAMIC MIXING OF LIQUID METAL IN A CYLINDRICAL BATH

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU532459A1 (en) * 1975-07-29 1976-10-25 Московский автомеханический институт Device for mixing liquid metal with additives
RU2157492C2 (en) * 1995-04-25 2000-10-10 Абб Аб Furnace plant
GB2389645A (en) * 2002-06-15 2003-12-17 Solios Thermal Ltd Apparatus for stirring molten metal comprising electromagnetic induction
RU2224966C1 (en) * 2002-08-05 2004-02-27 Открытое акционерное общество "АВИСМА титано-магниевый комбинат" Method and device for electromagnetic agitation of conductive melt

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU532459A1 (en) * 1975-07-29 1976-10-25 Московский автомеханический институт Device for mixing liquid metal with additives
RU2157492C2 (en) * 1995-04-25 2000-10-10 Абб Аб Furnace plant
GB2389645A (en) * 2002-06-15 2003-12-17 Solios Thermal Ltd Apparatus for stirring molten metal comprising electromagnetic induction
RU2224966C1 (en) * 2002-08-05 2004-02-27 Открытое акционерное общество "АВИСМА титано-магниевый комбинат" Method and device for electromagnetic agitation of conductive melt

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2543022C1 (en) * 2013-11-11 2015-02-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр магнитной гидродинамики" Holding furnace
RU2567970C1 (en) * 2014-08-05 2015-11-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт механики сплошных сред Уральского отделения Российской академии наук Device for mixing melted aluminium alloy (versions)
WO2016195540A1 (en) * 2015-06-02 2016-12-08 Виктор Николаевич ТИМОФЕЕВ Holding furnace
RU2610099C2 (en) * 2015-06-02 2017-02-07 Виктор Николаевич Тимофеев Furnace mixer
RU2712676C1 (en) * 2019-09-09 2020-01-30 Общество с ограниченной ответственностью "Резонанс" Device for electromagnetic mixing of molten metals
RU207347U1 (en) * 2021-07-23 2021-10-25 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования «Новосибирский Государственный Технический Университет» DEVICE FOR MAGNETIC HYDRODYNAMIC MIXING OF LIQUID METAL IN A CYLINDRICAL BATH

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2465528C1 (en) Holding furnace
RU2656193C2 (en) Molten metal mixing method, device and system
RU2543022C1 (en) Holding furnace
Lupi et al. Induction heating
CN109338146B (en) Solenoid electromagnetic stirrer with control ring
US20090107991A1 (en) Electric induction heating and melting of an electrically conductive material in a containement vessel
Shvydkiy et al. Numerical modeling of the travelling magnetic field stirrer for liquid lithium
SE443526B (en) DEVICE FOR MIXING MELTED METAL IN AN UPPATH OPEN FORM
HU222124B1 (en) Method and apparatus for strirring molten metal being processed in a metallurgical vessel using electromagnetic field
CN110686510A (en) Inductor structure and electromagnetic stirring smelting pot
Pal et al. MULTIMAG—A MULTIpurpose MAGnetic system for physical modelling in magnetohydrodynamics
RU2610099C2 (en) Furnace mixer
Ho et al. A novel crossed traveling wave induction heating system and finite element analysis of eddy current and temperature distributions
Dubodelov et al. Electromagnetic stirrer of liquid metal with alternate action of traveling and pulsating magnetic fields
SE504400C2 (en) Oven plant for melting metal and / or hot holding of molten metal
Gelfgat Rotating magnetic fields as a means to control the hydrodynamics and heat/mass transfer in the processes of bulk single crystal growth
Bojarevičs et al. Experiments on the magnetic damping of an inductively stirred liquid metal flow
RU2683596C1 (en) Inductor of linear induction machine
Pavlovs et al. LES-study of heat transfer in the melt for metallurgical MHD devices with power supply by inductor and over electrodes
RU2708036C1 (en) Method of metal melt mixing and electromagnetic mixer for its implementation (versions)
Spitans et al. Development, verification and application of numerical model for coupled free surface and liquid metal flow calculation in EM field
Baake et al. Research activities at the institute of electrotechnology in the field of metallurgical melting processes
Timofeev et al. Control of convective flows in liquid metal in fluenced by electromagnetic forces
RU2333439C2 (en) Multiphase induction crucible furnace
Khripchenko et al. STIRRING OF ALUMINUM IN THE BATH OF THE INDUSTRIAL ALUMINUM FURNACE WITH A ROD INDUCTOR GENERATING TRAVELLING MAGNETIC FIELD.

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150802

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20170421

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190802