RU2536311C2

RU2536311C2 - Electromagnetic crucible melting furnace with c-shaped magnetic conductor and horizontal magnetic flux

Info

Publication number: RU2536311C2
Application number: RU2013111011/02A
Authority: RU
Inventors: Геннадий Егорович Левшин; Семен Юрьевич Сергеев
Priority date: 2013-03-12
Filing date: 2013-03-12
Publication date: 2014-12-20
Also published as: RU2013111011A

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: invention relates to metallurgy and foundry, in particular, to design features of electromagnetic crucible melting furnaces for melting of casting metals and alloys. The furnace comprises a housing, a crucible with a bath, an inductor coil with turns, a C-shaped magnetic conductor is made solid with the housing, its unlike poles are turned to each other to generate a horizontal magnetic flux, the inductor coil turns are able of embracing the central magnetic conductor part between its poles, and the crucible with the bath is installed between the poles aside the inductor coil.

EFFECT: invention provides for the reduction of losses caused by crucible wear and rejects of cast products as per non-metal inclusions as well as decrease power consumption for melting process, reduce overall dimensions of an installation, improve safety and reliability of the induction crucible furnace.

9 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится преимущественно к металлургии и литейному производству, в частности к конструкциям индукционных тигельных печей, применяемых для выплавки различных сплавов, доведения расплава до необходимых свойств и выдержки его для порционной разливки.The invention relates primarily to metallurgy and foundry, in particular to designs of induction crucible furnaces used for the smelting of various alloys, bringing the melt to the necessary properties and holding it for batch casting.

Известна трансформаторная индукционная канальная печь с О-образным магнитопроводом и вертикальным магнитным потоком, содержащая скрепленные вместе индуктор с витками, охватывающими один из четырех стержней вертикального магнитопровода О-образной формы, неподвижную емкость для расплава в виде горизонтального узкого кольцевого канала, выполненного в огнеупорной керамической футеровке и охватывающего индуктор, поворотное устройство для слива расплава. Печь является своеобразным трансформатором, где первичная обмотка - индуктор, вторичная - короткозамкнутое кольцо расплава (Фарбман С.А. Индукционные печи для плавки металлов и сплавов / С.А.Фарбман, И.Ф.Колобнев. - М.: Металлургия, 1968. - С.20).A transformer induction channel furnace with an O-shaped magnetic circuit and a vertical magnetic flux is known, comprising an inductor fastened together with coils covering one of the four rods of an O-shaped vertical magnetic circuit, a fixed vessel for melt in the form of a horizontal narrow annular channel made in a refractory ceramic lining and covering the inductor, a rotary device for draining the melt. The furnace is a kind of transformer, where the primary winding is an inductor, the secondary is a short-circuited melt ring (Farbman S.A. Induction furnaces for melting metals and alloys / S.A. Farbman, I.F. Kolobnev. - M .: Metallurgy, 1968. - S.20).

Описанная трансформаторная индукционная канальная печь с вертикальным магнитным потоком имеет следующие основные недостатки:The described transformer induction channel furnace with a vertical magnetic flux has the following main disadvantages:

- ограниченная сфера использования, так как она, во-первых, не пригодна для непосредственного расплавления кусков шихты и требует заливки расплава из другой печи иного вида в кольцевой канал, после чего в расплав можно добавлять куски шихты. Это объясняется особенностями превращений энергии в такой печи. Проходящий по индуктору переменный электрический ток, возбужденный электродвижущей силой (э.д.с.) источника электроэнергии, создает переменный магнитный поток, который, проходя по магнитопроводу, намагничивает его и усиливается. При этом электрическая энергия превращается согласно закону полного тока по первому уравнению Максвелла в магнитную. Магнитный поток создает в магнитопроводе вихревые токи Фуко, а вокруг каждого из стержней магнитопровода - переменное электрическое поле как в воздухе, так и в электропроводном короткозамкнутом кольце расплава. Это поле наводит в этом кольце э.д.с, под действием которой возникает электрический ток. При этом магнитная энергия превращается вновь в наведенную электрическую, которая согласно закону Джоуля-Ленца превращается в тепловую, нагревая расплав. Однако, несмотря на то, что на электропроводные куски шихты также действует это же переменное электрическое поле, электрический ток в них не появляется, так как между кусками имеются неэлектропроводные воздушные зазоры и поэтому замкнутая электрическая цепь не образуется. Таким образом, печь построена на трансформаторном принципе превращения энергии: электрическая от э.д.с. источника - магнитная - электрическая в замкнутой цепи от наведенной э.д.с. - тепловая; во-вторых, увеличивает угар химических элементов сплава, так как часть его постоянно находится в расплавленном состоянии при высокой температуре, что не позволяет выплавлять сплавы, свойства которых резко изменяются в связи с небольшим отклонением от требуемого химического состава, например сталь;- limited scope of use, since, firstly, it is not suitable for direct melting of the charge pieces and requires pouring the melt from another furnace of a different type into the annular channel, after which the charge pieces can be added to the melt. This is due to the peculiarities of energy conversions in such a furnace. The alternating electric current passing through the inductor, excited by the electromotive force (emf) of the electric power source, creates an alternating magnetic flux, which, passing through the magnetic circuit, magnetizes it and amplifies. In this case, electric energy is converted according to the law of total current according to the first Maxwell equation to magnetic. The magnetic flux creates Foucault eddy currents in the magnetic circuit, and around each of the magnetic circuit rods it creates an alternating electric field both in air and in the electrically conductive short-circuited melt ring. This field induces an emf in this ring, under the influence of which an electric current arises. In this case, the magnetic energy is converted again into induced electrical energy, which, according to the Joule-Lenz law, is converted into heat, heating the melt. However, despite the fact that the same alternating electric field also acts on the conductive pieces of the charge, an electric current does not appear in them, since there are non-conductive air gaps between the pieces and therefore a closed electrical circuit is not formed. Thus, the furnace is built on the transformer principle of energy conversion: electric from the emf source - magnetic - electrical in a closed circuit from the induced emf - thermal; secondly, it increases the fumes of the chemical elements of the alloy, since part of it is constantly in the molten state at high temperature, which does not allow smelting alloys whose properties change sharply due to a small deviation from the required chemical composition, for example steel;

- повышенные эксплуатационные расходы, во-первых, из-за необходимости использования второй печи другого вида для выплавки расплава из кусковой шихты и заливки его в кольцевой канал; во-вторых, из-за пониженной стойкости футеровки канала вследствие его эрозии или зарастания и частой трудоемкой его очистки или замены, сопровождаемой разборкой магнитопровода и съемом индуктора, особенно при выплавке высокотемпературных сплавов; в-третьих, из-за трудности перехода с выплавки одного вида сплава на другой вследствие необходимости полностью сливать один расплав из канала и заливать другой, изменяя перед этим конструкцию и сечение канала и состав футеровки.- increased operating costs, firstly, due to the need to use a second furnace of a different kind for smelting the melt from the lump charge and pouring it into the annular channel; secondly, due to the reduced resistance of the lining of the channel due to erosion or overgrowing and its often laborious cleaning or replacement, accompanied by disassembly of the magnetic circuit and removal of the inductor, especially when smelting high-temperature alloys; thirdly, due to the difficulty of switching from smelting one type of alloy to another due to the need to completely drain one melt from the channel and fill another, changing the design and section of the channel and the composition of the lining before.

Известна индукторная индукционная тигельная плавильная печь с вертикальным магнитным потоком, содержащая скрепленные вместе корпус, неподвижный стальной или футерованный огнеупорный тигель с ванной для расплава, индуктор с витками. Витки индуктора, охватывающие цилиндрический тигель с ванной, расположены максимально близко к тиглю преимущественно в горизонтальной плоскости соосно с вертикальной осью ванны и являются опорой для тигля. Витки выполнены полыми из медной трубки, внутри которой под давлением до 0,2-0,7 МПа протекает со скоростью 1-1,5 м/с охлаждающая кондиционная вода: дистиллированная или с содержанием механических примесей до 80 г/м³ определенной жесткостью до 7 г-кв/м, температурой 35-40°C водородным показателем рН=7. Поверх трубки нанесен электроизоляционный слой. Тигель и ванна имеют в плане конфигурацию круга. Высота индуктора меньше высоты ванны и тигля. Устройство в виде электротали, предназначенное для слива расплава, установлено с возможностью поворота всей печи и присоединения к печи только на время слива. Электроталь используется и для загрузки шихты в печах вместимостью до 1 т. Проходящий по виткам индуктора переменный электрический ток, возбужденный э.д.с. сточника электроэнергии, создает переменный магнитный поток. При этом электрическая энергия превращается в магнитную согласно закону полного тока по первому уравнению Максвелла. Магнитный поток действует на электропроводные куски шихты и в каждом из них индуцируется непосредственно переменное вихревое электрическое поле и э.д.с, а под действием этой э.д.с. - вихревой ток Фуко. При этом магнитная энергия превращается согласно закону электромагнитной индукции Фарадея по второму уравнению Максвелла вновь в электрическую, которая согласно закону Джоуля-Ленца превращается в тепловую, нагревая расплав. Таким образом, печь построена на других принципах превращения энергии: электрическая от э.д.с. источника - магнитная - электрическая вихревого тока Фуко - тепловая. Поскольку рабочий магнитный поток создается только индуктором, печь является индукторной индукционной (Фарбман С.А. Индукционные печи для плавки металлов и сплавов / С.А.Фарбман, И.Ф. Колобнев. - М.: Металлургия, 1968. - С.314).Known induction induction crucible melting furnace with a vertical magnetic flux, containing the body fastened together, a fixed steel or lined refractory crucible with a bath for the melt, an inductor with turns. The turns of the inductor, covering a cylindrical crucible with a bath, are located as close as possible to the crucible, mainly in the horizontal plane, coaxially with the vertical axis of the bath and are a support for the crucible. The turns are made hollow from a copper tube, inside which under pressure of up to 0.2-0.7 MPa, cooling conditioned water flows at a speed of 1-1.5 m / s: distilled or with mechanical impurities up to 80 g / m ^{3 of a} certain hardness of up to 7 g-sq / m, temperature 35-40 ° C with a pH value of pH = 7. An insulating layer is applied over the tube. The crucible and bath have a circle configuration in terms of. The height of the inductor is less than the height of the bath and crucible. A device in the form of electric hoist, designed to drain the melt, is installed with the ability to rotate the entire furnace and attach to the furnace only for the duration of the drain. The electric hoist is also used to load the charge in furnaces with a capacity of up to 1 t. The alternating electric current passing through the coils of the inductor, excited by the emf source of electricity, creates a variable magnetic flux. In this case, electric energy is converted into magnetic energy according to the law of total current according to the first Maxwell equation. The magnetic flux acts on the electrically conductive pieces of the charge and in each of them a direct alternating vortex electric field and emf are induced, and under the influence of this emf - Foucault eddy current. In this case, the magnetic energy is converted according to the Faraday law of electromagnetic induction according to the second Maxwell equation again into electrical energy, which according to the Joule-Lenz law is converted into heat, heating the melt. Thus, the furnace is built on other principles of energy conversion: electric from emf source - magnetic - electric eddy current Foucault - thermal. Since the working magnetic flux is created only by an inductor, the furnace is an induction induction furnace (Farbman S.A. Induction furnaces for melting metals and alloys / S.A. Farbman, I.F. Kolobnev. - M .: Metallurgy, 1968. - P.314 )

Основным недостатком индукторной индукционной тигельной плавильной печи с вертикальным магнитным потоком является ограниченная сфера использования, обусловленная следующими причинами:The main disadvantage of the induction induction crucible melting furnace with a vertical magnetic flux is the limited scope of use, due to the following reasons:

- повышенным браком отливок по неметаллическим включениям - воздушным раковинам, частицам плены, футеровки, шлака - или увеличением длительности плавки из-за необходимости отстаивания расплава в печи для всплывания этих включений. Последнее повышает расход энергии. Первое обусловлено тем, что магнитное поле, создаваемое невысоким индуктором, является очень неоднородным и имеет близкую к тороидальной форму с разным направлением вектора индукции относительно центра индуктора и неравномерное распределение величины индукции в его рабочей полости, а именно: по высоте - у торцов она почти в 2 раза меньше чем в средине; по сечению - у витков она заметно больше, чем в центре. Это приводит к появлению значительных разнонаправленных градиентов индукции и электромагнитных сил в расплаве и его интенсивному перемешиванию в разных направлениях, что является причиной повышенного износа стенок тигля и замешиванию в расплав продуктов износа, воздуха и шлака, особенно с уменьшением частоты поля;- increased rejects of castings on non-metallic inclusions - air shells, particles of foam, lining, slag - or an increase in the duration of melting due to the need to settle the melt in the furnace to float these inclusions. The latter increases energy consumption. The first is due to the fact that the magnetic field generated by a low inductor is very inhomogeneous and has a close to toroidal shape with different directions of the induction vector relative to the center of the inductor and an uneven distribution of the magnitude of the induction in its working cavity, namely: in height - at the ends it is almost 2 times less than in the middle; cross-section - at turns it is noticeably larger than in the center. This leads to the appearance of significant multidirectional gradients of induction and electromagnetic forces in the melt and its intensive mixing in different directions, which is the reason for the increased wear of the crucible walls and the mixing of wear products, air and slag into the melt, especially with a decrease in the field frequency;

- повышенным расходом энергии, так как, несмотря на требование размещения стенок тигля максимально близко к виткам индуктора, существенная часть рабочего магнитного потока с наибольшим значением индукции не используется, поскольку проходит по неэлектропроводным стенкам тигля, а не по шихте или расплаву. Помимо рабочего магнитного потока индуктор создает и магнитный поток рассеяния такой же величины, не участвующий в нагреве шихты и расплава. Все это уменьшает полезное использование магнитного потока почти до 40%, а естественный коэффициент мощности cosφ - до 0,03-0,10 и повышает расход энергии и предполагает наличие устройств для компенсации реактивной мощности. Магнитный поток рассеяния вредит здоровью работников;- increased energy consumption, since, despite the requirement of placing the crucible walls as close as possible to the turns of the inductor, a significant part of the working magnetic flux with the highest induction value is not used, since it passes along the non-conductive walls of the crucible, and not along the charge or melt. In addition to the working magnetic flux, the inductor also creates a scattering magnetic flux of the same magnitude, which is not involved in heating the charge and melt. All this reduces the useful use of magnetic flux to almost 40%, and the natural power factor cosφ - to 0.03-0.10 and increases energy consumption and suggests the availability of devices for reactive power compensation. Magnetic flux scattering harms the health of workers;

- повышенными габаритами печи и увеличенной занимаемой производственной площадью, так как магнитный поток рассеяния вызывает нагрев близкорасположенных электропроводных частей каркаса, поэтому эти части удаляют от индуктора либо вокруг индуктора устанавливается электропроводный экран;- increased dimensions of the furnace and increased occupied production area, since the magnetic flux of scattering causes heating of the nearby electrically conductive parts of the frame, so these parts are removed from the inductor or an electrically conductive screen is installed around the inductor;

- повышенными расходами на обеспечение безаварийной работы печи вследствие вытекания расплава на индуктор при образовании щелей в тигле, а поворот всей тяжелой и громоздкой печи повышает расход энергии, габариты и стоимость устройства для слива расплава;- increased costs for ensuring trouble-free operation of the furnace due to leakage of the melt to the inductor during the formation of cracks in the crucible, and the rotation of the entire heavy and bulky furnace increases the energy consumption, dimensions and cost of the device for draining the melt;

- повышенными расходами по кондиционированию воды и созданию повышенного давления вследствие охлаждения полых витков кондиционной водой.- increased costs for water conditioning and the creation of high pressure due to the cooling of hollow turns of conditioned water.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является индукторная индукционная тигельная плавильная печь с I-образными магнитопроводами и вертикальным магнитным потоком, содержащая корпус, неподвижный огнеупорный футерованный тигель с ванной, индуктор с витками, несколько вертикальных стержневых I-образных магнитопроводов, устройство для слива расплава, скрепленные вместе. Водоохлаждаемые витки индуктора, охватывающие тигель с ванной для расплава, расположены максимально близко к тиглю преимущественно в горизонтальной плоскости соосно с вертикальной осью ванны и являются опорой для тигля. Тигель и ванна имеют в плане конфигурацию круга. Высота индуктора меньше высоты ванны и тигля. Вертикальные стержневые I-образные магнитопроводы расположены с внешней стороны индуктора с заданным шагом по окружности, их полюса горизонтальны, размещены на нижнем и верхнем торцах магнитопровода и обращены в противоположные стороны. Это частично уменьшает поток рассеяния, но увеличивает массу и габариты печи. Устройство для слива расплава с гидравлическим приводом установлено с возможностью поворота всей печи. Принцип действия печи тот же, что и у предыдущего аналога, поэтому она также является индукторной индукционной (Фарбман С.А. Индукционные печи для плавки металлов и сплавов / С.А.Фарбман, И.Ф.Колобнев. - М.: Металлургия, 1968. - С.313).The closest in technical essence and the achieved result (prototype) is an induction induction crucible melting furnace with I-shaped magnetic circuits and vertical magnetic flux, comprising a housing, a stationary refractory lined crucible with a bathtub, an inductor with turns, several vertical rod I-shaped magnetic circuits, a device to drain the melt bonded together. Water-cooled coils of the inductor, covering the crucible with a bath for the melt, are located as close as possible to the crucible, mainly in the horizontal plane, coaxially with the vertical axis of the bath and are a support for the crucible. The crucible and bath have a circle configuration in terms of. The height of the inductor is less than the height of the bath and crucible. Vertical rod-shaped I-shaped magnetic circuits are located on the outside of the inductor with a given circumferential pitch, their poles are horizontal, placed on the lower and upper ends of the magnetic circuit and face in opposite directions. This partially reduces the scattering flux, but increases the mass and dimensions of the furnace. A device for draining the melt with a hydraulic drive is installed with the ability to rotate the entire furnace. The principle of operation of the furnace is the same as that of the previous analogue; therefore, it is also an induction induction furnace (S. A. Farbman. Induction furnaces for melting metals and alloys / S. A. Farbman, I. F. Kolobnev. - M .: Metallurgy, 1968. - P.313).

Основным недостатком индукторной индукционной тигельной плавильной печи с I-образными магнитопроводами и вертикальным магнитным потоком является ограниченная сфера использования, обусловленная следующими причинами:The main disadvantage of the induction induction crucible melting furnace with I-shaped magnetic circuits and vertical magnetic flux is the limited scope of use, due to the following reasons:

- повышенным расходом энергии, так как, не смотря на требование размещения стенок тигля максимально близко к виткам индуктора, существенная часть рабочего магнитного потока с наибольшим значением индукции не используется, поскольку проходит по неэлектропроводным стенкам тигля, а не по шихте или расплаву. Помимо рабочего магнитного потока индуктор создает и магнитный поток рассеяния такой же величины, не участвующий в нагреве шихты и расплава. Все это уменьшает полезное использование магнитного потока почти до 40%, а естественный коэффициент мощности cosφ - до 0,03-0,10 и повышает расход энергии и предполагает наличие устройств для компенсации реактивной мощности. Магнитный поток рассеяния вредит здоровью работников;- increased energy consumption, since, despite the requirement of placing the crucible walls as close as possible to the turns of the inductor, a significant part of the working magnetic flux with the highest induction value is not used, since it passes through the non-conductive walls of the crucible, and not along the charge or melt. In addition to the working magnetic flux, the inductor also creates a scattering magnetic flux of the same magnitude, which is not involved in heating the charge and melt. All this reduces the useful use of magnetic flux to almost 40%, and the natural power factor cosφ - to 0.03-0.10 and increases energy consumption and suggests the availability of devices for reactive power compensation. Magnetic flux scattering harms the health of workers;

- повышенными габаритами печи и увеличенной занимаемой производственной площадью, так как магнитный поток рассеяния вызывает нагрев близкорасположенных электропроводных частей каркаса, поэтому эти части удаляются от индуктора, а вокруг индуктора устанавливаются вертикальные магнитопроводы;- increased dimensions of the furnace and increased occupied production area, since the magnetic flux of scattering causes heating of the nearby electrically conductive parts of the frame, so these parts are removed from the inductor, and vertical magnetic circuits are installed around the inductor;

- повышенными расходами по кондиционированию воды и созданию повышенного давления вследствие охлаждения полых витков кондиционной водой;- increased costs for water conditioning and the creation of increased pressure due to cooling of the hollow turns with conditioned water;

- низкой защищенностью и надежностью работы печи вследствие размещения индуктора вокруг тигля.- low security and reliability of the furnace due to the placement of the inductor around the crucible.

Задачей, решаемой изобретением, является расширение сферы использования тигельной плавильной печи путем снижения потерь от износа тигля и брака отливок по неметаллическим включениям, энергоемкости плавки и разливки, уменьшения занимаемой площади, повышения защищенности и надежности работы.The problem solved by the invention is to expand the scope of use of a crucible melting furnace by reducing losses from wear of the crucible and marriage of castings for non-metallic inclusions, the energy consumption of melting and casting, reducing the occupied area, increasing security and reliability.

Поставленная задача решается тем, что в электромагнитной - тигельной плавильной печи с С-образным магнитопроводом и горизонтальным магнитным потоком, содержащей корпус, тигель с ванной, индуктор с витками, магнитопровод с полюсами, согласно изобретению магнитопровод выполнен горизонтальным и С-образным заодно с корпусом, его полюса обращены друг к другу, витки индуктора охватывают его горизонтальную часть между полюсами и расположены преимущественно в вертикальной плоскости, а тигель с ванной размещен между полюсами сбоку от индуктора.The problem is solved in that in an electromagnetic crucible melting furnace with a C-shaped magnetic circuit and a horizontal magnetic flux comprising a housing, a crucible with a bathtub, an inductor with turns, a magnetic circuit with poles, according to the invention, the magnetic circuit is made horizontal and C-shaped integral with the housing, its poles are facing each other, the turns of the inductor cover its horizontal part between the poles and are located mainly in the vertical plane, and the crucible with a bath is placed between the poles on the side of the inductor .

Кроме того, высота полюсов магнитопровода не превышает высоты ванны тигля.In addition, the height of the poles of the magnetic circuit does not exceed the height of the crucible bath.

Кроме того, индуктор закрыт герметичным кожухом с отверстиями для подачи хладагента на его электроизолированные витки и удаления.In addition, the inductor is closed by a sealed casing with holes for supplying refrigerant to its electrically insulated coils and removal.

Кроме того, тигель и ванна выполнены преимущественно прямоугольной конфигурации в плане и большие стенки тигля обращены к полюсам.In addition, the crucible and the bath are predominantly rectangular in plan and the large walls of the crucible are facing the poles.

Кроме того, тигель выполнен съемным.In addition, the crucible is removable.

Кроме того, съемный тигель снабжен по меньшей мере двумя цапфами, расположенными на противоположных сторонах тигля у его торца.In addition, the removable crucible is equipped with at least two trunnions located on opposite sides of the crucible at its end.

Кроме того, съемный тигель подвешен на магнитопроводе посредством цапф.In addition, the removable crucible is suspended on the magnetic circuit through the pins.

Кроме того, съемный футерованный тигель выполнен с металлическим решетчатым каркасом, размещенным во внешней поверхности футеровки и скрепленным по меньшей мере с двумя цапфами.In addition, a removable lined crucible is made with a metal lattice frame located on the outer surface of the lining and fastened with at least two pins.

Кроме того, при выплавке сплавов с температурой до 1100°C съемный тигель выполнен из тугоплавкого электропроводного материала.In addition, when melting alloys with temperatures up to 1100 ° C, the removable crucible is made of refractory electrically conductive material.

Снижение потерь от износа тигля и брака отливок по неметаллическим включениям обусловлены уменьшением интенсивности перемешивания расплава горизонтальным магнитным потоком, создаваемым индуктором и направляемым С-образным магнитопроводом.The decrease in losses from wear of the crucible and marriage of castings from non-metallic inclusions is due to a decrease in the intensity of melt mixing by the horizontal magnetic flux generated by the inductor and guided by a C-shaped magnetic circuit.

Уменьшение энергоемкости плавки и разливки обусловлены усилением магнитопроводом магнитного потока индуктора, более полным использованием усиленного магнитопроводом магнитного потока в качестве рабочего и уменьшения потока рассеяния, так как выполнение магнитопровода горизонтальным и С-образным в совокупности с охватом витками индуктора его горизонтальной части между полюсами позволяет создать горизонтальный магнитный поток и обеспечить условия для расположения индуктора только с одной стороны тигля и направления магнитного потока, создаваемого индуктором, к тиглю.The decrease in the energy consumption of melting and casting is due to the magnetic circuit reinforcing the magnetic flux of the inductor, the more complete use of the magnetic flux reinforced by the magnetic flux as a working one and to reducing the scattering flux, since the magnetic circuit is horizontal and C-shaped, together with the horizontal coils between the poles covering the inductor, it allows creating magnetic flux and provide conditions for the location of the inductor on only one side of the crucible and the direction of magnetic eye generated by the inductor to the crucible.

Уменьшение габаритов печи и, соответственно, занимаемой производственной площади обусловлено выполнением магнитопровода заодно с корпусом.The reduction in the dimensions of the furnace and, accordingly, the occupied production area is due to the implementation of the magnetic circuit at the same time with the body.

Повышение защищенности и надежности работы устройства обусловлено размещением индуктора только с одной стороны тигля, то есть установка тигля с ванной между полюсами сбоку от индуктора является необходимым условием плавки и повышает надежность работы печи путем существенного уменьшения опасности попадания расплава на индуктор через трещины только в одной стенке тигля.The increased security and reliability of the device is due to the placement of the inductor on only one side of the crucible, that is, installing a crucible with a bath between the poles on the side of the inductor is a necessary condition for melting and increases the reliability of the furnace by significantly reducing the risk of melt entering the inductor through cracks in only one crucible wall .

Если высота полюсов магнитопровода не превышает высоту ванны тигля, то содержимое ванны находится под воздействием рабочего магнитного потока, а дно тигля - под воздействием магнитного потока рассеяния, что уменьшает высоту магнитопровода и дополнительно расход энергии на плавку. Если высота полюсов магнитопровода превышает высоту ванны тигля, то увеличатся этот размер магнитопровода, расход материала и энергии, поток рассеяния.If the height of the poles of the magnetic circuit does not exceed the height of the crucible bath, then the contents of the bath are affected by the working magnetic flux, and the bottom of the crucible is affected by the magnetic flux of scattering, which reduces the height of the magnetic circuit and additionally the energy consumption for melting. If the height of the poles of the magnetic circuit exceeds the height of the crucible bath, then this size of the magnetic circuit, the consumption of material and energy, and the scattering flux will increase.

Для дополнительного повышения надежности работы печи индуктор оснащен герметичным кожухом, закрывающим и защищающим индуктор от любых негативных внешних воздействий.To further increase the reliability of the furnace, the inductor is equipped with a sealed casing that covers and protects the inductor from any negative external influences.

Для повышения эффективности охлаждения печи, снижения требований к параметрам хладагента и расходов на его подготовку в герметичном кожухе выполнены отверстия для подачи хладагента на его электроизолированные витки и удаления хладагента.To increase the cooling efficiency of the furnace, reduce the requirements for the parameters of the refrigerant and the costs of its preparation, openings were made in the sealed enclosure for supplying refrigerant to its electrically insulated coils and for removing the refrigerant.

Для дополнительного уменьшения энергоемкости печи тигель и ванна выполнены преимущественно прямоугольной конфигурации в плане и большие стенки тигля обращены к полюсам, что уменьшает путь рабочего магнитного потока между полюсами и магнитный поток рассеяния.,To further reduce the energy consumption of the furnace, the crucible and the bath are made predominantly of a rectangular configuration in plan and the large walls of the crucible are facing the poles, which reduces the path of the working magnetic flux between the poles and the magnetic flux of scattering.,

Для повышения эффективности эксплуатации печи путем обеспечения снятия тигля после плавки и переноса к месту разливки тигель выполнен съемным. Такое выполнение тигля также значительно ускоряет и облегчает замену изношенного тигля на новый.To increase the efficiency of operation of the furnace by ensuring the removal of the crucible after melting and transfer to the place of casting, the crucible is removable. This embodiment of the crucible also significantly speeds up and facilitates the replacement of a worn crucible with a new one.

Для повышения эффективности эксплуатации печи путем облегчения снятия тигля с печи и переноса к месту разливки, обеспечения возможности подвешивания тигля на магнитопроводе без установки на основание печи и поворота только тигля, а не всей печи, во время слива расплава съемный тигель оснащен по меньшей мере двумя цапфами.To increase the efficiency of operation of the furnace by facilitating the removal of the crucible from the furnace and transferring it to the place of casting, by making it possible to hang the crucible on the magnetic circuit without installing only the crucible, and not the entire furnace, on the base of the furnace, the removable crucible is equipped with at least two trunnions during the melt discharge. .

Для повышения эффективности эксплуатации печи путем укрепления тигля при переносе к месту разливки расплава съемный футерованный тигель оснащен металлическим решетчатым каркасом, размещенным во внешней поверхности футеровки и скрепленным по меньшей мере с двумя цапфами. При этом выполнение каркаса решетчатым позволяет значительной части рабочего магнитного потока проникнуть к содержимому ванны и осуществить необходимое воздействие.To increase the efficiency of operation of the furnace by strengthening the crucible when transferring the melt to the casting site, the removable lined crucible is equipped with a metal lattice frame located on the outer surface of the lining and fastened with at least two pins. Moreover, the execution of the lattice frame allows a significant part of the working magnetic flux to penetrate the contents of the bath and to carry out the necessary effect.

Для уменьшения трудоемкости изготовления печи путем облегчения изготовления тигля в соответствии с предложенным изобретением по сравнению с изготовлением футерованного несъемного тигля, который требует довольно длительной сушки и спекания, съемный тигель выполнен из тугоплавкого электропроводного материала при выплавке сплавов с температурой до 1100°С. Кроме того, такой тигель уменьшает загрязнение некоторых сплавов продуктами взаимодействия расплава с футеровкой.To reduce the complexity of manufacturing a furnace by facilitating the manufacture of a crucible in accordance with the proposed invention in comparison with the manufacture of a lined fixed crucible, which requires quite a long drying and sintering process, the removable crucible is made of refractory electrically conductive material in the smelting of alloys with temperatures up to 1100 ° C. In addition, such a crucible reduces the contamination of some alloys by the products of the interaction of the melt with the lining.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показана электромагнитная тигельная плавильная печь с С-образным магнитопроводом и горизонтальным магнитным потоком, оборудованная стационарным корпусом, выполненным заодно с магнитопроводом, и прямоугольным съемным тиглем, продольный разрез; на фиг.2 - то же, вид сверху с разрезом по линии А-А фиг.1; на фиг.3 - то же, поперечный разрез по линии Б-Б фиг.2; на фиг.4 - схема прямоугольного съемного футерованного тигля с решетчатым металлическим каркасом из прутков и двумя цапфами; на фиг.5 - печь с поворотным корпусом, выполненным заодно с магнитопроводом, и прямоугольным несъемным тиглем; на фиг.6 - печь со стационарным корпусом, выполненным заодно с магнитопроводом, и поворотным прямоугольным съемным тиглем.The invention is illustrated by drawings, where Fig. 1 shows an electromagnetic crucible melting furnace with a C-shaped magnetic circuit and horizontal magnetic flux, equipped with a stationary casing made integrally with the magnetic circuit, and a rectangular removable crucible, longitudinal section; figure 2 is the same, a top view with a section along the line aa of figure 1; figure 3 is the same, a cross section along the line BB of figure 2; figure 4 - diagram of a removable rectangular lined crucible with a lattice metal frame of rods and two pins; figure 5 - oven with a rotary housing, made integral with the magnetic circuit, and a rectangular fixed crucible; figure 6 - furnace with a stationary body, made integral with the magnetic circuit, and a rotary rectangular removable crucible.

Предложенная электромагнитная тигельная плавильная печь с С-образным магнитопроводом и горизонтальным магнитным потоком содержит горизонтальный С-образный магнитопровод 1, выполненный заодно с корпусом, огнеупорный тигель 2 с ванной 3, индуктор 4 с витками. Возможно применение устройства 5 для слива расплава из ванны в виде электротали, или гидроцилиндра, или электромеханической передачи. Печь дополнительно оборудована источником регулируемого переменного электрического напряжения с батареей конденсаторов (не показаны).The proposed electromagnetic crucible melting furnace with a C-shaped magnetic circuit and horizontal magnetic flux contains a horizontal C-shaped magnetic circuit 1, made integral with the body, a refractory crucible 2 with a bath 3, an inductor 4 with turns. It is possible to use the device 5 for draining the melt from the bath in the form of an electric hoist, or a hydraulic cylinder, or an electromechanical transmission. The furnace is additionally equipped with a source of adjustable AC voltage with a capacitor bank (not shown).

Выполнение магнитопровода 1 заодно с корпусом позволяет уменьшить габариты печи и занимаемую площадь. В последнем случае его установка на основание и поворот осуществляются известным образом, в частности, гидроцилиндрами или электроталью. Выполнение С-образного магнитопровода 1 заодно с корпусом позволяет совместить функцию опоры для тигля 2 и индуктора 4 с функцией усилителя магнитной индукции и хорошего проводника магнитного потока. С-образный магнитопровод 1 имеет два разноименных полюса N и S с вертикальными плоскими поверхностями, обращенными друг к другу для создания горизонтального магнитного потока, и среднюю горизонтальную часть. Для уменьшения нагрева С-образного магнитопровода 1 он может быть изготовлен из пластин электротехнической трансформаторной стали толщиной 0,25-0,5 мм при промышленной частоте 50 Гц; толщиной 0,08-0,15 мм - при повышенной частоте до 500-2500 Гц. С увеличением частоты толщина пластины уменьшается. Возможно изготовление небольших магнитопроводов для лабораторных печей и из магнитомягких ферритов, особенно при частоте более 2000 Гц. С-образный магнитопровод 1, установленный на мало- или неэлектропроводное основание 6, может быть неподвижным и/или поворотным относительно этого основания. Основание 6 можно выполнять из отдельных элементов для создания под печью пространства, через которое может стечь в аварийную емкость расплав из треснувшего или прогоревшего тигля.The implementation of the magnetic circuit 1 at the same time with the housing allows to reduce the dimensions of the furnace and the occupied area. In the latter case, its installation on the base and rotation are carried out in a known manner, in particular by hydraulic cylinders or electric hoists. The implementation of the C-shaped magnetic circuit 1 at the same time with the housing allows you to combine the support function for the crucible 2 and inductor 4 with the function of the magnetic induction amplifier and a good conductor of magnetic flux. The C-shaped magnetic circuit 1 has two opposite poles N and S with vertical flat surfaces facing each other to create a horizontal magnetic flux, and the middle horizontal part. To reduce the heating of the C-shaped magnetic circuit 1, it can be made of plates of electrical transformer steel with a thickness of 0.25-0.5 mm at an industrial frequency of 50 Hz; 0.08-0.15 mm thick - at an increased frequency of up to 500-2500 Hz. With increasing frequency, the thickness of the plate decreases. It is possible to manufacture small magnetic cores for laboratory furnaces and from soft magnetic ferrites, especially at a frequency of more than 2000 Hz. A C-shaped magnetic core 1 mounted on a low or non-conductive base 6 can be fixed and / or rotatable relative to this base. The base 6 can be made of separate elements to create a space under the furnace through which the melt from the cracked or burnt crucible can drain into the emergency tank.

Витки индуктора 4 охватывают горизонтальную часть С-образного магнитопровода 1 между полюсами и расположены преимущественно в вертикальной плоскости в один, два или более слоев. Тигель 2 с ванной 3 размещен сбоку от индуктора 4 между полюсами N и S С-образного магнитопровода 1 с минимально возможным зазором или без него. Высота полюсов магнитопровода 1 не превышает высоты ванны 3 тигля 2. Индуктор 4 может быть защищен от внешних воздействий, особенно при утечке расплава из треснувшего тигля, неэлектропроводным кожухом 7, имеющим отверстия для подачи хладагента на электроизолированные витки индуктора 4, и удаления хладагента, полностью со всех сторон или частично, например, только сбоку тигля 2. В межполюсном пространстве С-образного магнитопровода 1 индуктор 4 с кожухом 7 занимают его боковую часть, прилегающую к магнитопроводу. Оставшаяся часть этого пространства является рабочим объемом и предназначена для размещения тигля 2. Кожух 7 может быть выполнен одно- или многослойным, например с внешним слоем из асбоцемента, и внутренними слоями из разных пластмасс.The turns of the inductor 4 cover the horizontal part of the C-shaped magnetic circuit 1 between the poles and are located mainly in a vertical plane in one, two or more layers. The crucible 2 with the bath 3 is placed on the side of the inductor 4 between the poles N and S of the C-shaped magnetic circuit 1 with the smallest possible gap or without it. The height of the poles of the magnetic circuit 1 does not exceed the height of the bath 3 of the crucible 2. The inductor 4 can be protected from external influences, especially when the melt leaks from the cracked crucible with a non-conductive casing 7 having holes for supplying refrigerant to the electrically insulated coils of the inductor 4, and removing the refrigerant completely on all sides or partially, for example, only on the side of the crucible 2. In the interpolar space of the C-shaped magnetic circuit 1, the inductor 4 with the casing 7 occupy its side part adjacent to the magnetic circuit. The rest of this space is the working volume and is designed to accommodate the crucible 2. The casing 7 can be made single or multilayer, for example with an outer layer of asbestos cement, and inner layers of different plastics.

Витки индуктора 4 могут быть выполнены из медной трубки, как у аналогов, с таким же охлаждением проточной водой или из сплошных медных проводников: гибкого кабеля, провода или шинки. При использовании неизолированных проводников возможна их изоляция после изготовления индуктора 4 путем его пропитки или заливки компаундом, например эпоксидным. На витках индуктора 4 целесообразно наличие электроизоляционного слоя, особенно при охлаждении путем подачи жидкого или газообразного хладагента в полость герметичного кожуха 7. Наличие магнитопровода 1 позволяет снизить напряжение питания индуктора 4 и, как следствие, опасность пробоя электроизоляционного слоя. Хладагентами могут быть эмульсии, трансформаторное масло, негорючие силиконовые жидкости, дистиллированная или водопроводная вода, жидкий азот, углекислота, охлажденный сжатый воздух. Подача хладагента, в том числе водопроводной воды, в кожух 7 непосредственно на внешнюю поверхность электроизолированных витков индуктора 4, а не внутрь их, уменьшает его расход, давление подачи и требования по его подготовке, а также способствует охлаждению магнитопровода 1. Печь может быть дополнительно оснащена источником подачи хладагента (не показан).The turns of the inductor 4 can be made of a copper tube, as in analogs, with the same cooling with running water or from solid copper conductors: a flexible cable, wire or busbar. When using non-insulated conductors, it is possible to isolate them after manufacturing the inductor 4 by impregnating it or filling it with a compound, for example epoxy. On the turns of the inductor 4, it is advisable to have an insulating layer, especially when cooled by supplying liquid or gaseous refrigerant to the cavity of the sealed casing 7. The presence of the magnetic circuit 1 reduces the supply voltage of the inductor 4 and, as a result, the risk of breakdown of the insulating layer. Emulsions, transformer oil, non-combustible silicone fluids, distilled or tap water, liquid nitrogen, carbon dioxide, cooled compressed air can be refrigerants. The supply of refrigerant, including tap water, into the casing 7 directly on the outer surface of the insulated turns of the inductor 4, and not inside them, reduces its consumption, supply pressure and requirements for its preparation, and also helps to cool the magnetic circuit 1. The furnace can be additionally equipped refrigerant supply source (not shown).

Тигель 2 с ванной 3 размещен между полюсами С-образного магнитопровода 1 сбоку от индуктора 4. Тигель 2 и ванна 3 могут быть выполнены цилиндрической формы, то есть иметь в плане конфигурацию круга, или в виде параллелепипеда, то есть иметь в плане конфигурацию квадрата или прямоугольника, у которого большие стенки обращены к полюсам. Форма тигля 2 и ванны 3 особенно в виде прямоугольника по сравнению с цилиндрической формой повышает полезное использование магнитного потока, создаваемого индуктором 4, и целесообразна для печей повышенной вместимости. Горизонтальный размер ванны 3 или длина вдоль полюса не должен быть больше соответствующего размера полюса. Высота ванны 3 целесообразна не менее высоты верхнего уровня магнитопровода 1. При этом ванна 3 занимает практически весь рабочий объем межполюсного пространства магнитопровода 1, за исключением толщин трех боковых стенок, обращенных к полюсам и индуктору 4, и пронизывается рабочим магнитным потоком.The crucible 2 with the bath 3 is placed between the poles of the C-shaped magnetic circuit 1 on the side of the inductor 4. The crucible 2 and the bath 3 can be cylindrical, that is, have a circle configuration in plan, or in the form of a parallelepiped, that is, have a square or a rectangle with large walls facing the poles. The shape of the crucible 2 and the bath 3, especially in the form of a rectangle, in comparison with the cylindrical shape increases the useful use of the magnetic flux generated by the inductor 4, and is suitable for furnaces of increased capacity. The horizontal size of the bath 3 or the length along the pole should not be larger than the corresponding size of the pole. The height of the bath 3 is advisable not less than the height of the upper level of the magnetic circuit 1. In this case, the bath 3 occupies almost the entire working volume of the interpolar space of the magnetic circuit 1, with the exception of the thicknesses of the three side walls facing the poles and inductor 4, and is pierced by the working magnetic flux.

Тигель 2 может быть установлен на основание 6, в том числе на песчаную «подушку», шарнирные опоры 8, укрепленные на полюсах магнитопровода 1 или на основании 6, причем тигель 2 в данном случае может быть не съемным, то есть скреплен с магнитопроводом 1, в том числе путем выполнения набивной футеровки стенок тигля, исключающей зазор между ней и полюсом. При этом устройство 5 для слива расплава поворачивает всю печь. The crucible 2 can be installed on the base 6, including on the sand "cushion", hinged supports 8, mounted on the poles of the magnetic circuit 1 or on the base 6, and the crucible 2 in this case may not be removable, that is, attached to the magnetic circuit 1, including by performing a printed lining of the crucible walls, eliminating the gap between it and the pole. When this device 5 for draining the melt turns the entire furnace.

Тигель 2 может быть подвешен на петлях или цапфах 9, расположенных на противоположных сторонах тигля и опирающихся на верхние торцы магнитопровода 1 непосредственно или с помощью промежуточных деталей, например, прокладок, консолей (не показаны), причем тигель 2 в данном случае не скрепляется с магнитопроводом 1, имеет относительно него и кожуха минимально возможные зазоры, что позволяет извлекать тигель 2 из рабочего объема магнитопровода 1 другим устройством, например, подъемником (не показан). Цапфы 9 могут быть расположены в плоскости симметрии или у малых боковых стенок (см. фиг.4) прямоугольного тигля и использованы для извлечения его из рабочего объема магнитопровода 1 и переноса к разливочному стенду или машине (не показаны). Для поворота тигля при сливе и подвешивании его цапфы 9 предпочтительнее петель.The crucible 2 can be suspended on loops or pins 9 located on opposite sides of the crucible and resting on the upper ends of the magnetic circuit 1 directly or using intermediate parts, for example, gaskets, consoles (not shown), and the crucible 2 in this case is not fastened to the magnetic circuit 1, has relatively minimal gaps relative to it and the casing, which makes it possible to remove the crucible 2 from the working volume of the magnetic circuit 1 by another device, for example, a hoist (not shown). The pins 9 can be located in the plane of symmetry or near the small side walls (see Fig. 4) of the rectangular crucible and used to extract it from the working volume of the magnetic circuit 1 and transfer it to a casting stand or machine (not shown). To rotate the crucible when draining and hanging its trunnion 9, loops are preferable.

Съемный, в том числе переносной, тигель 2 наиболее удобен цельнометаллический из тугоплавкого электропроводного материала, например, стали, титана. Он может применяться для выплавки сплавов с температурой плавления до 1100°C, которые нагреваются преимущественно теплом раскаленного вихревыми токами Фуко тигля. Однако съемный, в том числе переносной, тигель может быть и футерованным, в том числе набивным с формовочным уклоном до 5-10°.Removable, including portable, crucible 2 is the most convenient all-metal of refractory conductive material, for example, steel, titanium. It can be used for smelting alloys with a melting point up to 1100 ° C, which are heated mainly by the heat of a crucible heated by eddy currents of Foucault. However, a removable, including portable, crucible can be lined, including printed with a molding slope of up to 5-10 °.

Для укрепления съемного футерованного тигля 2 во внешней поверхности футеровки размещен металлический решетчатый каркас, скрепленный по меньшей мере с двумя цапфами 9. Каркас может быть выполнен из сетки, то есть в виде корзины, перфорированного листа, толстой проволоки, прутка, трубок, узких пластин. Дискретные металлические элементы решетчатого каркаса предпочтительно выполнять минимально возможной толщины или диаметра из малоэлектропроводных сплавов и располагать с максимально возможным расстоянием друг от друга. При этом эти элементы мало нагреваются и «пропускают» большую часть магнитного потока к кускам шихты.To strengthen the removable lined crucible 2 in the outer surface of the lining there is a metal lattice frame fastened with at least two trunnions 9. The frame can be made of mesh, that is, in the form of a basket, perforated sheet, thick wire, rod, tubes, narrow plates. The discrete metal elements of the lattice frame is preferably made of the smallest possible thickness or diameter of low-conductivity alloys and positioned with the greatest possible distance from each other. At the same time, these elements heat up little and “pass” most of the magnetic flux to the pieces of the charge.

Устройство 5 для слива расплава может быть выбрано из наиболее подходящих для принятых габаритов и массы всей печи известных конструкций. Наиболее удобна для этого электроталь грузоподъемностью до 10 т с гибкой подвеской монорельса, позволяющей отвести электроталь на 700-800 мм от номинальной оси подвески и обслуживать площадь шириной до 1600 мм.The device 5 for draining the melt can be selected from the most suitable for the accepted dimensions and weight of the entire furnace of known designs. The most convenient for this is the electric hoist with a carrying capacity of up to 10 tons with a flexible monorail suspension, which allows you to divert the electric hoist 700-800 mm from the nominal axis of the suspension and serve an area of up to 1600 mm wide.

Предложенная электромагнитная тигельная плавильная печь с С-образным магнитопроводом работает следующим образом.The proposed electromagnetic crucible melting furnace with a C-shaped magnetic circuit operates as follows.

После загрузки электропроводных компонентов шихты в ванну 3 до верхнего уровня тигля 2 индуктор 4 подключается к источникам подачи хладагента и регулируемого переменного электрического напряжения с батареей конденсаторов (не показаны). Число витков индуктора 4, величина и частота напряжения и тока определяются расчетом. При прохождении электрического тока по индуктору 4 создается электромагнитное поле, намагничивающее С-образный магнитопровод 1. Он увеличивает значение индукции этого поля до 500-1000 и более раз и направляет в межполюсное рабочее пространство С-образного магнитопровода 1 в виде горизонтального магнитного потока. Степень увеличения зависит в основном от магнитной проницаемости материала магнитопровода 1, величины индукции поля, создаваемого индуктором 4, его частоты и расстояния между полюсами. При увеличении проницаемости и индукции она повышается, а с увеличением частоты и расстояния между полюсами - понижается. Поэтому целесообразна прямоугольная форма тигля 2, уменьшающая это расстояние, когда большие стороны тигля 2 обращены к полюсам.After loading the electrically conductive components of the charge into the bath 3 to the upper level of the crucible 2, the inductor 4 is connected to the sources of refrigerant supply and regulated alternating electric voltage with a capacitor bank (not shown). The number of turns of the inductor 4, the magnitude and frequency of the voltage and current are determined by calculation. When electric current passes through the inductor 4, an electromagnetic field is created that magnetizes the C-shaped magnetic circuit 1. It increases the value of the induction of this field to 500-1000 or more times and directs the C-shaped magnetic circuit 1 into the interpolar working space in the form of a horizontal magnetic flux. The degree of increase depends mainly on the magnetic permeability of the material of the magnetic circuit 1, the magnitude of the induction of the field created by the inductor 4, its frequency and the distance between the poles. With an increase in permeability and induction, it increases, and with an increase in the frequency and distance between the poles, it decreases. Therefore, the rectangular shape of the crucible 2 is advisable, reducing this distance when the large sides of the crucible 2 are facing the poles.

Границы рабочего магнитного потока определяются высотой и длиной полюсов. За их пределами распространяется магнитный поток рассеяния. Для его полезного использования и значительного уменьшения распространения за пределами магнитопровода 1 целесообразно равенство или некоторое превышение высоты ванны 3 над высотой полюса. Особенно это заметно при использовании ферромагнитной шихты. До загрузки шихты в ванну 3 рабочее электромагнитное поле является практически плоскопараллельным и неоднородным. Величина индукции возле полюсов больше, чем в средине расстояния между полюсами. По поверхности полюсов она практически одинакова. При загруженной шихте, особенно ферромагнитной, возможно небольшое нарушение плоскопараллельности и неоднородности. После ее расплавления указанные свойства практически восстанавливаются. Это существенно уменьшает интенсивность перемешивания расплава.The boundaries of the working magnetic flux are determined by the height and length of the poles. Outside of them, the magnetic flux of scattering spreads. For its useful use and a significant reduction in the distribution outside the magnetic circuit 1, it is advisable to equal or slightly exceed the height of the bath 3 over the height of the pole. This is especially noticeable when using a ferromagnetic charge. Before loading the mixture into the bath 3, the working electromagnetic field is practically plane-parallel and inhomogeneous. The magnitude of the induction near the poles is greater than in the middle of the distance between the poles. On the surface of the poles, it is almost the same. When the charge is loaded, especially ferromagnetic, a slight violation of plane parallelism and heterogeneity is possible. After its melting, these properties are practically restored. This significantly reduces the intensity of melt mixing.

Магнитная составляющая электромагнитного поля наводит в электропроводных компонентах шихты индукционные вихревые токи Фуко, которыми компоненты шихты нагреваются до расплавления. Вихревые токи наводятся и в магнитопроводе 1. Однако для их уменьшения, вплоть до нуля, магнитопровод 1 набирается из тонких пластин электротехнической стали. Таким образом, в прототипе и предложенном техническом решении на куски шихты действует сначала магнитный поток, который наводит в них электрические вихревые токи. В трансформаторной же печи на куски шихты действует только электрическое поле, которое не может создать вихревые токи в куске шихты, но может превратиться в направленный ток только в замкнутом проводнике. Первыми расплавляются компоненты, расположенные в средней по высоте части ванны 3 и ближе к ее днищу, так как от них затруднен теплоотвод. Поэтому возможно применение принудительного осаживания шихты. После полного расплавления шихты и проведения необходимых металлургических операций, зависящих от вида и марки сплава, печь отключается от источника электрического питания. Возможны также доведение расплава до необходимых свойств и выдержка его для порционной разливки.The magnetic component of the electromagnetic field induces Foucault induction eddy currents in the electrically conductive components of the charge, by which the components of the charge are heated until melted. Eddy currents are induced in the magnetic circuit 1. However, to reduce them, down to zero, the magnetic circuit 1 is drawn from thin plates of electrical steel. Thus, in the prototype and the proposed technical solution, the magnetic flux first acts on the pieces of the charge, which induces electric eddy currents in them. In a transformer furnace, only an electric field acts on the pieces of the charge, which cannot create eddy currents in the piece of the charge, but can turn into a directed current only in a closed conductor. The first to melt are the components located in the middle-high part of the bath 3 and closer to its bottom, since heat removal is difficult from them. Therefore, it is possible to use forced settling of the charge. After the charge is completely melted and the necessary metallurgical operations are carried out, depending on the type and grade of alloy, the furnace is disconnected from the electric power source. It is also possible to bring the melt to the required properties and hold it for batch casting.

Электрический ток, проходящий по виткам индуктора, нагревает их Джоулевым теплом, которое необходимо отводить известным способом - проточной водой - или предложенным изобретением, а именно путем подачи хладагента непосредственно на электроизолированные витки, расположенные в герметичном кожухе 7, куда он подается с меньшими скоростью, давлением и расходом по меньшей мере через одно отверстие, а удаляется через другое.The electric current passing through the turns of the inductor heats them with Joule heat, which must be removed in a known manner - running water - or the proposed invention, namely by supplying refrigerant directly to the insulated turns located in the sealed casing 7, where it is supplied with lower speed, pressure and flow rate through at least one hole, and is removed through another.

Слив расплава из ванны 3 тигля 2 производится с помощью устройства 5 по одному из двух вариантов, отличающихся установкой С-образного магнитопровода 1 на основание 6:The melt is drained from the bath 3 of the crucible 2 using the device 5 according to one of two options, characterized by the installation of a C-shaped magnetic circuit 1 on the base 6:

- при подвижной установке и скреплении тигля 2 с магнитопроводом 1 устройство 5, например в виде электротали, поворачивает всю печь на 95-100° вместе с тиглем 2;- with a movable installation and fastening of the crucible 2 with the magnetic circuit 1, the device 5, for example in the form of electric hoist, rotates the entire furnace by 95-100 ° together with the crucible 2;

- при неподвижной установке и подвешенном на магнитопроводе 1 или размещенном на основании 6 или опоре 8 тигле 2 последний извлекается из рабочего объема магнитопровода 1 за петли или цапфы 9 или иным известным способом и доставляется на разливочный стенд или машину (не показаны), где из него расплав разливается, в частности, в малые ковши или в литейные формы.- when the installation is fixed and the crucible 2 is suspended on the magnetic circuit 1 or placed on the base 6 or support 8, the latter is removed from the working volume of the magnetic circuit 1 by loops or pins 9 or by any other known method and delivered to a casting stand or machine (not shown), where the melt is cast, in particular, in small ladles or in casting molds.

По сравнению с прототипом предложенное решение позволяет расширить область применения электромагнитной тигельной плавильной печи с С-образным магнитопроводом и горизонтальным магнитным потоком путем использования нижеперечисленных преимуществ:Compared with the prototype, the proposed solution allows you to expand the scope of the electromagnetic crucible melting furnace with a C-shaped magnetic circuit and horizontal magnetic flux by using the following advantages:

- снижение потерь от износа тигля и брака отливок по неметаллическим включениям из-за уменьшения интенсивности перемешивания расплава горизонтальным магнитным потоком;- reduction of losses from wear of the crucible and marriage of castings for non-metallic inclusions due to a decrease in the intensity of melt mixing by horizontal magnetic flux;

- уменьшение энергоемкости плавки за счет усиления магнитопроводом магнитного потока индуктора, более полного использования усиленного магнитопроводом магнитного потока в качестве рабочего и уменьшения потока рассеяния;- reducing the energy intensity of the melting due to the magnetic circuit reinforcing the magnetic flux of the inductor, more complete use of the magnetic flux reinforced by the magnetic flux as a working one and reducing the scattering flux;

- уменьшение занимаемой производственной площади и упрощение конструкции печи выполнением магнитопровода заодно с корпусом;- reducing the occupied production area and simplifying the design of the furnace by performing a magnetic circuit integral with the housing;

- повышение защищенности и надежности работы индуктора путем размещения его только с одной стороны тигля, а не с четырех сторон, установки между ним и тиглем защитного кожуха, охлаждения его витков с их наружной поверхности;- increasing the security and reliability of the inductor by placing it only on one side of the crucible, and not on four sides, installing a protective casing between it and the crucible, cooling its coils from their outer surface;

- снижение требований и затрат на подготовку кондиционного хладагента путем подачи его на наружную поверхность витков индуктора в герметичный кожух;- reducing the requirements and costs for the preparation of conditioned refrigerant by supplying it to the outer surface of the turns of the inductor in a sealed enclosure;

- уменьшение расходов на слив расплава за счет переноса только съемного тигля.- reducing the cost of draining the melt due to the transfer of only a removable crucible.

Claims

1. Electromagnetic crucible melting furnace with a C-shaped magnetic circuit and horizontal magnetic flux, characterized in that it contains a housing, a crucible with a bathtub, an inductor with turns, while the C-shaped magnetic circuit is integral with the housing, its opposite poles facing each other to create a horizontal magnetic flux, the turns of the inductor are made with the possibility of covering the horizontal part of the magnetic circuit between its poles, and the crucible with a bath is placed between the poles on the side of the inductor.

2. The furnace according to claim 1, in which the height of the poles of the magnetic circuit does not exceed the height of the crucible bath.

3. The furnace according to claim 1, in which the inductor is closed by a sealed casing with holes for supplying refrigerant to its electrically insulated coils and removing refrigerant.

4. The furnace according to claim 1, in which the crucible and the bath are made predominantly of a rectangular configuration in plan and the large walls of the crucible are facing the poles.

5. The furnace according to claim 1, in which the crucible is removable.

6. The furnace according to claim 5, in which the removable crucible is equipped with at least two trunnions located on opposite sides of the crucible at its end.

7. The furnace according to claim 5, in which the removable crucible is suspended on the magnetic circuit through the pins.

8. The furnace according to claim 5, in which the removable lined crucible is equipped with a metal lattice frame located on the outer surface of the lining and fastened with at least two pins.

9. The furnace according to claim 1, in which the crucible is made of refractory electrically conductive material in the smelting of alloys with a temperature of up to 1100 ° C.