RU95664U1

RU95664U1 - ELECTRIC FURNACE MIXER

Info

Publication number: RU95664U1
Application number: RU2008122142/22U
Authority: RU
Inventors: Роман Мирославович Христинич; Алексей Романович Христинич
Priority date: 2008-06-02
Filing date: 2008-06-02
Publication date: 2010-07-10

Abstract

Электропечь-миксер, содержащая металлический каркас, футерованную ванну, рабочее окно, дверь рабочего окна, термоэлектрический термометр для измерения температуры металла, летку, заливной-переливной карман, дверку заливного-переливного кармана и нагреватели, отличающаяся тем, что нагреватели установлены в огнеупорном слое футеровки подины ванны и защищены расплавостойким высокотеплопроводным кожухом. An electric furnace mixer containing a metal frame, a lined bath, a working window, a working window door, a thermoelectric thermometer for measuring metal temperature, a tap hole, a pouring-overflow pocket, a fill-overflow pocket door and heaters, characterized in that the heaters are installed in the refractory layer of the lining the bottom of the bathtub is protected by a melt-resistant, highly conductive casing

Description

Изобретение относится к печам для плавления металлов, приготовления сплавов и их разливки в условиях агрессивных сред в литейном производстве и может быть использовано в металлургической и машиностроительной промышленности.The invention relates to furnaces for melting metals, the preparation of alloys and their casting in aggressive environments in the foundry industry and can be used in the metallurgical and engineering industries.

Известен «Электрический миксер для приготовления алюминия и его сплавов», включающий металлический каркас с теплоизоляцией, футеровку, арочный свод с установленными на нем электронагревателями и окна для чистки (Патент РФ №38915, опубл. в БИ №19 10.07.2004 г.)The well-known "Electric mixer for the preparation of aluminum and its alloys", including a metal frame with heat insulation, lining, arched arch with electric heaters installed on it and windows for cleaning (RF Patent No. 38915, published in BI No. 19 July 10, 2004)

Недостатками конструкции являются: открытый нагревательный элемент, по которому протекает электрический ток; большое расстояние от электронагревателей до металла; теплопередача осуществляется путем излучения, что предопределяет работу нагревателей при предельных температурах и уменьшает срок их эксплуатации; нагрев со стороны зеркала расплава вызывает перегрев жидкого металла в верхних слоях, что увеличивает окисление и адгезию газов в расплав и снижает его качество; воздействие на нагреватель агрессивных сред и газов, испаряющихся из расплава, вызывает ускоренный износ нагревательного элемента.The design flaws are: an open heating element through which electric current flows; a large distance from electric heaters to metal; heat transfer is carried out by radiation, which determines the operation of heaters at extreme temperatures and reduces their service life; heating from the side of the melt mirror causes overheating of the liquid metal in the upper layers, which increases the oxidation and adhesion of gases into the melt and reduces its quality; exposure to the heater of aggressive media and gases evaporating from the melt causes accelerated wear of the heating element.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является электропечь-миксер, содержащая каркас, футеровку, дверки, нагреватели, защищенные кожухом и расположенные в подсводовом пространстве, термоэлектрический термометр, летки, заливной-переливной карман (Электротермическое оборудование: Справочник / Под. общ. ред. А.П.Альтгаузена. - 2-е изд., перераб. и доп. - М: Энергия, 1980. - 416 с. (стр.200).Closest to the claimed invention is an electric furnace mixer containing a frame, lining, doors, heaters, protected by a casing and located in the underwater space, thermoelectric thermometer, tap holes, overflow and overflow pocket (Electrothermal equipment: Handbook / Ed. Ed. A. P. Altgauzena. - 2nd ed., Revised and additional - M: Energy, 1980. - 416 p. (P. 200).

Однако в известном устройстве нагрев металла в электропечи-миксере происходит в основном за счет передачи теплоты излучением от нагревательного элемента к кожуху, а от кожуха нагревателя к расплаву, что предопределяет работу самих нагревательных элементов при предельных температурах и обуславливает их быстрый выход из строя. Кроме того, прогрев расплава происходит со стороны зеркала металла, а при отсутствии конвективного теплообмена для доведения всего объема расплава до однородной температуры необходимо задействовать, например, механические, пневматические, гидромеханические или электромагнитные перемешиватели расплава, что увеличивает энергозатраты и усложняет конструкцию электропечи-миксера.However, in the known device, the heating of metal in an electric furnace mixer occurs mainly due to the transfer of heat by radiation from the heating element to the casing, and from the casing of the heater to the melt, which determines the operation of the heating elements themselves at extreme temperatures and causes their rapid failure. In addition, the melt is heated from the side of the metal mirror, and in the absence of convective heat transfer to bring the entire melt volume to a uniform temperature, it is necessary to use, for example, mechanical, pneumatic, hydromechanical or electromagnetic melt mixers, which increases energy consumption and complicates the design of the electric mixer.

В основу изобретения положена задача повышения тепловой эффективности нагрева металла в электропечи - миксере за счет использования прямой теплопередачи между нагревателями, огнеупорным слоем футеровки подины ванны и расплавом, а также путем увеличения конвективной теплопередачи в самом металле, находящемся в электропечи - миксере.The basis of the invention is the task of increasing the thermal efficiency of heating a metal in an electric furnace - mixer by using direct heat transfer between the heaters, the refractory layer of the lining of the bathtub bottom and the melt, as well as by increasing the convective heat transfer in the metal itself located in the electric furnace - mixer.

Поставленная задача решается тем, что в электропечи -миксере, содержащей металлический каркас, футерованную ванну, рабочее окно, дверь рабочего окна, термоэлектрический термометр для измерения температуры металла, летку, заливной-переливной карман, дверку заливного-переливного кармана и нагреватели, согласно изобретению, нагреватели установлены в огнеупорном слое футеровки подины ванны и защищены расплавостойким высокотеплопроводным кожухом.The problem is solved in that in the electric furnace-mixer, containing a metal frame, lined bath, working window, working window door, thermoelectric thermometer for measuring the temperature of the metal, tap hole, overflow pocket, overflow overflow door and heaters, according to the invention, the heaters are installed in the refractory layer of the lining of the bathtub bottom and are protected by a melt-resistant high-heat-conducting casing.

На фиг.1 изображена электропечь-миксер с нагревателями в футеровке подины, расположенными перпендикулярно фронтальной стороне; на фиг.2 - сечение А-А по фиг.1; на фиг.3 изображена электропечь-миксер в поперечном разрезе с нагревателями в футеровке подины, расположенными параллельно фронтальной стороне; на фиг.4 - сечение Б-Б по фиг.3.Figure 1 shows an electric furnace mixer with heaters in the lining of the hearth, perpendicular to the front side; figure 2 is a section aa in figure 1; figure 3 shows the electric furnace-mixer in cross section with heaters in the lining of the hearth, located parallel to the front side; figure 4 is a section bB in figure 3.

Электропечь-миксер включает металлический каркас 1, футерованную ванну 2, рабочее окно 3 с дверью 4 рабочего окна 3, термоэлектрический термометр 5 для измерения температуры металла, летку 6, заливной-переливной карман 7 с дверкой 8, нагреватели 9, защищенные расплавостойкими кожухами 10, огнеупорный слой 11, буферный слой 12, теплозащитный слой 13 футеровки ванны 2, расплав 14.The electric furnace-mixer includes a metal frame 1, a lined bath 2, a working window 3 with a door 4, a working window 3, a thermoelectric thermometer 5 for measuring the temperature of the metal, a tap hole 6, an overflow pocket 7 with a door 8, heaters 9 protected by melt-resistant casings 10, refractory layer 11, buffer layer 12, heat-protective layer 13 of the lining of the bath 2, melt 14.

Заявляемая электропечь-миксер работает следующим образом. При подаче напряжения на нагревательные элементы нагревателей 9 происходит их разогрев и разогрев расплавостойких кожухов 10 нагревателей 9 до требуемой температуры, например, 850°С. Нагреватели установлены в огнеупорном слое 11 футеровки ванны 2, которая за счет прямой теплопередачи от расплавостойкого высокотеплопроводного кожуха 10 (например, из сплава 45Х25Н35БС) нагревателя 9 также разогревается и на границе «футеровка - расплав» достигает требуемой величины, например, 750°С.The inventive electric furnace mixer operates as follows. When voltage is applied to the heating elements of the heaters 9, they are heated and the melt-resistant casing 10 of the heaters 9 is heated to the required temperature, for example, 850 ° C. The heaters are installed in the refractory layer 11 of the lining of the bath 2, which due to direct heat transfer from the melt-resistant highly heat-conducting casing 10 (for example, from 45X25H35BS alloy) of the heater 9 is also heated and reaches the required value, for example, 750 ° C at the lining-melt interface.

За счет интенсивного конвективного теплообмена воздуха в рабочем пространстве электропечи-миксера, прямой теплопередачи и нагрева излучением, температура футеровки боковых стен ванны 2 и свода электропечи-миксера достигает требуемых температур, например 745°С.Due to the intense convective heat transfer of air in the working space of the electric furnace-mixer, direct heat transfer and heating by radiation, the temperature of the lining of the side walls of the bath 2 and the arch of the electric furnace-mixer reaches the required temperatures, for example, 745 ° C.

После разогрева электропечи-миксера в ванну 2 заливается жидкая шихта (расплавленный металл) или загружается твердая шихта для расплавления.After heating the electric furnace-mixer, a liquid mixture (molten metal) is poured into the bath 2 or a solid mixture is loaded for melting.

При температуре воздушной среды в рабочем пространстве электропечи-миксера 745°С, температуре жидкой шихты 750°С и температуре нагревателей 850°С, температурный перепад в огнеупорном слое 11 футеровки при расстоянии 150 миллиметров от разогретого нагревателя 9 до границы «футеровка-расплав» достигает в установившемся режиме около 100°С.When the air temperature in the working space of the electric furnace-mixer is 745 ° С, the temperature of the liquid mixture is 750 ° С and the temperature of the heaters is 850 ° С, the temperature difference in the refractory layer 11 of the lining at a distance of 150 millimeters from the heated heater 9 to the lining-melt boundary reaches in steady state, about 100 ° C.

За счет высокой теплопроводности расплава металла, например, жидкого алюминия температура на поверхности зеркала металла при высоте столба металла 1100 миллиметров составит около 742°С (без учета конвективного тепломассообмена). При учете конвективного тепломассообмена между разогретым нижним слоем расплава металла и менее разогретым верхним слоем металлического расплава, перепад температур по высоте столба металла будет еще меньше.Due to the high thermal conductivity of the molten metal, for example, liquid aluminum, the temperature on the surface of the metal mirror at a metal column height of 1100 millimeters will be about 742 ° C (excluding convective heat and mass transfer). When convective heat and mass transfer between the heated lower layer of the metal melt and the less warmed upper layer of the metal melt is taken into account, the temperature difference along the height of the metal column will be even less.

Температура в рабочем пространстве электропечи-миксера, не заполненном жидким металлом, также будет интенсивно выравниваться за счет прямой теплопередачи от футеровки подины ванны к футеровке стен, а также за счет конвективного теплообмена слоев нагретого воздуха у подины ванны и менее нагретого воздуха в верхних слоях подсводового пространства. При этом температура будет равномерно распределяться в рабочем пространстве электропечи-миксера.The temperature in the working space of the electric furnace-mixer, not filled with liquid metal, will also be intensively equalized due to direct heat transfer from the lining of the bathtub bottom to the wall lining, as well as due to convective heat transfer of layers of heated air at the bottom of the bathtub and less heated air in the upper layers of the underwater space . In this case, the temperature will be evenly distributed in the working space of the electric mixer.

Нагреватели, установленные в футеровке подины ванны электропечи-миксера, могут располагаться перпендикулярно рабочему окну, обращенные электрическими выводами в сторону летки или в сторону рабочего окна. При расположении нагревателей в футеровке подины ванны параллельно рабочему окну, электрические выводы будут направлены в стороны торцевых стенок.Heaters installed in the lining of the bottom of the bathtub of the electric furnace-mixer can be perpendicular to the working window, facing the electrical leads towards the notch or towards the working window. When the heaters are located in the lining of the bottom of the bath parallel to the working window, the electrical leads will be directed towards the end walls.

Предлагаемая электропечь-миксер имеет ряд преимуществ перед известными:The proposed electric mixer has several advantages over the well-known:

- обеспечивается прямой контакт между нагревателями, футеровкой подины ванны и нижними слоями расплава, что повышает нагрев расплава и активизирует конвективный теплообмен в нем;- provides direct contact between the heaters, the lining of the bottom of the bath and the lower layers of the melt, which increases the heating of the melt and activates convective heat transfer in it;

- выравнивается температура по высоте столба и объему расплава в электропечи-миксере и поддерживается в технологическом диапазоне, например 720-750°С для алюминия, что снижает адгезию газов, окисление металлического расплава, образование шлаков;- the temperature is aligned with the height of the column and the volume of the melt in the electric furnace-mixer and is maintained in the technological range, for example, 720-750 ° C for aluminum, which reduces the adhesion of gases, oxidation of the metal melt, the formation of slag;

- снижаются тепловые потери электропечи-миксера за счет уменьшения высоты рабочего пространства и снижения температуры под сводом до 750°С при исключении нагревателей из подсводового пространства;- reduced heat loss of the electric furnace-mixer by reducing the height of the working space and lowering the temperature under the arch to 750 ° C with the exclusion of heaters from the underwater space;

- снижается рабочая температура нагревателей от 950-1000°С при их расположении под сводом до 800-850°С при расположении их в подине, что значительно увеличивает их срок службы;- decreases the operating temperature of the heaters from 950-1000 ° C when they are located under the arch to 800-850 ° C when they are located in the hearth, which significantly increases their service life;

- металлизация огнеупорного слоя футеровки при расположении нагревателей в подине приводит к интенсификации теплоотдачи от них;- metallization of the refractory layer of the lining with the location of the heaters in the hearth leads to the intensification of heat transfer from them;

- расположение нагревателей в огнеупорном слое футеровки подины ванны электропечи-миксера защищает нагреватели от интенсивного зашлаковывания и обеспечивает им стабильный температурный режим эксплуатации, что увеличивает срок службы нагревателей.- the location of the heaters in the refractory layer of the lining of the bottom of the bathtub of the electric furnace-mixer protects the heaters from intense slagging and provides them with a stable temperature operating mode, which increases the service life of the heaters.

Claims

An electric furnace mixer containing a metal frame, a lined bath, a working window, a working window door, a thermoelectric thermometer for measuring metal temperature, a tap hole, a pouring-overflow pocket, a fill-overflow pocket door and heaters, characterized in that the heaters are installed in the refractory layer of the lining the bottom of the bathtub is protected by a melt-resistant, highly heat-conducting casing.