SU1005325A1

SU1005325A1 - Device for heating molten metal

Info

Publication number: SU1005325A1
Application number: SU813307802A
Authority: SU
Inventors: Сергей Владимирович Липкин; Султанбек Мырзахметович Кожахметов; Рафаил Абдрауфович Каримов; Леонид Владимирович Слободкин; Владимир Антонович Сущинский; Чермен Давидович Битаров; Александр Тимофеевич Шабрин
Original assignee: Институт металлургии и обогащения АН КазССР
Priority date: 1981-06-22
Filing date: 1981-06-22
Publication date: 1983-03-15

Description

1one

Изoбpeteниe относитс к технике электрического нагрева, конкретно к устройствам, в которых ток нагрева проходит через жидкий материал, и может быть использовано дл нагрева жидкого свинца, висмута и других металлов .The image relates to electrical heating technique, specifically to devices in which a heating current passes through a liquid material, and can be used to heat liquid lead, bismuth and other metals.

Известен погружной электродуговой нагреватедь, содержащий корпус, подвижный и неподвижный электроды, меха-,д низм автоматической подачи подвижного электрода, причем корпус выполнен замкнутым, вращающимс вокруг своей оси с помощью привода, и снабжен дном, на котором укреплен неподвиж- ,5 ный электрод СоA submerged electric arc heater is known, comprising a housing, a moving and stationary electrodes, a mechanism for automatically feeding a moving electrode, the housing being closed, rotating around its axis by means of a drive, and provided with a bottom on which a stationary, 5th electrode is attached.

Недостатками указанного нагревател вл ютс значительные энергозатраты tTa вращение нагревател в жидком металле, сложность устройства и не- 20 возможность получени большой мощности нагрева из-за низкой интенсивности теплопередачи через стенки корпуса .The disadvantages of this heater are the considerable energy consumption tTa rotation of the heater in the liquid metal, the complexity of the device and the inability to obtain a large heating power due to the low heat transfer rate through the walls of the housing.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому вл етс устройство дл нагрева жидкого металла, например свинца, содержащее трубчатый канал , ванну и токоподводы, причем трубчатый канал, подключенный своей средней частью к первому токоподводу, а второй токоподвод подсоединен к ванне . Свинец подают в трубчатый канал с помощью центробежного насоса 2 3.The closest in technical essence and the achieved result to the proposed is a device for heating a liquid metal, such as lead, containing a tubular channel, bath and current leads, with a tubular channel connected to the first current lead with its middle part and the second current lead connected to the bath. Lead is fed into the tubular channel using a centrifugal pump 2 3.

Недостатками этого устройства вл ютс значительные затраты энергии и низка надежность,св занные с применением насоса дл подачи жидкого сви.нца в трубчатый канал, значительна длина трубчатого канала, обусловленна параллельным подключением двух ветвей трубчатого канала к источнику электрического тока. Так при мощности нагрева 215 кВт и диаметре трубчатого канала 30 мм длина канала составл ет 20 м,. 310 При этом дл подачи жидкого свинц используетс центробежный насос производительностью 30 и напором 7,5 м. Если учесть, что приводом насоса вл етс электродвигатель мощностью 50 кВт, то энергозатраты на получение t кВт/ энергии составит .. 0,232 кВт/ч. Надежность прототипа зависит от работы насоса,, который из-за износа вращающихс частей под действием высоких температур через каждый tS ч подлежит ремонту . Цель изобретени - снижение энергозатрат , упрощение конструкции и повышение надежности. Поставленна цель достигаетс тем что в устройстве дл нагрева жидкого металлаi содержащем трубматмй канал. ванну металла итокоподводы, снабжено камерой переменного давлени , сообщенной одним концом с трубчатым каналом , а другим концом подключенной к токопровьду„ В противоположность прототипу, где обмен жидкого свинца в трубчатом канале осуществл ют с помощью погруженного центробежного насоса, в пред лагаемом устройстве обмен жидког о ме талла в трубчатом канале осуществл ют с помощью камеры переменного давле ни , заполненной жидким металлом. Переменное давление в камере создаетс попеременным подключением ее че рез золотник либо к-вакуумной системе (ресивер, вакуумный насос)-, либо к источнику инертного газа (баллон сжатого газа), . Изменение давлени в камере вызывает изменение уровн металла в ка мере, вследствие чего металл в трубчатом канале обмениваетс При мощности нагрева 25,6 кВт затраты мощности дл поддержани давлени разр жени в вакуумной системе составл ет 0,6 кВт. Таким образом, в предлагаемом устройстве энергозатраты на получение 1 кВт/ч энергии нагрева составл ют всего 0,023 кВт/ч (в прототипе 0,23). Повышенна надежность предлагаемого устройства обусловлена стабильной работой .вакуумного насоса, ресурс которого составл ет 8-10 лет„ Соединение второго токоподвода с .трубчатым каналом позвол ет последотельно подключить трубчатый канал к источнику электрического тока. 5 Такое соединение позвол ет уве личить сопротивление трубчатого канала в два раза и тем самым сократить длину трубчатого канала в раза, т.е. одна и та же мощность может быть получена в предлагаемом устройстве при длине трубчатого канала в четыре раза меньшей, чем в прототиле. На чертеже показано устройство дл нагрева жидкого металла вразрезе. Устройство содержит цилиндрическую камеру переменного давлени 1, соединенную с трубчатым каналом 2, электротеплоизолированных от кожуха 3 бетона на фосфатной основе, К камере 1 подсоединен токоподвод Ц электроизолированный от крышки 5Камера через отверстие 6 в крышке 5 сообщаетс через золотник 7 попеременно либо с ресивером и вакуумным насосом, либо с баллоном инертного газа (не показано). Движение штока золотника осуществл етс с помоидью электромагнитной катушки (не показано ,сердечником которой вл етс сам шток. Открытый конец трубчатого канала погружен в ванну 8 жидкого металла, котора подключена к источнику тока с помощью токоподвода 9 и заземлена. Устройство работает следующим образом . Открытый конец канала 2 погружают в ванну 8, После прогрева устройства при подаче напр жени на токоподводы 4 и 9 золотник 7 сообщает камеру 1 с .ресивером и вакуумным насосом , при этом прои сходит заполнение жидким металлом трубчатого канала 2 и камеры 1. Ток, протека по цепи: токоподвод k камера 1, жидкий металл В трубчатом канале, ванна 8 и.токоподвод 9 - нагревает металл в трубчатом канале Затем золотник 7 сообщает камеру 1 с баллоном сжатого инертного газа, при этом давление в камере растет, а уровень металла падает, выстесн нагретый металл из трубчатого канала в ванну жидкого металла При повторном подключении, камеры к вакуумной cиcteмe газ через ресивер и вакуумный насос удал етс в атмосферу. Укрупненно-лабораторные испытани проводили на свинце, висмуте, сплаве свинца и сурьмы состава 9 ,7 свинца, 5,7 сурьмы. Результаты испытаний сведены в таблицуThe disadvantages of this device are significant energy costs and low reliability associated with the use of a pump to feed a liquid pig into the tubular channel, a significant length of the tubular channel, due to the parallel connection of two branches of the tubular channel to the source of electrical current. Thus, with a heating power of 215 kW and a tubular channel diameter of 30 mm, the channel length is 20 m. 310 At the same time, a centrifugal pump with a capacity of 30 and a pressure of 7.5 m is used to supply liquid lead. Considering that the pump is driven by a 50 kW electric motor, the energy consumption for obtaining t kW / energy is 0.232 kW / h. The reliability of the prototype depends on the operation of the pump, which, due to the wear of the rotating parts under the action of high temperatures, must be repaired every tS h. The purpose of the invention is to reduce energy consumption, simplify the design and increase reliability. This goal is achieved by the fact that in a device for heating a liquid metal containing a pipe channel. The metal bath is equipped with an alternating pressure chamber connected at one end with a tubular channel, and the other end connected to the electric conductor "In contrast to the prototype, where the exchange of liquid lead in the tubular channel is carried out using a submerged centrifugal pump, in the proposed device the exchange of liquid about me The talles in the tubular channel are made using a variable pressure chamber filled with liquid metal. Variable pressure in the chamber is created by alternately connecting it through the spool either to a vacuum system (receiver, vacuum pump) - or to an inert gas source (compressed gas cylinder),. The change in pressure in the chamber causes a change in the level of the metal in the chamber, as a result of which the metal in the tubular channel exchanges. When the heating power is 25.6 kW, the power required to maintain the discharge pressure in the vacuum system is 0.6 kW. Thus, in the proposed device, the energy consumption for obtaining 1 kW / h of heating energy is only 0.023 kW / h (in the prototype 0.23). The increased reliability of the proposed device is due to the stable operation of the vacuum pump, the life of which is 8-10 years. The connection of the second current lead to the tubular channel allows the tubular channel to be subsequently connected to the source of electrical current. 5 Such a connection makes it possible to double the resistance of the tubular channel and thereby shorten the length of the tubular channel, i.e. the same power can be obtained in the proposed device with a tube length of four times less than in prototyl. The drawing shows a device for heating a liquid metal across. The device contains a cylindrical variable pressure chamber 1 connected to a tubular channel 2 electrically heat-insulated from the casing 3 of phosphate-based concrete. Camera 1 is connected to a current lead C electrically insulated from cover 5 of the chamber through opening 6 in cover 5 communicates via valve 7 alternately with the receiver and the vacuum pump or with an inert gas cylinder (not shown). The spool rod moves with the help of an electromagnetic coil (not shown, the core of which is the rod itself. The open end of the tubular channel is immersed in a bath of liquid metal 8 that is connected to the current source using a current lead 9 and is grounded. The device operates as follows. Open end Channel 2 is immersed in a bath 8. After the device is warming up, when voltage is applied to the current leads 4 and 9, the valve 7 communicates chamber 1 with a receiver and a vacuum pump, and the tubular metal is filled with liquid metal. about channel 2 and chamber 1. The current flowing through the circuit: current supply k chamber 1, liquid metal In the tubular channel, bath 8 and current supply 9 - heats the metal in the tubular channel Then spool 7 reports chamber 1 with a compressed inert gas balloon, the pressure in the chamber rises, and the level of the metal falls; the heated metal from the tubular channel into the bath of liquid metal decreases. When reconnected, the chamber to the vacuum gas is removed through the receiver and the vacuum pump to the atmosphere. The large scale laboratory tests were carried out on lead, bismuth, an alloy of lead and antimony of composition 9, 7 lead, 5.7 antimony. The test results are summarized in table

СГЧNOFPGNO

пл г сэ сэpl g se se

О ОOh oh

0404

олol

о о сг сэ г гabout about sg se g r

оabout

1Л1L

с лwith l

Г гоGgo

соwith

-алсч см-alm cm

ОО 00OO 00

оо см ОО ооoo see oo oo

U IU I

s s

I I

п: Un: u

о. х about. x

2О) 2O)

о ь-I about b

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION

A device for heating liquid metal containing a tubular channel, a bath and current leads, characterized in that, in order to reduce energy consumption, increase reliability and simplify the design, it is equipped with a variable pressure chamber communicated at one end with the tubular channel and the other end connected to the current lead.