Изобретение относитс к металлургии, в частности к конструкци м индукционных тигельных печей дл плавлени материалов, обладающих низкой электропроводностью. Известна индукционна тигельна печь, состо ща из индуктора и расположенного внутри тигл из огнеупорного материала, предназначенна дл расплавлени электропроводных материалов 1. Недостатком печи вл етс практическа невозможность расплавл ть в ней материалы с низкой электропроводностью, например губчатое железо, щлаки и др. Наиболее близкой к предлагаемой вл етс индукционна тигельна печь, содержаща индуктор и тигель, изготовленныи из огнеупорных материалов, внутри которого свободно установлен графитовый нагревательный элемент, выполненный в виде стержн диаметром 0,3-0,5 от внутреннего диаметра тигл 2. Однако в этой печи процесс плавлени материалов с низкой электропроводностью длителен вследствие малого активного периметра графитового стержн , расположенного в центре печи, т. е. в зоне с наименьшей напр женностью электромагнитного пол . Целью изобретени вл етс сокращение д тительности плавки, а также возможность многократного использовани нагревательного элемента. Цель достигаетс тем, что в индукционнои тигельной печи, состо щей из -индуктора и тигл , изготовленного из огнеупорных материалов, внутри которого свободно установлен графитовый нагревательный элемент , последний выполнен в виде полого цилиндра без дна с внутренним и внещним 35 диаметрами, равными соответственно 0,40 ,6 и 0,9-0,95 от внутреннего диаметра тигл . Высота полого цилиндра составл ет 0,8-1,5 высоты тигл . На чертеже представлена схема пред- ,лагаемой печи. Индукционна тигельна печь состоит из нагревательного элемента (полый графитовый цилиндр) 1, огнеупорного тигл 2, индуктора 3, отверсти дл захвата и подъема из печи графитового цилиндра 4. 45 Принцип действи предлагаемой печи заключаетс в следующем. Перед включением печи графитовый цилиндр опускают в тигель и внутреннюю его полость заполн ют до высоты индуктора расплавл емым материалом, например губчатым железом. Затем печь включают . Графитовый цилиндр под воздействием вихревых токов, наводимых электромагнитным полем, быстро нагреваетс и выдел юща с в нем теплова энерги пере-55 даетс расплавл емому материалу. По мере плавлени расплавл емый материал догружают во внутреннюю полость графитогюго цилиндра. После наплавлени жидкого металла в количестве 20-50/о от номинальной емкости тигл графитовый цилиндр удал ют из печи и в жидкую ванну догружают оставщиес материалы. Конструкци нагревательного элемента в виде полого цилиндра с указанными геометрическими параметрами обеспечивает расположение его в печи вблизи стенок тигл , т. е. в зоне с максимальной напр женностью электромагнитного пол , создаваемого индуктором. Кроме того указанные соотнощени внутреннего и внешнего диаметров графитового цилиндра определ ют толщину его стенки не менее эквивалентной глубины проникновени электромагнитной волны в проводнике (графите ) . Проведенные эксперименты и расчеты показывают , что увеличение внутреннего диаметра графитового цилиндра (более 0,6 от внутреннего диаметра тигл ) уменьщает толщину его стенки, котора при этом становитс уже меньще эквивалентной глубины проникновени электромагнитной волны в графите, в результате чего энерги электромагнитной волны используетс не полностью , что приводит к понижению электри ческого КПД печи. Кроме того, при этом значительно снижаетс механическа прочность графитового цилиндра. Уменьщение внутреннего диаметра графитового цилиндра (менее 0,4 от внутреннего диаметра тигл ) приводит к нерациональному увеличению толщины его стен.ки , котора , в этом случае превыщает эквивалентную глубину проникновени электромагнитной волны в рафите, и количество выдел ющейс в нагревательном элементе энергии уже не увеличиваетс , а полезный объем внутренней полости цилиндра при этом уменьшаетс . Максимальный внещний диаметр графитового цилиндра определ етс внутренним диаметром тигл . При уменьшении внещнего диаметра графитового цилиндра менее 0,9 от внутреннего диаметра тигл графитовый нагревательный элемент располагаетс в зоне с меньшей напр женностью магнитного пол , что приводит к значительному сокращению его активного периметра и уменьшению количества выдел ющейс в нем энергии. Указанное соотнощение высоты графитового цилиндра и онеупорного тигл , с одной стороны, позвол ет многократно его использовать, а с другой - облегчает загрузку щихты и предотвращает излищне тепловые потери. В процессе эксплуатации при выплавке стали или чугуна на прот же компании плавок происходит некоторое допустимое уменьшение высоты графитового цилиндра - до 0,8 от высоты тигл , при котором извлечение его из печиThis invention relates to metallurgy, in particular, to designs of induction crucible furnaces for melting materials with low electrical conductivity. A known induction crucible furnace, consisting of an inductor and a crucible made of refractory material inside, is designed to melt electrically conductive materials 1. A disadvantage of a furnace is the inability to melt materials with low conductivity, such as sponge iron, slaches, etc. The proposed invention is an induction crucible furnace containing an inductor and a crucible made of refractory materials, inside which graphite is freely installed. an element made in the form of a rod with a diameter of 0.3-0.5 of the inner diameter of the crucible 2. However, in this furnace the process of melting materials with low electrical conductivity is long due to the small active perimeter of the graphite rod located in the center of the furnace, i.e. in zone c the lowest intensity of the electromagnetic field. The aim of the invention is to reduce the melting time, as well as the possibility of multiple use of the heating element. The goal is achieved by the fact that in an induction crucible furnace consisting of an inductor and a crucible made of refractory materials, inside which a graphite heating element is freely installed, the latter is made in the form of a hollow cylinder with a bottom with an inner and an outer diameter of 35, respectively 0, 40, 6 and 0.9-0.95 from the inner diameter of the crucible. The height of the hollow cylinder is 0.8-1.5 the height of the crucible. The drawing shows a diagram of the pre-, lagged furnace. An induction crucible furnace consists of a heating element (hollow graphite cylinder) 1, a refractory crucible 2, an inductor 3, and a hole to grip and lift the graphite cylinder 4 from the furnace. 45 The principle of operation of the proposed furnace is as follows. Before turning on the furnace, the graphite cylinder is lowered into the crucible and its internal cavity is filled to the height of the inductor with a molten material, for example, sponge iron. Then the oven is turned on. The graphite cylinder, under the influence of eddy currents induced by the electromagnetic field, heats up quickly and the heat energy released in it is transferred to the 55-molten material. As the material melts, the melted material is added to the internal cavity of the graphite-hugo cylinder. After deposition of the molten metal in the amount of 20-50 / o from the nominal capacity of the crucible, the graphite cylinder is removed from the furnace and the remaining materials are loaded into the liquid bath. The design of the heating element in the form of a hollow cylinder with the specified geometrical parameters ensures its location in the furnace near the walls of the crucibles, i.e. in the zone with the maximum intensity of the electromagnetic field created by the inductor. In addition, the indicated ratios of the inner and outer diameters of a graphite cylinder determine its wall thickness not less than the equivalent penetration depth of an electromagnetic wave in a conductor (graphite). Experiments and calculations show that increasing the inner diameter of a graphite cylinder (more than 0.6 of the inner diameter of the crucibles) reduces its wall thickness, which then becomes less than the equivalent penetration depth of the electromagnetic wave in graphite, as a result of which the electromagnetic wave energy is not fully used , which leads to a decrease in the electric efficiency of the furnace. In addition, the mechanical strength of the graphite cylinder is significantly reduced. A decrease in the internal diameter of the graphite cylinder (less than 0.4 from the internal diameter of the crucible) leads to an irrational increase in the thickness of its walls, which in this case exceeds the equivalent penetration depth of the electromagnetic wave in the raffite, and the amount of energy released in the heating element and the effective volume of the inner cavity of the cylinder decreases. The maximum external diameter of a graphite cylinder is determined by the internal diameter of the crucible. When the external diameter of the graphite cylinder is less than 0.9 from the inner diameter of the crucible, the graphite heating element is located in the zone with a lower magnetic field strength, which leads to a significant reduction in its active perimeter and a decrease in the amount of energy released in it. The specified ratio of the height of the graphite cylinder and the on-refractory crucible, on the one hand, permits its repeated use, and on the other hand, facilitates the loading of the pulpit and prevents thermal losses. In the course of operation, in smelting steel or cast iron, a certain allowable decrease in the height of the graphite cylinder occurs to the same company as the melts - to 0.8 from the height of the crucibles, at which it is removed from the furnace
еще не представл ет трудности, так как он плавает в металлической ванне и поднимаетс по мере повышени ее уровн в тигле в процессе плавлени шихтовых материалов , например губчатого железа. Дальнейшее уменьшение высоты графитового цилиндра (менее 0,8 от высоты тигл ) нерационально , так как при этом уже затрудн етс извлечение его из печи после расплавлени шихты. Увеличение высоты графитового цилиндра более 1,5 от высоты тигл приводит к излишним тепловым потер м от его выступающей из печи части и вызывает неудобства при загрузке шихты.It is not yet difficult, since it floats in a metal bath and rises as its level in the crucible increases during the process of smelting charge materials, such as sponge iron. Further reduction of the height of the graphite cylinder (less than 0.8 from the height of the crucible) is not rational, since it makes it difficult to remove it from the furnace after the charge is melted. Increasing the height of the graphite cylinder to more than 1.5 from the height of the crucible leads to excessive heat loss from its protruding part of the furnace and causes inconvenience when loading the charge.
Индукционна печь с полым графитовым цилиндрическим нагревательным элементом обеспечивает быстрое эффективное расплавление шихтовых материалов с низкойAn induction furnace with a hollow graphite cylindrical heating element provides fast, efficient melting of charge materials with low
электропроводностью, например губчатого железа, что практически невозможно осуществить в печах старой конструкции. Длительность плавлени шихты в предлагаемой печи по сравнению с известной сокращаетс в среднем на 40% и продолжительность всей плавки уменьшаетс на 35%, что приводит к увеличению производительности на vx50%.electrical conductivity, such as sponge iron, which is almost impossible to implement in the furnaces of the old design. The duration of melting of the charge in the proposed furnace as compared with the known is reduced by an average of 40% and the duration of the whole melting is reduced by 35%, which leads to an increase in productivity by vx50%.
Экономический эффект от использовани предлагаемой промышленной индукционной тигельной печи емкостью 1,5 т дл выплавки стали, расчитанный только, за счет получени прибыли от реализации дополнительной продукции, изготавливаемой вследствие повышени производительности составит ПО тыс. руб. в год.The economic effect from the use of the proposed industrial induction crucible furnace with a capacity of 1.5 tons for steelmaking, calculated only at the expense of profit from the sale of additional products manufactured as a result of increased productivity, will amount to PO thousand rubles. in year.