SU1130438A1 - Способ нагрева ферромагнитного дисперсного материала и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

1, Способ нагрева ферромагнитного дисперсного материала, преимущественно отходов металлургическо -о производства , путем пропускани  через цего электрического тока, о т л и чающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности нагрева Материала, на него воздействуют магнитным полем, а электрический ток пропускают вдоль магнитных силовых линий. 2. Устройство дл  нагрева ферромагнитного дисперсного материала, преимущественно отходов металлургического производства, включак цее вертикальный корпус, графитовые электроды, патрубки дл  ввода и отвода безокислительной атмосферы, подачи и выхода материала, приемное устройство, отличающеес , тем, что оно снабжено электромагнитной обмоткой с магнитопроводом, охватывакицкм корпус, в котором на торцаз магнитопровода установлены . графитовые электроды, причем корпус и электроды секционированы электроизол ционными перегородками,, распоСО ложенными перпендикул рно поверхности электродов вдоль силовых линий 4: магнитного пол . СО Х

Description

1

Изобретение относитс  к порбтковой металлургии, а более конкретно к способам нагрева дисперсных ферромагнитных материалов и устройствам дп  их осуществлени , и может найти применение в металлургической и химической , отрасл х промышленности.

Известен способ нагрева токопровод щего дисперсного материала путе наложени  на него высокочастотного электромагнитного пол  ,

Недостаток этого способа состоит в том, что при частоте тока в индукторе 10 Гц минимальный диаметр частиц стали, при котором мощность, вьщел ема  на единицу объема, имеет наибольшее значение, составл ет 23 мм тогда как частнцы ферромагнитного дисперсного материала, на- пример порошка быстрорежущей стали, выделенного из абразивных отходов инструментального производства, имеют размеры в диапазоне 0,05-0,3мм. Кроме того, в результате магнитной флокул ции ферромагнитные частицы сцепл ютс  между собой и ориентируютс  вдоль магнитных силовых линий: псевдоожижение и перемешивание материала прекращаетс .

LИзвестна установка дл  непрерывного предварительного нагрева измельченной металлической стружки, содержаща  вертикальный корпус, в верхней части которого установлено загрузочное устройство, а в нижней части - устройство дл  выгрузки нагретой стружки и камера дл  сжигани  топлива, причем слой стружки движетс  сверху вниз в противотоке с топочными газами zj .

Недостаток этого устройства состоит в выносе мелких частиц порошка и их самовозгорании, а также в сложности равномерного нагрева мокрого материала.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  способ нагрева токопровод щего дисперсного материала путем пропускани  через его слой электрического тока 3j .

Недостаток известного способа состоит в его низкой эффективности при очень высоком электрическом сопротивлении металлического порошка. Дл  того, чтобы нагреть слой такого порошка, необходимо между электродами создать очень высокое напр жение

304382

При этом возникает электрический пробой сло  с образованием электрической дуги, когда токопровод щие мостики в объеме сло  ст гиваютс  в 5 шнур в локальном объеме, где частицы металла свариваютсй и испар ютс , а электрическое сопротивление сло  падает в сотни тыс ч раз, т.е. электронагреватель начинает ра10 ботать в режиме короткого замыкани  при резком уменьшении тепловой.мощности , выдел емой в слое.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигае15 мому результату  вл етс  устройство дл  нагрева токопровод щих сыпучих материалов, преимущественно отходов металлургического производства, включающее вертикальный корпус, графито20 вые электроды, патрубки дл  ввода и отвода безоккслительной атмосферы , подачи и выхода материала, приемное устройство 41 .

Недостаток известного устройства 5 состоит в низкой эффективности нагрева материала с низкой электропроводностью , а также в уносе частиц в случае подачи в зону нагрева восстановительной атмосферы.

Целью изобретени   вл етс  повьшение эффективности нагрева материала. .Указанна  цель достигаетс  тем, что согласно способу нагрева ферромагнитного дисперсного материала,

5 преимущественно отходов металлургического производства, путем пропускани  через него электрического тока, на материал воздействуют магнитным полем, а электрический ток пропуска0 ют вдоль магнитных силовых линий.

Устройство дл  нагрева ферромаг- , нитного дисперсного материала, преимущественно отходов металлургического производства, включшощее вер5 тикальный корпус, графитовые электроды , патрубки дл  ввода и отвода безокислительной атмосферы, подачи и выхода материала, приемное устройство снабжено электромагнитной обмоткой ,

0 и магнитопроводом, охватывак цим корпус , в котвром на торцах магнитопровода установлены графитовые электроды, причем корпус и электроды секциЬни1 ованы электроизол цнонны5 ми перегородками, расположенными перпендикул рно поверхности электродов вдоль силовых линий магнитного ол . 31 На фиг. дан разрез А-А на фиг.2; на фиг.2 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.З - диаграмма зависимости п f(H). Устройство дл  нагрева ферромагнитного дисперсного материала содержит герметичный бункер 1 загрузки обрабатываемого материала, корпус 2 приемного устройства, охваченный непосредственно под бункером 1 элект ромагиитной катушкой 3 с магнитопроводом 4 и секционированный решетками 5, между которыми размещен слой ферромагнитных шаров 6, причем катушка 3 с магнитопроводом 4, решетками 5 и слой ферромагнитных шаров 6 в совокупности образуют дозатордробилку , под которым размещен электромагнит , содержащий электромагнитную обмотку 7 с наружными магнито- проводами 8 и 9, разделенными друг от друга горизонтальными электроизол ционньП4И прокладками 10 и соедине  ными по вертикали шпильками 11, проход щими ;через электроизол ционные втулки 12 и прокладки. Магнитопроводы 8 и 9 разделены вертикальными электроизол ционными прокладками 13 и соединены между собой по горизонтали шпильками 14, проход щими через электроизол ционные втулки 15 с прокладками 16. I На свободных торцах магнитопроводов 8 и 9 выполнены направл ющие типа ласточкин хвост, в которые вставлены электроды 17 и 18. Между этими электродами размещено немагнитное тешюэлектроизол щюиное кольцо 19, составл ющее с указанными электродами корпус установки. Вдоль оси кольца установлен немагнитный электроизол ционный стержень 20 с пластинами 21, вставленными в пазы этого стержн ,а в .нижней части - в пазы между част ми магнитопровода 9. Стержень 20 с пластинами 21 крепитс  шпилькой 22 к решетке 5. Электромагнит , включающий электромагнитную обмотку 7 с магнитопроводами 8 и 9, охвачен герметичным кожухом 23 и крепитс  к нему через немагнцтные электроизол ционные кольца 24. Под полостью, образованной электромагнит ной обмоткой и магнитопроводами 8 и 9, размещена заслонка 25, приводима  в движение гидроприводом 26. Под заслонкой 25 размещена герметична  камера 27 (приемное устройство) с 384 электродами 28 и 29. Патрубок 30 дл  подвода газа-восстановител  размещен перёд дозатором. Патрубок 31 служит дл  отвода газа-восстановител  или дл  подключени  камеры 27 к вакуумному насосу. Устройство дл  нагрева ферромагнитного дисперсного материала работает следующим образом. Материал из бункера через дозатор (фиг.1) поступает внутрь корпуса устройства . Возможны два режима работы устройства: без перекрыти  заслонкой 25 дна корпуса устройства и при периодическом перекрытии ее. В первом случае нагрев материала осуществл ют до температуры ниже точки Кюри. В этом случае электромагнитна  обмотка 7 Удерживает во взвешенном состо нии количество материала С 0,5 l dL/dx, где I ток; L - индуктивность; dL - изменение индуктивности системы соленоид-ферромагнитный слой при изменении координаты центра магнитных масс этого сло  на ох. При подаче дозатором дополнительной порции материала LC (сверх Сд) количество удерживаемого магнитным полем материала останетс  неизменным, равным С. При непрерывной подаче в верхнк о часть корпуса материала сверх С; из нижней его части непрерывно отводитс  така  же часть материала, но сохран етс  посто нной, соответствующей заданным количеству С и напр женности магнитного пол  электропроводность сло . По мере прохода вдоль оси корпуса материал нагреваетс . Температуру его нагрева регулируют либо изменением его весового расхода и единицу времени посредством дозатора , либо силой тока. Однако, если нужно нагреть материал до температуры его спекани , превьшгающей точку Кюри, то материал, потер в свои ферромагнитные свойства, выпал бы, не успев нагретьс  до заданной температуры. Дл  того, чтобы матери ал успел агломерировать в состо нии магнитной флокул ции частиц при сохранении его высокой электропроводности , необходимо в течение времени пор дка 0,04 с, после которого при отключении магнитного пол  флокулы начинают распадатьс , обеспечить нагрев материала от 700 до 1000 С,

51

Т.е. . СО jSKOpocTbW , что трудно осуществить технически.

Дл  нагрева частиц ферромагнитного материала до температуры вьше точки Кюри служит заслонка 25. При закрытой полости соленоида материал нагрева&тс  до температуры выше точки Кюри, происходит значительна  усадка сло  порошка, но высока  плотность контактов меаэду частицами пог рошка поддерживаетс  тем, что в соленоид вт гиваетс  холодный ферромагнитный материал, стрем щийс  вытеснить из него материал в парамагнитном состо нии и прижимающий его к заслонке. При отводе заслонки 25 и открытии дна корпусапарамагнитный материал в виде агломерата выпадает из него, а полость солено .ида заполн етс  холодным ферромаг нитным материалом. Попав в приемник 27, агломераты плав тс  между электродами 28 и 29 и в ванне с расплавленным металлом. В частности, плавление агломератов возможно и при перекрытии дна корпуса заслонкой 25, в этом случае расплавленный металл через отверстие в последней попадает в камеру 27.

Установкой немагнитного электроизол ционного стержн  20 предотвращаетс  образование полости внутри корпуса, свободной от материала. Если этого стержн  нет, то первоначально холодный материал образует полый цилиндр, который в момент достижени  температуры точки Кюри тер ет свои магнитные свойства, но при этом холодный материал автоматически вт гиваетс  внутрь полости цилиндра и возникает параллелна  окопровод ща  цепь, ток которой значительно меньше тока, проход щего через агломераты, и напр женность пол  по центру соленоида меньше, чем на его периферии, что приводит к осыпанию порошка при движении агломератов в приемник 27. Если ферромагнитный материал поступает непрерьюно при нагреве его до тe шepaтypы ниже точки Кюри, то часть этого материала, образующа  внутри него полость, экранирует ча тично магнитное поле, напр женность которого ослабевает по центру корпуса , и там в отсутствие магнитного стержн  ферромагнитный материал не удерживаетс  и проваливаетс 

30438

без должного нагрева в приемник 27. Секционирование .межэлектродного пространства электроизол ционными перегородками 21 предотвращает неравно5 мерное распределение в нем тока и обеспечивает равномерный нагрев материала .

Зависимость

f(H)

показывает,

что по мере роста напр женности магнитного пол  Н, измеренной в центре электромагнитной обмотки, имеющей высоту 120 мм и средний диаметр витков 100 мм, удельное электрическое сопротивление падает от

5 2 Ч о Ом/м до 2,7 Ом/м(фиг.З,

крива  ij. При выключении магнитного пол  электрическое сопротивление сло  возрастает фиг.З, крива  2J, вследствие действи  сил упругости и

0 уменьшени  сил сцеплени  между частицами , пропорциональных квадрату магнитной индукции. До напр женности магнитного пол  Н 40-60 кА/м уменьшение электрического сопротивлёни  сло  происходит вследствие магнитной флотации частиц. Дальнейшее уменьшение удельного электрического сопротивлени  сопровождаетс  уменьшением порозности сло  за

0 счет его осевого сжати  силой, пропорциональной силе пол  UffaS н где

- градиент напр женности магgrad

нитного пол . Одновременно между флокулами действует сила отталкива5 ни , котора  возрастает по мере сжати , преп тствует этому сжатию. При Н 300 кА/м сжатие сло  практически прекращаетс , а удельное электрическое сопротивление становитс 

0. практически посто нньм. Пр ма  3 (фиг.З) показывает уровень р при Н О, Т.е. в отсутствие магнитного пол .

5 Наложение на слой ферромагнитного порошка магнитного пол  и пропускание тока вдоль магнитных силовых линий в тыс чи раз уменьшает электрическое сопротивлени  сло  в направлении

0 вдоль магнитных силовых линий, обеспечивает равномерное распределение тока в материале, предотвращает пробой сло  из-за многократного уменьшени  напр женности между электрода5 .ми, что обеспечивает многократное увеличение тепловой мощности, выдел емой в слое ферромагнитного дисперсного материала. Снабжение предлагаемого устройст ва электромагнитной обмоткой и магнитопроводЬм , охватыва  цим корпус, в котором на торцах магнитопровода установлены графитовые электроды, обеспечивает равномерный нагрев сло электрическим током, предотвращает электрический пробой его за счет уменьшени  электрического сопротивл ни  этого сло . t- - Секционирование корпуса и электр дов электроизол ционными перегородками , расположенными перпендикул рно поверхности электродов вдоль силовых линий магнитного пол , обеспечивает более равномерное распределение тока вслое и его нагрев вследствие предотвращени  взаимодействи  между собой токов параллельных токопровод щих мостиков и совпадений направлени  тока с направлением маг:Нитных силовых линий и сил, действующих в контактах между частицами, пропорциональных квадрату магнитной индукции.

в

9иг.1

J

21

П

J2

Claims (2)

1. СПОСОБ НАГРЕВА ФЕРРОМАГНИТНОГО ДИСПЕРСНОГО МАТЕРИАЛА И УСТРОЙСТВО (ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯМ j (57) 1. Способ нагрева ферромагнитно'го дисперсного материала, преимущест венно отходов металлургического производства, путем пропускания через цего электрического тока, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности нагрева Материала, на него воздействуют магнитным полем, а электрический ток пропускают вдоль магнитных силовых линий.
2. 2. Устройство для нагрева ферромагнитного дисперсного материала, преимущественно отходов металлурги ческого производства, включающее вертикальный корпус, графитовые электроды, патрубки для ввода и отвода безокислительной атмосферы, подачи и выхода материала, приемное устройство, отличающееся, тем, что оно снабжено электромагнитной обмоткой с магнитопроводом, охватывающим корпус,* в котором на торцак магнитопровода установлены . графитовые электроды, причем корпус и электроды секционированы электро изоляционными перегородками^ расположенными перпендикулярно поверхности электродов вдоль силовых линий магнитного поля.