SU1170975A3 - Устройство дл нагрева - Google Patents

Abstract

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАГ преимущественно металла и/или солей в расплавленном виде и р воров, содержащее ванну с расплавом, нагревательные элементы сопротивлени  , частично погруженные в расплав и выполненные каждый в виде емкости, заполненной контактным телом с погруженным в него электродом , и источника тока с токоподводом , отличающеес  тем, что, с целью повышени  удельной мощности и надежности устройства , контактное тело каждого нагревательного элемента выполнено в виде неразъемно соединенных между собой частей с различными физико-химическими свойствами, при этом части тела включены в цепь нагревательного элемента последовательно или последовательно-параллельно , а электроды подсоединены к различным полюсам источника тока. 8 10 W

Description

2, Устройство по п. 1 отичающеес  тем, что наревательный элемент вьтолнен из вух концентрично расположенных один в другом сосудов, заполненных контактным телом.

Зо Устройство по п. 1, о т и .чающеес  тем, что нагревательный элемент вьтолнен в виде блоков, охваченных кольцом, причем.плотность контактного тела меньше плотности нагревательного элемента и расплава,

4,Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что нагревательный элемент выполнен в виде трубы, один конец которой герметично встроен в днище ванны.

5,Устройство по пп. , отличающеес  тем, что нагревательный элемент выполнен из материала с удельным сопротивлением меньше 100 Ом при рабочей температуре расплава.

6,Устройство по пп. 1-4, о тличающеес  тем, что

удельное сопротивление материала электрода по крайней мере в 10 раз меньше удельного сопротивлени  материала нагревательного элемента.

7.Устройство по п. 4, отличающеес  тем, что нагревательный элемент выполнен

в виде неразъемно соединенных между собой фасонных деталей с различными физико-химическими свойствами .

8.Устройство по пп. 1-7, отличающеес  тем, что поверхности нагревательного элемента соприкасающиес  с расплавом и контактным телом, выполнены с покрытием из материала, устойчивого

к химическому воздействию расплава и контактного тела.

9.Устройство по пп. 1-8, отличающеес  тем, что нагревательные элементы свободно установлены в расплаве.

10.Устройство по пп. 1-9, отличающеес  тем, что нагревательные элементы снабжены грузом дл  регулировани  глубины

их погружени .

11.Устройство по п. 10, о тличающеес  тем, что груз снабжен встроенным в него дополнительным резистивным нагревательным элементом.

Изобретение относитс  к электрическим устройствам дл  нагревани  металлов и/или солей в расплавленном состо нии и растворов с непосредственным нагреванием ванны с помощью погружённых в ванну резистивш 1х нагревательных элементов.

Известно электронагревательное устройство, содержащее нагревательные элементы в виде одной или нескольких перегородок, расположенных параллельно электродам, установленньм в днище или в стенках плавильной вамны, причем перегородки , изготовленные из цельной керамической пластины, раздел ют плавильную ванну на две или более частей или же встроены в стены или в днище плавильной ванны и соприкасаютс  по меньшей мере одной поверхностью с.металлической ванной 03.

Недостатками известного электронагревательного устройства  вл ютс  ограниченна  область применени , главным образом дл  цветных металлов, относительно небольша  нагружаемость и недолговечность нагревательных элементов, обусловленна  разрушающим воздействием термических напр жений, возникак цих в нагревательных элементах, небольшое использование поверхности нагревательных элементов ввиду мен кнцейс  глубины погружени  нагревательных: элементов, а также недолговечность электродов и токоподводов нагревательных элементов, вызванна  пр мым воздействием материала и атмосферы в установке.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  устройство дл  нагрева, содержащее ванну с расплавом, нагревательные элементы сопротивлени , частично погруженные в расплав и вьшолненные каждый в виде емкости, заполненной контактным телом с погруженным в него электродом (2.

Емкость каждого нагревательного элемента, выстутъающа  из ванны, взаимодействует с атмосферой и поэтому подвергаетс  быстрому старению , при этом измен етс  сопротивление и возникают трепщны. Удельна  мощность вследствие этого ограничена. Замыкани  на выступающих из ванны част х емкости нагревательного элемента, вызванные случайным осаждением на них металла и /или контактного тела, влекут за собой повреждение нагревательного элемента. Единичное контактно тело (металл) практически не образует никакого дополнительного тепла, но вызывает коррозию погруженных в него электродов, поэтому металлические электроды не могут быть применены.

Цель изобретени  - повышение удельной мощности и надежности устройства.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  нагрева преимущественно металла и/или солей в расплавленном виде и растворов , содержащее ванну с расплавом, нагревательные элементы сопротивлени , частично погруженные в расплав и выполненные каждый в виде емкости, заполненной контактным телом с погруженным в него электродом , и источника тока с токоподводом , контактноетело каждого нагревательного элемента выполнено в виде неразъемно соединенных между собой частей с различными физикхимическими свойствами, при этом части тела включены в цепь нагревательного элемента последовательно или последовательно-параллельно, а электроды подсоединены к различным полюсам источника тока.

Нагревательный элемент выполнен из двух концентрично расположенных один в другом сосудов, заполненюос контактным телом.

Нагревательный элемент выполнен в виде блоков, охваченных кольцом, причем плотность контактного тела меньше плотности нагревательного 5 элемента и металла.

Нагревательный элемент выполнен в виде трубы, один конец которой герметично встроен в днище ванны.. Нагревательный элемент выполнен

10 из материала с удельным сопротивлением менее 100 Ом при рабочей температуре расплава.

Удельное сопротивление материала электрода по крайней мере в 10 раз 5 меньше удельного сопротивлени 

материала нагревательного элемента. Нагревательный элемент выполнен в виде неразъемно соединенных межт .ду собой фасонных деталей с различными 0 физико-химическими свойствами.

Поверхности нагревательного- элемента , соприкасающиес  с расплавом и контактным телом, выполнены с покрытием из материала, устойчивого к химическому воздействию расплава и контактного тела.

Нагревательные элементы свободно установлены в расплаве.

Нагревательные элементы снабжены грузом дл  регулировани  глубины их погружени .

Груз снабжен встроенным в него дополнительньм резистивным нагревательным элементом.

JS На фиг. 1 показано нагревательное устройство, поперечный разрез; на фиг. 2-15 - варианты форм емкостей нагревательных элементов, на фиг. 16-21 - варианты способов 0 установки нагревательных элементов в ванне; на фиг. 22 - выполнение нагревательного элемента в виде трубы.

Устройство дл  нагрева содержит 5 керамическую ванну 1 с расплавом 2 и перегородкой З раэдел нщей ванну на отстойную и Ш1авильну|р зоны. В расплаве 2 (металле) плавают подвешенные на поплавке 4 два нагревательных элемента 5, имею1ф1Х форму емкостей, частично з аполненных расплавленным металлом б и расплавленной солью 7, выполн ющих функцию контактных тел ме ;ду погруженным в расплавленную соль 7 железным электродом 8 и одной поверхностью нагревательного элемента 5. В дно ванны 1 встроен графитный электрод 9 таким образом, что один его конец соединен с конструкцией устройства, а второй соприкасаетс  с расплавом 2 (металлом), прилега ищм к второй поверхности нагревательного элемента 5.

Электрический ток под действием разности напр жений, приложенной с помощью токовой подводки 10 к электроду 8 и с помощью токовой подводки 11 к электроду 9, течет от электрода 8 через расплавленную соль 7, расплавленный металл 6, стенки нагревательного элемента 5, расплав 2 (металл) к электроду.

К верхним кра м нагревательного эл-емента 5 прикреплено методом спекани  кольцо 12 из апюмосиликатного вещества. Нагревательный элемент 5 изготовлен из нитрированного карбида кремни .

Внешни.е и внутренние поверхности нагревательного элемента 5 покрыты тонким слоем угольной пасты 13. В качестве металла 6 и расплава 2 примен ют алюминий, соль 7 предт ставл ет собой смесь хлорида кальци  И хлорида натри , а поплавок 4 изготовлен из легкого каолина

Нагревательные элементы могут быть выполнены различной формы и иэ разных материалов различными способами изготовлени .

На фиг. 2-9 показаны нагревателные элементы 5, изготовленные из однородного материала в виде однородной фасонной детали. К верхнему краю нагревательного элемента 5 может быть прикреплено спеканием кольцо 12 из йлюмосйликатного вещева (фиг. 10 и 11).

Нагревательный элемент 5, может быть изготовлен из двух фасонных деталей 14 и 15, соединенных спеканием . Причем материал фасонной детали 15 обладает более низкой электрической проводимостью, чем материал фасонной детали 14 (фиг. 12 и 13). Нагревательный элемент 5, может быть изготовлен из трех фасонных деталей, соединенных собой спекавшем (фиг. 14 и 1

Устройство (фиг. 1) работает образом..

После предварительного подогрев

ванны с п   1рщью дополщ{тельного наТревател  (не показан). частичног

заполнени  .ванны раса авленным металлом в ванну погружают нагревательные элементы 5, наполненные рас плавленным металлом 6 и расплавленной солью 7 при одновременном закреплении электрода В-и токовых подводок 10. К выведенным наружу устройства токовым подводкам 10 и 11 подают напр жение от источника переменного трехфазного тока (не показан), причем напр жение фазы R подаетс  на первый нагревательный элемент 5, а напр жение фазы

S - на второй. Под действием приложенных напр жений электрический ток, проход щий через стенки нагревательного элемента 5 и слой расплаленной соли 7, выдел ет тепло, передаваемое в ванну 1. В расплав 2 ввод т садку в твердом состо нии дл  ее расплавлени . После окончани  плавлени  металла и его отстаивани  устройство частично опорожн ют путем его опрокидывани , откачки или через спускное отверстие, расположенное в дне или стенке ванн

Запуск устройства из холодного состо ни  дл  случа , когда садка находитс  только в твердом состо нии , производитс  с помощью дополнительного нагревател , работающего до момента расплавлени  первой партии садки, или с помощью нагревательных элементов 5, помещенных на твердой садке, причем поверхности нагревательных элементов 3 прилегают к садке и металлу 6 при посредничестве угольной пасты, электрод 8 соприкасаетс  с металлом 6, а электрод 9 - с садкой (расплавом 2) .

Нагревательные элементы 5 устройства могут быть укреплены различными способами.

Два нагревательных элемента, выполненных в форме емкости, плаваю с вынужденным грузом в расплаве 2, причем один нагревательный .элемент расположен во втором, а пространство между нагревательными элементами 5 и внутренн   часть первого нагревательного элемента 5 частично заполнены металлом 6. Металлом 6 и расплавом 2  вл етс  1щнк, электрды 8 и 9 изготовлены из графита, груз 16 - из цементно-шамотного материала , армированного стальными

стержн ми, а нагревательные элементы 5 - из нитрированного карбида кремни  (фиг. 16), причем верхн   часть нагревательного элемента обладает физико-химическими свойствами , отличными от нижней части.

Четыре нагревательных элемента 5 вьтолнены в форме пр моугольных параллелепипедов , свободно плавающих в расплаве 2 в ограничивающем кольце 17, причем нагревательныё элементы 5 прикрыты слоем расплавленной соли 7. Электрический ток под ействием разности потенциалов, приоженной к электродам 8 и 9, течет от электрода 8 через соль 7 и нагревательные элементы 5 к расплавуметаллу 2, а затем к электроду 9. еталл представл ет собой сплав цинка и алюмини , соль 7 - смесь лорида кальци  и хлорида натри , электрод 8 изготовлен из железа, электрод 9 - из графита, ограничивающее кольцо 17 -,из шамотного материала , а нагревательный элемент 5 - из нитрированного карбида кремни . Запуск устройства из холодного состо ни  производитс  с помощью нагревательных элементов 5, помещенных на твердой садке (расплаве 2), причем поверхности нагревательных элементов 5 прилегают к садке и электроду В при посредничестве угольной пасты, а электрод 9 соприкасаетс  с садкой. При запуске устройства в ванну дозируют азот, защищающий угольную пасту от окислени . После расплавлени  садки в ограничивающее кольцо 17 ввод т контактное тело - соль 7 (фиг. 17).

Три нагревательных элемента 5 выполнены в форме пр моугольных параллелепипедов , свободно плавак цих в металле расплаве 2 в ограничивающем кольце 17. Нагревательные элеенты 5 прикрыты слоем металла 6, отделенньв.1 от зеркала металла слоем асплавленной соли 7, причем слой асплавленной соли не доходит до верхних краев нагревательных элементов 5.

Электрический ток под действием азности потенциалов, приложенной к электродам 8 и °9, течет от электрода 8 через металл 6, соль 7 и нагревательные элементы 5 к расплаву 2, а затем к электроду 9. Металл 6 редставл ет собой алюминиевый

сплав, металл (расплав 2) представл ет собой алюминиевую бронзу, электроды 8 и 9 изготовлены из графита и покрыты карбидом кремни , нанесенным из газовой фазы, соль 7 представл ет собой смесь углекислого натри  и хлорида натри , нагревательные элементы 5 изготовлены из нитрированного карбида кремни ,

0 ограничивающее кольцо 17 изготовлено из щамотного вещества (фиг. 18).

Нагревательный элемент 5 выполнен в форме конусной трубы, подвижно подвешенной в расплаве 2 с помощью держател  18 и щнура 19 к конструкции устройства таким образом,.что нагревательный элемент 5 имеет посто нную , не зависимую от уровн  расплавленной соли (расплава 2) глубину погружени . Электрод 8, присоединенньй к токовой подводке 10, непосредственно соприкасаетс  с одной поверхностью нагревательного элемента 5. Конусна  часть электрода 8 одновременно выполн ет функцию контактного материала. Внешн   поверхность нагревательного элемента 5 покрыта тонким слоем материала 13. Электрический ток под действием разности потенциалов, приложенной к электродам 8 и 9, течет от электрода 8 через нагревательный элемент 5 и электрод 8 к соли (расплаву 2), а затем к электроду 9. Соль (расплав 2) представл ет собой смесь хлорида бари  и хлористого кальци , материал 13 представл ет собой карбид кремни , нанесенный из газовой фазы, электрод 8 изготовлен из карбида кремни  спеканием реакционным методом, электрод 9 - из графиту покрытого тонким слоем карбида кремни , нанесенного из газовой фазы, держатель 18 и шнур 19 - из легированной стали, анагревательный эле-мент 5 - из нитрированного- карбида кремни  (фиг. 19).

Нагревательный элемент 5 выпол- нен в виде емкости, погруженной в водный раствор (расплав 2) серной кислоты и подвещенной на поплавке 4, причем внутренн   часть нагревательного элемента 5 наполнена металлом 6. Нагревательный элемент 5 покрыт с внешней стороны тонким слоем материала 13. Металл 6 представл ет собой сплав Вуда, поплавок 4 изготовлен из полиэтилена, электрод 8 9

из графита, электрод 9 - из кислотоупорной стали, поплавок 20 - из графита, а нагревательный элемент 5 - спеканием из материала, на базе графита, слой 13 представл ет-собой карбид кремни , нанесен ый из газовой фазы (фиг. 20). ,

Нагревательный элемент 5 выполне в форме двойной емкости, частично погруженной в металл и частично наполненной металлом 6, причем стенка 21 делит ванну на две изолированных друг от друга части.

Электрический ток под действием разности потенциалов, приложенной к электроду 8, соединенному с токовой подводкой 10, и к электроду 9, соединенному токовой подводкой 11, течет от электрода 8 через металл, стенки нагревательного элемента 5, металл (расплав 2) к электроду 9. Нагревательный элемент 5 изготовлен спеканием из материала на базе окиси циркони , металл 6 и расплав 2 представл ют собой расплавленную сталь, электроды 8 и 9 изготовлены из графита, а стенка 21 - из материала на базе корунда (фиг. 21).

Нагревательный элемент 5 выполнен в виде трубы, погруженной частично в ванну 1, причем нижний конец трубы крепитс  плотно к днищу

7097510

ванны. Внутреннее пространство нагре нательного элемента 5 частично заполнено металлом 6. Электрический ток, под воздействием разности потенциалов, приложенной к электроду 8, соедин ющемус  с токоподводом 10, и электроду 9, соедин ющемус  с токоподводом 11, течет от электрода 8 через металл 6, стенки нагревательного элемента 5, ванну 1 к электроду 9.

Нагревательный элемент 5 изготовлен из нитридированного карбида кремни , металл 6 и расплав 2 представл ют собой расплавленный цинк, электроды 8 и 9 выполнены из графита, а днище ванны - из утрамбованной шамотной массы (фиг. 22),

Применение предлагаемого устройства позволит значительно увеличить нагрузку нагревательных элементов благодар  использованию различных форм нагревательных, элементов и способов их изготовлени , увеличить удельную мощность за счет неразъемно соединенных частей емкости нагревательньЕХ элементов, увеличить интенсивность теплообмена на различных участках благодар  выполнению емкостей из материалов с различным электросопротивлением.

Фиг.Э

fPuf.ff

Фи9.$

Фиг, 7

дидГ Фиа.в Фаг.9 «iUUMfkjkMi Фиг. 2 /./3 Фиг JO / Фи У

4%л./ dt/dA гУ/ Ж f ut/dJ tt Фи./5 г.4 //

mus.s

Физ.9

Фи&.2О

Claims (11)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАГРЕВА преимущественно металла и/или солей в расплавленном виде и растворов, содержащее ванну с расплавом, нагревательные элементы сопротивления , частично погруженные в расплав и выполненные каждый в виде емкости, заполненной контактным телом с погруженным в него электродом, и источника тока с токоподводом, отличающееся тем, что, с целью повышения удельной мощности и надежности устройства, контактное тело каждого нагревательного элемента выполнено в виде неразъемно соединенных между собой частей с различными физико-химическими свойствами, при этом части тела включены в цепь нагревательного элемента последовательно или последовательно-параллельно, а электроды подсоединены к различным полюсам источника тока.

5 13 9

Фиг.1

2. Устройство по π. 1, отличающееся тем, что нагревательный элемент выполнен из двух концентрично расположенных один в другом сосудов, заполненных контактным телом.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что нагревательный элемент выполнен в виде блоков, охваченных кольцом, причем.плотность контактного тела меньше плотности нагревательного элемента и расплава.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что нагревательный элемент выполнен в виде трубы, один конец которой герметично встроен в днище ванны.

5. Устройство по пп. 1-4, отличающееся тем, что нагревательный элемент выполнен из материала с удельным сопротивлением меньше 100 Ом при рабочей температуре расплава.

6. Устройство по пп. 1-4, отличающееся тем, что удельное сопротивление материала электрода по крайней мере в 10 раз меньше удельного сопротивления материала нагревательного элемента.

7. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что нагревательный элемент выполнен в виде неразъемно соединенных между собой фасонных деталей с различными физико-химическими свойствами .

8. Устройство по пп. 1-7, отличающееся тем, что поверхности нагревательного элемента, соприкасающиеся с расплавом и контактным телом, выполнены с покрытием из материала, устойчивого к химическому воздействию расплава и контактного тела.

9. Устройство по пп. 1-8, отличающееся тем, что нагревательные элементы свободно установлены в расплаве.

10. Устройство по пп. 1-9, о тличающееся тем, что нагревательные элементы снабжены грузом для регулирования глубины их погружения.

11. Устройство по п. 10, о тличающееся тем, что груз снабжен встроенным в него дополнительным резистивным нагревательным эл ементом.

• 1