SU1534278A1 - Индукционна канальна печь дл плавки металлов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии, в частности к индукционным канальным печам дл  плавки черных и цветных металлов. Цель изобретени  - интенсификаци  тепломассообмена в плавильной ванне. Индукционна  печь обеспечивает индуцирование тока в каналах, который, выход  из устьев вертикальных каналов 2, 3, раздел етс  на две горизонтальные ветви в кольцевом канале 7. Из-за одностороннего расширени  каналов 2, 3 обеспечиваетс  движение расплава вдоль кольцевого канала 7, имеющее вращательное направление в горизонтальной плоскости, перемешивающее весь объем металла без колебаний и разрыва окисных и защитных пленок на поверхности расплава. 3 ил.

Description

Фиг.З

Изобретение относитс  к металлургии , в частности к индукционным канальным печам дл  ппавки черных и цветных металлов.

Цель изобретени  - интенсификаци  тепломассообмена в плавильной ванне.

На фиг. 1 изображена печь, вид сверху, на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1.

Индукционна  печь состоит из цилиндрической ванны 1, к которой присоединена «индукционна  единица, состо ща  из вертикальных каналов 2 и 3, соединенных в нижней части горизонтальным каналом 4. Каналы охватывают индуктор 5, который расположен на магнитопроводе 6. На дне ванны выполнен открытый кольцевой канал 7, к которому стыкованы вертикальные каналы 2 и 3. Вертикальные каналы в верхней части имеют одностороннее увеличение ширины 8 и 9 с углом расширени  ot. 40-60° и высотой расши- р ющегос  участка в 1,0-,О ширины канала.

При этом одностороннее увеличение ширины канала при виде сверху выполнено против (фиг. 1) или по часовой стрелке.

Глубина h кольцевого канала 7 составл ет h 0,2-0,3 UK, где Ьк-внутренний диаметр кольцевого канала.

Индукционна  печь работает следующим образом.

При подключении индуктора 5 к питающей сети в каналах печи индуцируетс  ток I (показан на фиг. 3 пунктиром ), который, выход  из устьев вертикальных каналов 2 и 3, раздел - етс  на две горизонтальные ветви в кольцевом канале 7.

Огиба  уст-эе одна ветвь имеет значительный изгиб линий тока, а друга  ветвь (в этом же устье) из-за одно- стороннего расширени  канала такого изгиба не имеет.

В местах изгиба линий тока возникают электродинамические усили  F с вертикальными fB и горизонтальными fr составл ющими (фиг. 3). Горизонтальные составл ющие вызывают движение расплава вдоль кольцевого канала

Так как расшир ющиес  участки в верхней части каналов при виде на печь сверху выполнены по или против часовой стрелки, к расплаву в кольцевом канале оказываютс  приложены две силы F, действующие согласно.

Под действием этих сил в ранне возникает вращательное движение расплава в горизонтальной плоскости, перемешивающее весь объем металла.

Это движение расплава подавл ет вертикальные вихри, возникающие в усть х каналов, поэтому колебаний и разрыва окисных или защитных пленок на поверхности расплава не происходит .

Выполнение предлагаемой индукционной печи приводит к тому, что ток, индуцированный в каждом из вертикальных каналов в верхней части канала, переход  в кольцевой, раздел етс  на две одинаковые ветви.

При этом в каждом устье одна ветвь имеет значительный изгиб линий тока, а друга  за счет одностороннего увеличени  ширины канала такого изгиба не имеет.

В местах изгиба тока возникают электродинамические усили , действующие на расплав, с вертикальными и горизонтальными составл ющими. Последние вызывают движение жидкого металла вдоль кольцевого канала. Такое движение приводит к организации во всем объеме ванны вращательного движени  расплава в горизонтальной плоскости .

Как показали эксперименты, вихре- обрааование устьев каналов на поверхности расплава при этом практически отсутствует даже при небольшой высоте металла в ванне.

Вращательное движение расплава в ванне позвол ет эффективно перемешивать металл, не наруша  защитную пленку на его поверхности.

В кольцевом канале благодар  концентрации электрического тока происходит эффективное тепловыделение, что также позвол ет получить хорошие энергетические показатели плавильной установки, в частности ее коэффициент мощности.

Экспериментально определено, что дл  создани  эффективного перемешивани  расплава в ванне печи необходимо иметь одностороннее увеличение ширины , верхних участков вертикальных каналов с углом расширени  40-60 при высоте расшир ющегос  участка 1,0- 2,0 ширины канала. .

При других углах одностороннего расширени  и высоте расширени  менее 1,0 ширины канала увеличиваютс  вертикальные и уменьшаютс  горизонтальные составл ющие электродинамических усилий в усть х, что приводит к умень шению перемешивани  и увеличению колебаний поверхности расплава.

Увеличение высоты расшир ющегос  участка более 2,0 ширины канала не вли ет заметно на улучшение перемешивани , однако с увеличением сечени  канала уменьшаетс  коэффициент его мощности.

Если одностороннее увеличение ширины устьев вертикальных каналов при виде сверху не выполн етс  по или против часовой стрелки, а например, навстречу друг другу, то вращени  расплава в ванне не происходит из-за компенсации горизонтальных составл ющих потоков.

Глубина кольцевого канала h выбираетс  большей, чем глубина проникновени  электромагнитной волны в-металл и определ етс  из выражени 

0,2-0,3 D,

.

Dk 1„

диаметр кольцевого канала; длина кольцевого канала между усть ми вертикальных

/1 ГНкч участков (. 1.т-) .

Глубина кольцевого канала выбираетс  такой, чтобы длина канала 1 была меньше, чем сумма длин участков 2h+DK, тогда активное сопротивление 6 к 1 Vn-D и соответственно больший ток протекают по горизонтальному кольцевому каналу.

При глубине канала h 0,3 DK увеличиваетс  сопротивление движению расплава вдоль кольцевого канала, а при отсутствии соосности кольцевого канала в цилиндрической ванне увеличиваетс  сопротивление вращению расплава в ванне.

Таклм образом, только при указанных соотношени х размеров кольцевого канала, ширины верхних участков вертикальных каналов и их соответствующем расположении возникает интенсивное перемешивание расплава в горизонтальной плоскости ванны без заметног вихреобразовани  на ее поверхности, что и позвол ет эффективно перемешивать металл в ванне, не наруша  защитную или окисную пленку на поверх кости расплава и достичь поставленной цели.

Исследованием на физической модели .. печи определены указанные соотношеD

ни  размеров пшрины верхних участков вертикальных каналов и их соответствующего расположени , размер кольцевого канала, при которьсх возникает

0 интенсивное вращательное движение (перемешивание) расплава. При этом происходит выравнивание температуры во всем объеме ванны без нарушени  поверхностных окисных либо защитных

5 (флюс) пленок, что позвол ет повысить качество вы вл емого металла, уменьшить врем  его обработки.

Таким образом, выполнение канала на дне нанны кольцевым, открытым,

о глубиной, равной 0,2-0,3 его диаметра , и установленным соосно ванне, к которому стыкованы вертикальные каналы , верхние участки которых имеют одностороннее увеличение ширины с

5 углом расширени  40-60° и высотой расшир ющегос  участка 1,0-2,0 ширины канала при одностороннем увеличении ширины верхних участков каналов, при виде сверху, по или против часоQ вой стрелки позвол ет создать интенсивное вращательное движение расплава в ванне и получить положительный эффект за счет увеличени  производительности плавильного оборудовани , повышени  качества выплавл емого ме- талла, снижени  его безвозвратных

потерь.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Индукционна  канальна  печь дл  плавки металлов, содержаща  цилинд0 рическую плавильную ванну с открытым горизонтальным каналом в ее дне, с которым состыкованы вертикальные ка- . налы индукционной единицы, состо щей из индуктора, магнитопровода и бхва5 тывающих их соединенных вместе горизонтального и двух вертикальных каналов , имеющих в месте соединени  с горизонтальным каналом ванны расшир ющийс  участок с углом расширени 

   0 40-60°, отличающа с 

   тем, что, с целью интенсификации тепломассообмена в плавильной ванне, горизонтальный канал ванны выполнен кольцевым, соосным ванне и имеющим

   5 .1ину, равную 0,2-0,3 его внутреннего диаметра, а расшир ющийс  участок с односторонним увеличением ширины и высотой расширени  - 1,0-2,0 ширины вертикального канала;

   фиг.Г в

   А-А

   i-tfi

   w/////////mm

   Фиг. 2

   Составитель М.Вилкова Редактор С.Патрушева Техред Л.Сердюкова. Корректор Л.Патай

   Заказ 33

   Тираж 505

   ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Подписное