SU551490A1

SU551490A1 - Induction oxide melting furnace

Info

Publication number: SU551490A1
Application number: SU2198769A
Authority: SU
Inventors: Юрий Борисович Петров; Валерий Михайлович Бындин; Владимир Михайлович Ганюченко; Татьяна Владимировна Миловидова; Анатолий Сергеевич Носов; Юрий Александрович Полонский; Анатолий Васильевич Шкульков
Original assignee: Ленинградский Ордена Ленина Электротехнический Институт Им.В.И. Ульянова (Ленина); Предприятие П/Я А-3602
Priority date: 1975-12-15
Filing date: 1975-12-15
Publication date: 1977-03-25

Description

(54) ИНДУКЦИОННАЯ ПЕЧЬ ДЛЯ ПЛАВКИ ОКИСЛОВ(54) INDUCTION FURNACE OXIDES

1one

Изобретение относитс к электропечестроению , и может использоватьс при создании высокочастотных индукционных устновок дл плавки окислов в холодных тигл х , которые все шире используютс при производстве плавленых огнеупорных материалов .The invention relates to electrical engineering, and can be used to create high-frequency induction installations for melting oxides in cold crucibles, which are increasingly used in the production of fused refractory materials.

Известны индукционные плавильные печи с холодными тигл ми дл переработки окисных порошков в кристаллический матери ал, например, при плавке на блок или дл выращивани монокристаллов 1. Однако эти печи имеют малую производительность, обусловленную периодичностью процесса плавки в тигле с глухим дном.Cold-crucible induction melting furnaces are known for processing oxide powders into crystalline materials, for example, when melting into a block or for growing single crystals 1. However, these furnaces have low productivity due to the periodicity of the smelting process in a bottom-bottom crucible.

Известна индукционна печь с холодным тиглем дл непрерывного процесса плавки и затвердевани электроплавленных огнеупоров содержаща бункер дл порошковой шихты, высокочастотный индуктор дл нагрева и водоохлаждаемый тигель с подвижным опускающимс дном 2 .A well-known cold crucible induction furnace for the continuous process of melting and solidifying electrofusion refractories contains a hopper for the powder mixture, a high-frequency inductor for heating, and a water-cooled crucible with a movable descending bottom 2.

Печь работает следующим образом.The furnace works as follows.

Порошкова шихта поступает из бункера на поверхность расплава в тигель, где она The powder mixture flows from the bunker to the surface of the melt in the crucible, where it

плавитс . Одновременно подвижное дно тигл опускаетс , выт гива из тигл кристаллизующийс слиток. При условии равенства скоростей плавлени шихты и кристаллизации расплава, процесс продолжаетс до тех пор, пока слиток не достигнет размеров, определ емых ходом дна. Затем слиток изымаетс из установки, а дно поднимаетс вверх, и процесс повтор етс .melts. At the same time, the movable crucible bottom descends, drawing a crystallizing ingot out of the crucible. Assuming that the rates of melting of the charge are equal to the crystallization of the melt, the process continues until the ingot reaches dimensions determined by the bottom movement. The ingot is then removed from the plant, and the bottom rises, and the process is repeated.

Така индукционна печь работает без перебоев , если используетс шихта, котора не спекаетс прежде, чем начнет плавитьс , например крупнозерниста шихта.Such an induction furnace works without interruption if a mixture is used that does not bake before it starts to melt, for example coarse-grained mixture.

Если шихта окисного материала имеет повышенную склонность к спеканию, например, мелкодисперсна шихта или шихта, имеюща в своем составе легкоплавкие компоненты, т над расплавом, в так называемой колошниковой зоне, образуетс твердый и прочный свод, преп тствующий сходу шихты по -шахте тигл в расплав. Нарушаетс равенство скоростей плавлени шихты и кристаллизации расплава. Последний процесс преобладает над первым, расплав может быстро исчезнуть , что равносильно прекращению наг- рева, так как при плавке окислов энерги высокочастотного электромагнитного пол выдел етс только в электропроводной жидкой фазе. Кроме того, при плавке в такой индукционной печи окислов высшей огнеупорности например, окиси циркони , окиси магни и других, если поверхность расплава остает с открытой и излучение не экранируетс шихтой в колошниковой зоне, то в силу зна чительных тепловых потерь на поверхности расплава образуютс настыли (корки застывшего расплава), которые также преп тст вуют сходу шихты в расплав и могут служи причиной прекрашени плавки, Цель изобретени - исключение перебоев в поступлении шихты в расплав и обеспечение условий непрерывного процесса плавки шихтовых материалов, склонных к спеканию и образованию в шахте тигл сводов и настылей . Это достигаетс тем, что в известной индукционной печи с холодным тиглем дл плавки окислов, имеюшей бункер дл шихты плавильный индуктор и водоохлаждаемый тигель с подвижным дном между бункером и тиглем, дополнительно размещаетс ручна или механическа шуровка, представл юш ,а собой водоохлаждаемую трубу мз немагнитного металла с хорошей теплопроводностью (например из меди). Шуровка имеет возможность совершать рабочие движени с помошью ручного или механизированного привода. Внутренн полость трубы служит каналом дл подачи шихты из бункера в расшшв. Этот способ пода чи шихты существенно рациональнее подачи шихты на свод под шуровку, так как порци шихты вводитс непосредственно в расплав через созданный прокол и при этом не спекаетс , вследствие охлажлени стенками шу ровки. Шуровка выполнена водоохлаждаемой и из металла с хорошей теплопроводностью дл исключени возможных загр знений расплава материалом шуровки при их соприкосновени х . Шуровка выполнена из немагнитного металла с хорошей электропроводностью дл снижени мощности, выдел ющейс в шуровке от индукцированных токов в электромагнитном поле индуктора. Индукционна печь с холодным тиглем и с предлагаемой шуровкой вл етс устрой ством с иным распределением электрическо потенциала, чем печь без шуровки. Если металлическа шуровка имеет потенциал земли, например, будучи электрически соединенной с корпусом или станиной печи ченкческие возможности индукционных установок рез креплени или механизм привода, то при подведении шуровки к расплаву возможно возникновение высокочастотного электрического разр да (дуги). Возникший разр д разрастаетс в электрический пробой зазоров между тиглем и индуктором или между витками индуктора. Это вл етс аварийной ситуацией и требует выключени нагрева. Дл исключени в предлагаемой индукционной печи электрических разр дов между шуровкой и расплавом, а также между шуровкой и холодным тиглем в предлагаемой индукционной печи с холодным тиглем и водоохлаждаемой шуровкой, шуровка электрически изолирована от корпуса индукционной печи и от холодного тигл . Начертеже изображена предлагаема индукционна печь с механической шуровкой, общий вид в сечении. Печь имеет бункер 1, шуровку 2, индуктор 3, холодный тигль 4 с подвижным опускающимс дном 5. Стрелками показан подвод и слив охлаждающей воды. Наплавл емый слиток заштрихован двойной штриховкой. Устройство работает следующим, образом. Если спека шихты или настылей на поверхности расплава 6 не образуетс , то шуровка 2 служит лишь шихтопроводом от бункера 1 к тиглю 4. При этом она либо неподвижна и находитс в верхнем положении (на чертеже изображено пунктиром), либо с помошью электромеханического (пневматического или иного) привода 7 совершает короткие возвратно-поступательные движени вдоль вертикальной оси дл лучшего прохождени шихты по каналу 8. Если над расплавом 6 образовалс спекшийс свод 9 или возникли настыли 10, то механизм привода 7 придает шуровке 2 полный рабочий ход, в результате которого она прокалывает свод 9, и шихта по каналу 8 поступает непосредственно в расплав 6. Частота проколов зависит от требуемой скорости плавки. Дл того, чтобы обеспечить проколы свода не только на оси тигл , но и в любой точке, шуровка 2 и привод ее 7 имеют возможность перемещени в горизонтальной плоскости по двум координатам. С этой целью механизм, привода и шуровка смонтированы на горизонтальной платформе 11, имеющей механизм перемещени (на чертеже не показан). Электрическа изол ци шуровки от тигл и корпуса печи осуществл етс изол цией подвижной платформы 11 от несущего корпуса (каркаса печи ) 12 с помощью изолирующих прокладок 13, а также резиновыми буферами 14, Предлагаемое изобретение расшир ет техIf the charge of the oxide material has an increased tendency to sintering, for example, a fine charge or charge, which has low-melting components in its composition, t above the melt, in the so-called top zone, a solid and strong arch prevents the charge of the charge from melting into the melt . The equality of the rates of melting of the charge and crystallization of the melt is violated. The latter process prevails over the first one; the melt can quickly disappear, which is equivalent to stopping the heating, since during the smelting of oxides the energy of the high-frequency electromagnetic field is released only in the electrically conducting liquid phase. In addition, when smelting high refractory oxides such as zirconia, magnesia and others in such an induction furnace, if the surface of the melt remains open and the radiation is not shielded by the charge in the top furnace zone, as a result of significant heat losses, crusts of solidified melt), which also interfere with the discharge of the charge into the melt and may serve as a reason for stopping the melting. The purpose of the invention is to prevent interruptions in the flow of the charge into the melt and to ensure continuous The smelting of charge materials that are prone to sintering and the formation of crucibles and gusts of crucibles in the mine. This is achieved by the fact that in a known cold-crucible induction furnace for melting oxides, which had a charge hopper for a melting inductor and a water-cooled crucible with a movable bottom between the hopper and the crucible, there was additionally placed a manual or mechanical shourovka, which was a water-cooled, and a water-cooled pipe of the nonmagnetic metal with good thermal conductivity (for example from copper). Shurovka has the ability to make working movements with the help of a manual or mechanized drive. The internal cavity of the pipe serves as a channel for feeding the charge from the hopper to the rod. This method of charging the charge is much more rational than supplying the charge to the arch for scoring, since portions of the charge are introduced directly into the melt through the created puncture and are not sintered due to cooling by the walls of the stitch. Shurovka is made of water-cooled and made of metal with good thermal conductivity to eliminate possible contamination of the melt by the material of shurovka at their contact. Shurovka is made of a nonmagnetic metal with good electrical conductivity to reduce the power released in shurovka from induced currents in the electromagnetic field of the inductor. An induction furnace with a cold crucible and with the proposed chisel is a device with a different distribution of electrical potential than a furnace without scooping. If the metal shurovka has the potential of the earth, for example, being electrically connected to the body or the furnace bed, the induction capabilities of the induction units are cutting attachment or the drive mechanism, then when a shurovka is brought to the melt, a high-frequency electric discharge (arc) may occur. The resulting discharge expands into an electrical breakdown of the gaps between the crucible and the inductor or between the turns of the inductor. This is an emergency situation and requires the heating to be turned off. In order to exclude in the proposed induction furnace, electrical discharges between the hatch and the melt, as well as between the hatch and the cold crucible in the proposed cold crucible induction furnace and the water cooled level, the scoring is electrically isolated from the induction furnace body and from the cold crucible. The drawing shows the proposed induction furnace with a mechanical shurovka, a general view in cross section. The furnace has a bunker 1, a screwdriver 2, an inductor 3, a cold crucible 4 with a movable lowering bottom 5. The arrows indicate the supply and discharge of cooling water. The weld ingot is shaded with double shading. The device works as follows. If no cake of batch or walling is formed on the surface of the melt 6, then Shurovka 2 serves only as a charge from the bunker 1 to the crucible 4. At the same time, it is either stationary and in the upper position (shown as a dotted line in the drawing) or with an electromechanical aid (pneumatic or other). ) drive 7 performs short reciprocating movements along the vertical axis in order to better pass the charge through channel 8. If sinter set 9 is formed above melt 6 or nashtily 10 arise, then drive mechanism 7 gives full shrinkage 2 This is the way in which it pierces vault 9, and the charge through channel 8 flows directly into the melt 6. The frequency of punctures depends on the required smelting rate. In order to ensure piercing of the arch not only on the axis of the crucible, but also at any point, Shurovka 2 and its drive 7 have the ability to move in the horizontal plane in two coordinates. For this purpose, the mechanism, the drive unit and the mount are mounted on a horizontal platform 11 having a transfer mechanism (not shown in the drawing). Electrical insulation of the crucible and the furnace body is carried out by isolating the movable platform 11 from the main body (furnace frame) 12 with the help of insulating gaskets 13, as well as with rubber buffers 14, the proposed invention extends those