SU754708A1

SU754708A1 - Induction channel furnace

Info

Publication number: SU754708A1
Application number: SU782577265A
Authority: SU
Inventors: Vitalij P Polishchuk; Valentin A Samsonik; Igor N Chernobrivtsev; Aleksandr T Dyshlenko
Original assignee: Inst Litya An Ussr
Priority date: 1978-02-06
Filing date: 1978-02-06
Publication date: 1980-08-07

Description

Изобретение относится к металургии и литейному производству, в частности, к индукционным канальным печам с железным сердечником.The invention relates to metallurgy and foundry, in particular, to induction channel furnaces with an iron core.

В последнее время в промышленности широко применяются индукционные канальные печи с железным сердечником для плавки металлов.Recently, the industry widely used induction channel furnace with an iron core for melting metals.

В этих печах нагрев и плавление '10 металла происходит под действием тока, протекающего в каналах печи, представляющих короткозамкнутый виток, охватывающий систему, индуктирования тока -замкнутые магнитопрово- 15 •ды с обмотками.Для повышения плавильной мощности печи и КПД индукционные канальные печи выполняют с системой параллельных каналов,охватываю'Щих обмотки,расположенные на замкну- 20 тых магнитопроводах £ΐ] .In these furnaces, the heating and melting of the 1010 metal occurs under the action of a current flowing in the furnace channels, representing a short-circuited coil covering the system, inducing the current ам closed magnetic conductors with windings. To increase the furnace smelting power and efficiency, induction channel furnaces are performed with a system of parallel channels, covering the windings located on closed magnetic circuits £ ΐ].

Передача тепла, выделяемого в каналах печи, осуществляется возникновением циркуляционного движения перегретого металла по каналам печи' 25 под действием моторного эффекта.The transfer of heat generated in the furnace channels is carried out by the occurrence of the circulating motion of superheated metal through the channels of the furnace 25 25 under the action of the motor effect.

Однако скорость движения металла по каналам в таких печах незначительна, что приводит к неравномерному нагреву футеровки каналов и ван-30However, the speed of movement of the metal through the channels in such furnaces is insignificant, which leads to uneven heating of the lining of the channels and the van-30

22

ны, в результате чего происходит ее быстрое разрушение., resulting in its rapid destruction.

Наиболее близкой из известных является печь, содержащая ванну для расплавленного металла и сообщающуюся с. ней индукционную единицу, выполненную в виде охваченных индуктором в виде замкнутого магнитопровода с обмотками переменного тока трех вертикальных каналов, соединенных между собой горизонтальным каналом^ причем участок пересёчения центрального вертикального канала с горизонтальным охвачен электромагнитом, а к устью центрального канала примыкает .сливной трубопровод (XI ·The closest known is a furnace containing a bath for molten metal and communicating with. It is an induction unit, made in the form of a closed magnetic conductor enclosed by an inductor with three vertical windings of alternating current connected by a horizontal channel ^ and the central vertical channel crossing section is horizontal covered by an electromagnet, and a discharge pipe adjoins the mouth of the central channel (XI ·

В результате взаимодействия тока и магнитного потока возникает электромагнитная сила,' которая движет металл либо по центральному верти- _;кальному каналу в сливной трубопро- , вод (режим насоса), из которого жидкий металл поступает из печи в форму, либо циркулирует по боковым каналам, обмениваясь с ванной (режим хранения), в зависимости от способа включения (согласно или встречно) обмоток на замкнутых магнитопроводах.As a result of the interaction of current and magnetic flux, an electromagnetic force arises, which moves the metal either along the central vertical _; into the drain pipe, water (pump mode), from which liquid metal comes from the furnace into the mold, or circulates through the side channels, exchanging with the bath (storage mode), depending on the method of switching on (according to or opposite) windings on closed magnetic conductors.

33

754708754708

4four

Установлено, что при установленном сливном трубопроводе (режим,являющийся на практике основным) и индукторах , включенных в режим насо-: са, а электромагните - в режиме нагнетания, напряжение на электромагните выбрано так, что металл в тигле и сливном трубопроводе находился на одном уровне, перегрев металла в боковых каналах по сравнению с металлом в ванне достигает 60-80°С, что объясняется незначительной скоростью циркуляции. Одновременно в центральном канале, сочлененном со сливным трубопроводом, температура интенсивно снижается, в результате чего он затвердевает в течение 8-12 мин. Это происходит потому, что в режиме насоса через центральный канал ток не протекает и подогрев металла в нем осуществляется только за счет теплопроводности от активной зоны и через стенки сливного трубопровода, что не компенсирует потери.It was established that with the drain pipe installed (the mode which is the main practice in practice) and the inductors included in the pumping mode: sa, and the electromagnet in the discharge mode, the voltage on the electromagnet was chosen so that the metal in the crucible and the drain pipe was at the same level , overheating of the metal in the side channels in comparison with the metal in the bath reaches 60-80 ° C, which is explained by the insignificant circulation rate. At the same time, the temperature in the central channel, which is articulated with the drain pipe, decreases rapidly, as a result of which it hardens within 8-12 minutes. This happens because in the pump mode the current does not flow through the central channel and the metal is heated in it only due to heat conduction from the core and through the walls of the drain pipe, which does not compensate for losses.

Исследования показали, что переключение. индуктора в режим печи, а электромагнита в режим нагнетания с малым напряжением, является наиболее приемлемым. ₍ Studies have shown that switching. inductor in the mode of the furnace, and the electromagnet in the mode of discharge with low voltage, is the most acceptable. ₍

Однако, в этом режиме потребляемая установкой мощность'существенно ниже (более, чем в два раза) ее мощности в режиме насоса..Это снижает производительность установки из-за увеличения времени нагрева металла в ванне при периодическом его пополнении, т .к .металл в плавильной печи и при . транспортировке его к установке желательно держать при минимально возможной температуре для уменьшения его окисления и угара, а затем в установке доводить его температуру до технологически необходимой. Кроме того, в режиме печи с установленным сливным трубопроводом уровень металла в нем выше уровня металла в ванне из-за явления пережима металла током. . ·'However, in this mode, the power consumed by the installation is substantially lower (more than twice) of its power in the pump mode. This reduces the capacity of the installation due to an increase in the heating time of the metal in the bath at its periodic replenishment, as the metal in melting furnace and at. transporting it to the installation is desirable to keep at the lowest possible temperature to reduce its oxidation and carbon loss, and then in the installation to bring its temperature to the technologically necessary. In addition, in the furnace mode with the drain pipe installed, the metal level in it is higher than the metal level in the bath because of the phenomenon of the metal being pressed with current. . · '

Это приводит к затвердеванию металла в трубопроводе выше уровня металла в ванне при длительных перерывах и паузах между заливками (например, при литье под электромагнитным давлением) · ~This leads to solidification of the metal in the pipeline above the level of the metal in the bath during long breaks and pauses between fills (for example, when casting under electromagnetic pressure) · ~

Кроме того, в указанной печи затруднена обработка жидкого металла с целью дегазации расплава, что особенна важно для алюминиевых сплавов, ,т.к. необходимо герметизировать всю емкость с жидким металлом.In addition, in this furnace difficult processing of liquid metal with the purpose of degassing the melt, which is especially important for aluminum alloys, because. It is necessary to seal the entire container with liquid metal.

Целью настоящего изобретения является обеспечение циркуляционного . обмена металла в центральном вертикальном канале при установленном трубопроводе с металлом в ванне_в промежутках между заливками, а также возможность эффективного вакуумирования металла в без применения полной герметизации ванны с металлом и расширение, диапазона изменения скорости движения металла по центральным каналам.The aim of the present invention is to provide circulation. exchange of metal in the central vertical channel when the pipeline is installed with metal in the bath between the fills, as well as the possibility of efficiently evacuating the metal into the metal without full sealing of the metal bath and widening the range of change in the velocity of the metal through the central channels.

Указанная цель достигается тем,This goal is achieved by

5 что печь снабжена дополнительной индукционной единицей, идентичной пер- ) вой,и установленной параллельно ей под ванной печи, при этом устье центрального канала дополнительной еди, θ ницы присоединено к указанному трубопроводу, а каждый электромагнит выполнен в виде разомкнутого магнитопровода, причем магнитные потоки катушек обоих электромагнитов направлены встречно.5 that the furnace is equipped with an additional induction unit, identical to the first one, and installed parallel to it under the furnace bath, while the mouth of the central channel is an additional unit, θ of the heater is connected to the specified pipeline, and each electromagnet is in the form of an open magnetic conductor, Both electromagnets are directed oppositely.

* На фиг. 1 - общий вид печи; на фиг. 2 — сечение А-А фиг. 1; на фиг. 3 - направление тока в канале печи, магнитных' потоков и электромагнитных сил.* In FIG. 1 - a general view of the furnace; in fig. 2 is a section A-A of FIG. one; in fig. 3 - the direction of the current in the furnace channel, magnetic fluxes and electromagnetic forces.

Предлагаемая печь состоит из ванны 1 , с которой сообщены вертикальные боковые каналы 2 и 3 и устье 4 двух вертикальных центральных каналов 5 и 6. Вертикальные каналы 2 и 5 25 сообщены горизонтальным каналом 7, а вертикальные каналы 3 и 6 сообщены горизонтальным каналом 8 (на фиг. 1 этот канал закрыт горизонтальным каналом 7). Боковые вертикальные ка30 налы 2 и 3 охвачены замкнутыми магнитопроводами 9 и 10 с обмотками 11 и 12, а-в местах пересечения вертикальных центральных каналов 5 и 6 и горизонтальных каналов 7 и 8 уста35 новлены разомкнутые магнитопроводы 13 и 1.4 с обмотками 15 и 16.The proposed furnace consists of a bath 1, with which vertical side channels 2 and 3 and the mouth 4 of two vertical central channels 5 and 6 are connected. Vertical channels 2 and 5 25 are connected by a horizontal channel 7, and vertical channels 3 and 6 are connected by a horizontal channel 8 (on Fig. 1 this channel is closed by a horizontal channel 7). The side vertical walls 2 and 3 are covered by closed magnetic cores 9 and 10 with windings 11 and 12, and open magnetic cores 13 and 1.4 with windings 15 and 16 are installed at the intersections of the vertical central channels 5 and 6 and horizontal channels 7 and 8.

Устье 4 центральных вертикальных каналов 5 и 6 сочленено со сливным трубопроводом 17.The mouth 4 of the Central vertical channels 5 and 6 articulated with a drain pipe 17.

Работа печи.The operation of the furnace.

'Если нижнюю часть ванны 1 и каналы 2, 3, 5,6,7 и 8 печи заполнить жидким металлом и подать напряжение на обмотки 11 и 12, то в ка-у налах печи индуктируются токи, нап45 равления которых показаны на фиг. 2. При подаче напряжения на обмотки 15 и 16 в разомкнутых магнитопроводах 13 и 14 создаются магнитные потоки, направление которых указано на^-фиг. 50 2. Взаимодействие токов, индуктируемых обмотками 11 и 12 в горизонталь ных каналах 7 и 8, с магнитными потоками разомкнутых магнитОпроводов 13 и 14 приводит к возникновению « электромагнитных сил Г4 и Ц , направления которых указаны на фиг. 2.If the bottom of bath 1 and channels 2, 3, 5, 6, 7, and 8 of the furnace are filled with liquid metal and energized on the windings 11 and 12, currents are induced in the furnace walls, the currents of which are shown in FIG. 2. When voltage is applied to the windings 15 and 16 of open magnetic circuits 13 and 14 generates a magnetic flux whose direction is indicated on ^- Fig. 50 2. The interaction of currents induced by windings 11 and 12 in horizontal channels 7 and 8 with magnetic fluxes of open magnetic conductors 13 and 14 leads to the appearance of “electromagnetic forces G4 and C, the directions of which are indicated in FIG. 2

.. Если 'больше ТЦ ,то под действием результирующей силы - Р металл будет всасываться по боковым ка налам 3 и выталкиваться по боковым 60 каналам 2. Изменяя соотношение между величинамиТРи ,обеспечивают регулирование интенсивности циркуляции металла по центральным каналам 5 и б при установленном трубо65 проводе 17. Для осуществления залив5.. If 'more TC, then under the action of the resultant force - P metal will be sucked in the side channels 3 and pushed out through the side 60 channels 2. Changing the ratio between the values of TRP, they regulate the intensity of metal circulation through the central channels 5 and b when the pipe is installed 17. For the implementation of the bay5

' 754708'754708

66

ки металла из печи по металлопроводу обмотки 15 и 16 включают таким образом, что создаются электромагнитные силы одного направления (вверх), причем изменение величины магнитной . индукции одного из разомкнутых маг- 5 нитопров'одов 13 и 14 (или рбоих од- . новременно) производится изменение развиваемого электромагнитного давления (или расхода) печи в широких пределах. ^дKI metal from the furnace along the metal pipe windings 15 and 16 include in such a way that creates electromagnetic forces in one direction (up), and the change in the magnitude of the magnetic. induction of one of the open magnetic conductors 13 and 14 (or simultaneously), the developed electromagnetic pressure (or flow rate) of the furnace varies over a wide range. ^ d

• Если выходной конец сливного трубопровода состыковать с вакуумной камерой, то в режиме, при котором металл движется по центральным каналам, обмениваясь' с металлом в ванне,обеспечивается эффективная дегазация всего расплава в ванне без обеспечения полной герметизации емкости с жидким металлом.• If the outlet end of the discharge pipe is connected to the vacuum chamber, then in the mode in which the metal moves through the central channels, exchanging 'with the metal in the bath, effective degassing of the entire melt in the bath is ensured without ensuring complete sealing of the vessel with the liquid metal.

Наличие второй системы каналов, 20Having a second channel system, 20

образующих при их заполнении металлом дополнительный "'короткозамкнутый виток (по типу многоканальных индукционных' печей), обеспечивает повышение мощности печи, ограничиваемой 25 величиной предельно допустимой плотности тока в каналах, в два раза.forming an additional short-circuited coil when they are filled with metal (like a multichannel induction furnace), provides an increase in the power of the furnace limited to 25 by the value of the maximum permissible current density in the channels twice.

Наличие общего устья центральных вертикальных каналов, сообщенного с ванной, на которое устанавли- зд вается сливной трубопровод, и дополнительного разомкнутого магнитопровода с обмотками, охватывающего участок пересечения центрального вертикального и горизонтального каналов, создает условия для циркуляционного обмена металла в центральных вертикальных каналах при установленном ι сливном трубопроводе с металлом в ванне в промежутках между заливками и при длительных перерывах в работе без снятия сливного трубопровода.The presence of a common mouth of the central vertical channels communicated with the bath, to which the drain piping is installed, and an additional open magnetic conductor with windings covering the section of intersection of the central vertical and horizontal channels creates conditions for the circulation of metal in the central vertical channels with the drain mounted pipeline with metal in the bath in the intervals between fills and during long breaks in the work without removing the drain pipe.

При этом индуктор печи включен в режиме насоса, т.е. в режиме наибольшей' отдачи мощности в каналы печи, что повышает ее производительность 45 за счет снижения времени нагрева металла в ванне при периодическом егоIn this case, the furnace inductor is turned on in pump mode, i.e. in the mode of maximum power output to the channels of the furnace, which increases its productivity 45 by reducing the heating time of the metal in the bath during its periodic

пополнении из плавильной печи, т.к. через центральные каналы протекает в конечном счете весь объем металла в ванне, производится эффективная дегазация всего металла без применения полной герметизации ванны, а путем стыковки к выходному отверстию сливного трубопровода вакуумной камеры. При этом лишь сливной трубопровод должен быть герметичным.replenishment from the smelter, because ultimately, the entire metal volume in the bath flows through the central channels, effective degassing of the entire metal is carried out without the use of a completely sealed bath, and by docking to the outlet of the drain piping of the vacuum chamber. However, only the drain pipe must be sealed.

Claims

Claim

Induction channel furnace, co. holding a bath for molten metal and communicating with it an induction unit made in the form of a closed magnetic conductor enclosed by an inductor with windings of alternating current of three vertical channels interconnected by a horizontal channel, the section of intersection of the central vertical channel with a horizontal enveloped electromagnet, and to the mouth of the central channel joins the discharge pipeline tl ", due to the fact that, in order to increase the productivity of the furnace by increasing the circulation of the metal, the furnace abrana additional induction unit identical to the first, and installed parallel to it under the bath furnace, while the mouth of the central channel of the additional unit is connected to the specified pipeline, and each electromagnet is in the form of an open magnetic conductor, and the magnetic fluxes of the coils of both electromagnets are directed opposite.