SU832294A1 - Индукционна печь - Google Patents

Description

Изобретение относится к металлурА гии, в частности к конструкциям инАукционных печей для плавки окисных огнеупорных материалов.

Известна индукционная печь для плавки полупроводниковых материа- ⁵ лов, содержащая индуктор^ охватывающий металлический водоохлаждаемый тигель, выполненный в виде горизонтальной цилиндрической лодочки, _? имеющей плавильную и выпускную полости .с выпускным отверстием р ], • Однако при сливе расплава из известной печи струя расплава в процессе прохождения от ванны до сливного ₎₅ носка успевает остыть, теряет жидкотекучесть и застывает в виде настылей, препятствующих выпуску.Кроме того, по поверхности расплава поперек оси кюветы время от времени 20 возникают каналы проводимости с током шунтирующим индуктирующий ток на внутренней поверхности кюветы. Это приводит к колебаниям температуры ванны расплава, а также электрического режима печи в целом.

Цель изобретения - улучшение условий выпсука расплава из печи и стабильности процесса плавки.

Эта цель достигается за счет того, что полость выпускного участка тигля имеет переменное и уменьшающееся к выпускному отверстию сечение, причем горизонтальный осевой размер в поперечном сечении по всей длине тигля одинаков.

На фиг.1 показана индукционная печь, разрез; на фиг.2 - разрез А-А· на фиг.1; на фиг.З - разрез Б-Б на фиг.1.

Индукционная печь содержит индуктор 1, охватывающий водоохлаждаемый тигель 2 из металла с высокой электропроводностью, например, из меди. Тигель 2 выполнен в виде незамкнутого горизонтального цилиндра с · верхней продольной щелью. Он может наклоняться под углом 10-15° к гоз 832294 4 ризонту, поворачиваясь вокруг оси 3 с помощью механизма наклона,которым служит поворотный рычаги 4.

Под индуктором 1 внутренняя полость тигля 2 имеет две зоны вдоль $ оси. Первая имеет цилиндрическое сечение, вторая - уменьшающееся сечение слева направо, причем форма сечения сложной конфигурации. Это сечение образуют детали 5,6 и 7, ю изготовленные из меди и припаянные к внутренней поверхности тигля. На левом торце тигля имеется заглушка 8, выполненная из огнеупорного материала или из меди, охлаждаемой 15 водой. Кроме того, печь может иметь бункер 9 с шихтой переплавляемого материала.

Печь работает следующим образом.

Первая зона печи служит для рас- 20 плавления шихты и накопления расплава. Шихта поступает из бункера 9 под индуктор 1 через верхнюю продольную щель тигля, которая служит и для проникновения электромагнитного по- ₂₅ ля внутрь тигля. Это поле индуцирует ток в расплаве. Ширина щели выбирается только из соображений электри ческой прочности, так как в щели имеется электрическое поле, опреде- ₃θ ляемое разностью потенциалов противолежащих кромок щели. Поскольку воздух над расплавом термоионизирован щель не должна быть уже 15 мм.

Шихта расплавляется под индуктором ₃₅ с образованием ванны расплава и гарниссажа.По мере поступления новых порций шихты расплав переполняет ванну и растекается по тиглю. Слева расплав ограничивает заглушка 8, 40 которая должна быть установлена от торца индуктора на расстоянии не меньше его радиуса, чтобы не испытывать на себе влияния краевого поля индуктора. 45

Справа расплав ничем не ограничен и поступает в зону тигля, служащую для перегрева и выпуска расплава. Подовая часть этой зоны 5 имеет форму конического лотка и заканчивает- ₅₀ ся на торце сливным носком. Она служит для формирования струи расплава и задания траектории ее движения. Сводовая часть этой зоны служит только для уменьшения сечения полости. 55

Форма поверхности элементов 6 и 7 сводово^ части должна быть такой, чтобы обеспечить возможно меньшие градиенты напряженности электрического поля в полости тигля. Уменьшение поперечного сечения полости обеспечивает перегрев расплава при прохождении его по лотку к сливному носку. Глубина лотка в любом сечении должна быть больше глубины проникновения тока в перегретый расплав,так как в противном случае падает электрический КПД индукционного нагрева.

Обязательным условием успешной работы печи является постоянство зазора между индуктором и внешней поверхностью тигля, т.е. должна быть соблюдена цилиндричность внешней поверхности.

Расплав из зоны плавления попадает в зону перегрева либо в результате переполнения емкости ванны, либо при наклоне тигля вращением его вокруг оси 3 с помощью рычага 4. Поскольку перегрев расплава связан прямой зависимостью со временем пребы-вания его в зоне перегрева, то очевидно, что при выпуске расплава наклоном тигля перегрев меньше, чем при сливе переполнением ванны. Изменяя скорость движения струи по лоткч.можно регулировать температуру перегрева расплава.

Шунтирующий ток поверхностного разряда, проходящий'поперек ванны расплава, снижен до минимума при предлагаемых условиях плавки тем, что зеркало расплава на всем протяжении тигля имеет постоянную ширину_s равную диаметру первой зоны, а уровень расплава в процессе плавки и выпуска не поднимается выше продольной оси тигля.

Claims (1)

1. Изобретение относитс  к металлур гии, в частности к конструкци м индукционных печей дл  плавки окисных огнеупорных материалов. Известна индукционна  печь дл  плавки полупроводниковых материалов , содержаща  индуктор охватывающий металлический водоохлаждаемы тигель, выполненный в виде горизонтальной цилиндрической лодочки, имеющей плавильную и выпускную по.ло i ти .с выпускным отверстием р J, Однако при сливе расплава из известной печи стру  расплава в проце се прохождени  от ванны до сливного носка успевает остыть, тер ет жидкотекучесть и застывает в виде настьшей , преп тствующих вьтуску.Кроме того, по поверхности расплава поперек оси кюветы врем  от времени возникают каналы проводимости с ток шунтирующим индуктирующий ток на внутренней поверхности кюветы. Это приводит к колебани м температуры ванны расплава, а также электрического режима печи в целом. Цель изобретени  - улучшение условий выпсука расплава из печи и стабильности процесса плавки. Эта цель достигаетс  за счет того, что полость вбшускного участка тигл  имеет переменное и уменьшающеес  к выпускному отверстию сечение, причем горизонтальный осевой размер в поперечном сечении по всей длине тигл  одинаков. На фиг.1 показана индукционна  печь, разрез; на фиг.2 - разрез А-Ана фиг.1; на фиг.З - разрез Б-Б на фиг,1. Индукционна  печь содержит индуктор 1, охватывающий водоохлаждаемый тигель 2 из металла с высокой электропроводностью , например, из меди. Тигель 2 выполнен в виде незамкнутого горизонтального цилиндра с верхней продольной щелью. Он может наклон тьс  под углом 10-15 к горизонту , поворачива сь вокруг оси 3 с помощью механизма наклона,которым служит поворотньй рычаги 4, Под индуктором внутренн   полость тигл  2 имеет две зоны вдоль оси. Перва  имеет цилиндрическое сечение, втора  - уменьшающеес  сечение слева направо, причем форма сечени  сложной конфигурации. Это сечение образуют детали 5,6 и 7 изготовленные из меди и припа нные к внутренней поверхности тигл . На левом торце тигл  имеетс  заглушка 8, выполненна  из огнеупорного материала или из меди, охлаждаемой водой. Кроме того, печь может иметь бункер 9 с шихтой переплавл емого материала. Печь работает спедукщим образом. Перва  зона печи служит дл  расплавлени  шихты и накоплени  распла ва. Шихта поступает из бункера 9 под индуктор 1 через верхнюю продол ную щель тигл , котора  служит и дл проникновени  электромагнитного пол  внутрь тигл . Это поле индуцируе ток в расплаве. Ширина щели выбираетс  только из соображений электр ческой прочности, так как в щели имеетс  электрическое поле, определ емое разностью потенциалов противолежащих кромок щели. Поскольку воздух над расплавом термоионизирован щель не должна быть уже 15 мм Шихта расплавл етс  под индуктор с образованием ванны расплава и гар ниссажа.По мере поступлени  новых порций шихты расплав переполн ет ва ну и растекаетс  по тиглю. Слева расплав ограничивает заглушка 8, котора  должна быть установлена от торца индуктора на рассто нии не меньше его радиуса, чтобы не испытывать на себе вли ни  краевого пол индуктора. Справа расплав ничем не ограниче и поступает в зону тигл , служащую дл  перегрева и выпуска расплава, Подова  часть этой зоны 5 имеет ф му конического лотка и заканчивает с  на торце сливным носком. Она сл жит дл  формировани  струи расплав и зада1т  траектории ее движени . Сводова  часть этой зоны служит тол ко дл  уменьшени  сечени  полости. Форма поверхности элементов 6 и сводово1| части должна быть такой, чтобы обеспечить возможно меньшие 4 градиенты напр женности электрического пол  в полости тигл . Уменьшение поперечного сечени  полости обеспечивает перегрев расплава при прохождении его по лотку к сливному носку. Глубина лотка в любом сечении должна быть больше глубины проникновени  тока в перегретый расплав,так как в противном случае падает электрический КПД индукционного нагрева. Об зательным условием успешной работы печи  вл етс  посто нство зазора между индуктором и внешней поверхностью тигл , т.е. должна быть соблюдена цилиндричность внешней поверхности . Расплав из зоны плавлени  попадает в зону перегрева либо в результате переполнени  емкости ванны, либо при наклоне тигл  вращением его вокруг оси 3 с помощью рычага 4. Поскольку перегрев расплава св зан пр мой зависимостью со временем пребы-вани  его в зоне перегрева, то очевидно , что при выпуске расплава наклоном тигл  перегрев меньше, чем при сливе переполнением ванны. Измен   скорость движени  струи по ЛОТКУ.можно регулировать температуру перегрева расплава. Шунтирующий ток поверхностного разр да, проход щийпоперек ванны расплава, снижен до минимума при предпагаемых услови х плавки тем, что зеркало расплава на всем прот жении тигл  имеет посто нную ширинуj равную диаметру первой зоны, а уровень расплава в процессе плавки и выпуска не поднимаетс  выше продольной оси тигл . Формула изобретени  Индукционна  печь дп  плавки окисных материалов, содержаща  индуктор, охватывающий металлический водоохлаждаемый тигель, представл ющий собой горизонтальный цилиндр, разрезанный сверху вдоль оси и образующий цилиндрическую внутреннюю плавильную полость и полость выпускного участка с выпускным отверстием, отличающа с   тем, что с целью улучшени  условий выпуска расплава из печи и стабильности процесса плавки, полость вьтускного участка тигл  вьтолнена переменного с уменьшением к выпускно