Claims (2)
to плавки металлов во взьешенноЬ состо вши , содержащее по меньшей мере две индукционные обмотки, выполненные в виде nojBdx водоохлаждаемых трубок из токопровод щего материала, соедиts ненных с системой охлаждени , четные из которых предназначены дл при- соединени к генератору одной частоты , а нечетные - к генератору, частота которого сдвинута по фазеотнок сительно указанного генератора, размещенные на элементе, вытесн ющем магнитное поле, вмполненном в гаде многогранникаэ усеченного сферой 2. 3 Известное устройство позвол ет получить качественную очистку металлов с большим отношением удельного веса к коэффициенту поверхностного нат жени , таких как олово, свинец, цинк и др. Однако при плавке тугоплавких металлов, таких как вольфрам, титан, молибден и др.,данное устройство не обеспечивает их расплавлени даже при повышении частоты генераторов, питающих индукционные обмотки, в два-три раза, так как при этом происходит перегрев магнитопровода и выход его из стро . Цель изобретени - повышение качества нагрева тугоплавких металлов, например, вольфрама, и расширение функциональных во.зможностей. Поставленна цель достигаетс тем что в предлагаемом устройстве элемент , вытесн юш,ий магнитное поле, выполнен из токопровод щего материала, например, меди, с полостью, заполненной охлаждаемой Средой. Размещение индукционных обмоток на полом водоохлаждаемом элементе из токопровод щего материала, выполненном в виде многогранника, усеченного сферой , позволлет сконцентрировать в рабочем объеме устройства магнитное поле индукционных обмоток и поддерживать необходимую плотность магнитного пол , достаточную дл расплавлени тугоплавкихметаллов. На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 показан провод щий элемент, разрез; на фиг. А приведена схема подключени об моток к генераторам; на фиг. 5 услов но показано распределение магнитных силовых линий вокруг индукционных об моток при протекании по ним тока; на фиг. 6 - распределение магнитных силовых линий вокруг индукционных обмо ток под вли нием магнитного пол вих ревых токов в жидком металле; на фиг. 7 - распределение магнитных сил вых линий вокруг инду1 ционных обмото под вли нием магнитного пол вихревых токов провод щего элемента; на фиг. 8 - распределение магнитных си ловых линий вокруг индукционных обмо ток под вли нием магнитных силовых линий вихревых токов жидкого металла и провод щего элемента. Устройство содержит охлаждаемый полый элемент 1 из токопровод щего материал-а, например, меди, выполнен7 ныи в виде многогранника, например, параллелепипеда, усеченного сферой, предназначенный дл вытеснени магнитного пол . Он покрыт изолирующей прокладкой 2, на которой размещены индукционные обмотки 3, выполненные в виде полых трубок из токопровод щего материала, причем обмотки соединены с помощью токовых перемычек А в две последовательные ветви, в одну из которых включенычетные, а в другую нечетные обмотки, которые присоединены к генератору 5, частота которого сдвинута относительно частоты генератора 6 дл присоединени четных обмоток. Кроме того, индукционные обмотки 3 через токоизолирующие трубки 7 соединены с коллекторами 8 системы охлаждени . Посредством клемм 9 обмотки 3 присоединены к генераторам 5 и 6. Система охлаждени состоит из коллекторов 8, изолирующих трубок 7, трубок 3, служащих индукционными обмотками , а также провод щего элемента. Индукционные обмотки 3 в предлагаемом устройстве выполн ют, две функции: они вл ютс проводниками тока, возбуждающего магнитное поле в элементе 1 и в обрабатываемом металле, помещенном в рабочий объем, и проводниками охлаждающей жидкости, т.е. элементами системы охлаждени . Предлагаемое устройство может быть использовано дл очистки тугоплавких металлов путем плавки во взвешенном состо нии и дл получени композиционных материалов на металлической основе , упрочненных волокнами. Очистка тугоплавких металлов на предлагаемом устройстве происходит следующим образом. При включении двух высокочастотных генераторов 5 и 6 (частоты генераторов пор дка 60-100 кГц, разность частот 0,5 кГц) ток, протекающий по индукционным обмоткам 3, возбуждает в провод щем элементе 1 вихревые токи, магнитное поле которых искажает магнитное поле индукционных обмоток, вытесн его в рабочий объем устройства (фиг. 5 и 7 . Предлагаема схема подключени обмоток к генераторам обеспечивает создание в рабочем объеме устройства бегущего реверсируемого магнитного потока. При помещении гЗеталла в рабочий объем устройства в этом металле воз5 никают вихревые токи, которые разогр вают его до температуры плавлени и создают свое магнитное поле, которое взаимодейству с магнитным полем уст ройства, создает выталкивающую силу , в результате чего происходит взвешивание жидкого металла. Размещение индукционных обмоток на провод щем элементе позвол ет скомпенсировать вытеснение магнитного пол индукционных обмоток магни ным полем вихревых токов жидкого металла за счет поджати магнитного пол обмоток снизу магнитным полем провод щего элемента (фиг. 6,8). Таким образом, необходима величина плотности магнитного пол в рабочем объеме предлагаемого устройства достигаетс за счет вытеснени магнитного пол индукционных обмоток магнитным полем вихревых токов прово д щего Элемента и увеличением (в 1 ,5 2 раза) величины тока в индукционных обмотках. Устройство может быть использовано и получени композиционных ма териалов на металлической основе, уп рочненных волокнами, что происходит следующим образом. Металл помещают в рабочий объем устройства и при подаче токов высокой частоты от генераторов 5 и 6 в нем возникают вихревые токи, которые разогревают металл до температуры пла лени . Металл взвешиваетс под действием сил магнитного пол . Затем в металлический расплав ввод т твердые мелкодисперсные частицы упрочн ющей фазы - карбидов или окислов. Под вли нием реверсируемого бегущего магнит ного потока в жидком металле возника ют интенсивные течени , которые вы- . зывают перемешивание расплава и равномерное распределение частиц упрочн ющей фазы в расплаве. Одновременно с включением генераторов происходит взвешивание расплава. При этом металл как бы облегчаетс , его кажуща с плотность становитс меньше физической , и при определенных значени х плотности тока и магнитной индукции 7 плотность металла становиткажуща с с равной плотности диспергированных в нем частиц. В этом случае частицы занимают в расплаве положение равиовеси и не перемещаютс в нем под действием гравитационных сил. После того, как частицы равномерно распредел ютсй по всему объему расплава, частоту генераторов плавно уменьшают до затвердевани расплава. Таким образом, предлагаемое устройство позвол ет осуществить плавку во взвещенном состо нии наиболее тугоплавких металлов дл очистки, а также получать композиционные материалы на металлической основе. Формула изобретени Индукционное устройство дл плавки металлов во взвешенном состо нии, содержащее по меньшей мере две индукционные обмотки, выполненные в виде полых охлаждаемых трубок из токопровод щего материала, соединенных с системой охлаждени , четные из которых предназначены дл присоединени к генератору одной частоты, а нечетные к генератору, частота которого сдвинута по фазе относительно указанного генератора, размещенною на элементе, вытесн ющем магнитное поле, выполне: ном в виде многогранника, усеченного сферой, отличающеес тем, что, с целью расширени функциональньтс возможностей устройства и повышени качества нагрева тугоплавких металлов, элемент, вытесн ющий йагнитное поле, выполнен из токопровод щего материала, например, меди, с полостью, заполненной охлаждаемой средой. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР по за вке 2620894/:24-07, кл Н 05 В 5/08, 1978. to melt metals in a furious state, containing at least two induction windings made in the form of nojBdx water-cooled tubes made of conductive material connected to the cooling system, even of which are intended to be connected to a generator of one frequency and odd to a generator whose frequency is phase-shifted by the said generator, placed on an element that displaces a magnetic field implanted in a reptile of a polyhedron truncated by sphere 2. 3 A known device allows high-quality cleaning of metals with a high ratio of specific weight to surface tension, such as tin, lead, zinc, etc. However, when melting refractory metals, such as tungsten, titanium, molybdenum, etc., this device does not melt them even with increasing the frequency of the generators feeding the induction windings is two to three times, since this causes the magnetic conductor to overheat and fail. The purpose of the invention is to improve the quality of heating of refractory metals, such as tungsten, and the expansion of functional capabilities. This goal is achieved by the fact that in the proposed device the element, extruded magnetic field, is made of conductive material, for example copper, with a cavity filled with a cooled medium. Placing the induction windings on a hollow water-cooled element of conductive material, made in the form of a polyhedron truncated by a sphere, allows concentrating the magnetic field of the induction windings in the working volume of the device and maintaining the required density of the magnetic field to melt the refractory metals. FIG. 1 shows the proposed device, a general view; in fig. 2, section A-A in FIG. one; in fig. 3 shows a conductive element, a slit; in fig. And the connection diagram of the coil to the generator; in fig. 5 conditionally shows the distribution of magnetic field lines around the induction windings when current flows through them; in fig. 6 - distribution of magnetic field lines around induction windings under the influence of magnetic field currents in the liquid metal; in fig. 7 - distribution of magnetic field lines around induction windings under the influence of the magnetic field of eddy currents of the conductive element; in fig. 8 - distribution of magnetic force lines around induction windings under the influence of magnetic field lines of eddy currents of a liquid metal and a conductive element. The device comprises a cooled hollow element 1 of conductive material-a, for example, copper, made 7 in the form of a polyhedron, for example, a parallelepiped truncated by a sphere, designed to displace the magnetic field. It is covered with an insulating gasket 2, on which induction windings 3 are placed, made in the form of hollow tubes of conductive material, the windings being connected with current jumpers A into two successive branches, one of which includes the odd ones, and the other windings that are connected to generator 5, the frequency of which is shifted relative to the frequency of generator 6 for connecting even windings. In addition, the induction coils 3 are connected to the collectors 8 of the cooling system through current-insulating tubes 7. Through terminals 9, windings 3 are connected to generators 5 and 6. The cooling system consists of collectors 8, insulating tubes 7, tubes 3 serving as induction windings, and also a conductive element. The induction windings 3 in the proposed device perform two functions: they are current conductors that excite a magnetic field in the element 1 and in the metal to be processed, placed in the working volume, and coolant conductors, i.e. elements of the cooling system. The proposed device can be used to purify refractory metals by melting in suspension and to obtain metal-based composite materials reinforced with fibers. Cleaning refractory metals on the proposed device is as follows. When two high-frequency generators 5 and 6 are turned on (generators of the order of 60-100 kHz, frequency difference 0.5 kHz), the current flowing through the induction windings 3 excites eddy currents in the conductive element 1, the magnetic field of which distorts the magnetic field of the induction windings displacing it into the working volume of the device (Figures 5 and 7). The proposed scheme for connecting the windings to the generators ensures the creation of a running reversible magnetic flux in the working volume of the device. When placing a metal into the working volume of the device in this metal eddy currents arise, which warm it up to the melting temperature and create its own magnetic field, which interacts with the magnetic field of the device, creates a pushing force, resulting in the weighting of the liquid metal. The placement of the induction windings on the conductive element allows to compensate for The induction coil field with the magnet field of the eddy currents of the liquid metal due to the magnetic field of the windings being pushed below with the magnetic field of the conductive element (Fig. 6.8). Thus, the required density of the magnetic field in the working volume of the proposed device is achieved by displacing the magnetic field of the induction windings by the magnetic field of the eddy currents of the conductive Element and increasing (1.5 times) the current in the induction windings. The device can be used to obtain composite materials on a metal base, reinforced with fibers, which is as follows. The metal is placed in the working volume of the device and when high-frequency currents are supplied from generators 5 and 6, eddy currents arise in it, which heat the metal to the melting temperature. The metal is weighed by a magnetic field. Then solid fine particles of the hardening phase — carbides or oxides — are introduced into the metal melt. Under the influence of a reversible traveling magnetic flux, intense currents arise in the liquid metal, which are high. The mixing of the melt and the uniform distribution of particles of the strengthening phase in the melt are observed. Simultaneously with the inclusion of generators, the melt is weighed. In this case, the metal is lightened, its apparent density becomes less physical, and at certain values of current density and magnetic induction 7, the density of the metal becomes apparent with equal density of particles dispersed in it. In this case, the particles occupy a position in the melt of the raviovesi and do not move in it under the action of gravitational forces. After the particles are evenly distributed throughout the entire melt volume, the frequency of the generators is gradually reduced until the melt solidifies. Thus, the proposed device allows the most refractory metals to be smelted in the state of scum for cleaning, as well as to produce metal-based composite materials. The invention of the induction device for melting metals in a suspended state, containing at least two induction windings made in the form of hollow cooled tubes of conductive material connected to the cooling system, even of which are intended to be connected to the generator of one frequency, and odd to a generator whose frequency is out of phase with respect to the specified generator, placed on an element that displaces the magnetic field, is performed: in the form of a polyhedron truncated by a sphere, chayuschees in that, with a view to spreading funktsionalnts device capabilities and increase the quality refractory metal heating element expelling yagnitnoe box made of conductive material such as copper, with a cavity filled with a cooling medium. Sources of information taken into account in the examination 1. USSR author's certificate on application 2620894 /: 24-07, class H 05 H 5/08, 1978.
2. Авторское свидетельство СССР по за вке № 2682050/24-07, кл. Н 05 В 5/08, 1978.2. USSR author's certificate in application number 2682050 / 24-07, cl. H 05 B 5/08, 1978.
Фиг.55
Фиг. 7FIG. 7