ИНДУКЦИОННАЯ КАНАЛЬНАЯ РАЗДАТОЧНАЯ ПЕЧЬ Российский патент 1994 года по МПК F27D11/06 

Изобретение относится к металлургии, в частности к индукционным канальным печам.

Известна индукционная канальная печь, содержащая ванну для расплавляемого металла, под которой установлена индукционная единица с П-образными каналами, выполненными из не менее двух вертикальных участков и двух горизонтальных, соединенных между собой дополнительным каналом, охваченным магнитопроводом по меньшей мере в одной зоне соединения, причем горизонтальные участки каналов выполнены на разных уровнях.

Недостатком известной печи является невозможность извлечения жидкого металла из печи без ее наклона, за исключением возможности разливки ковшом.

Известна индукционная канальная печь для плавления, обработки и разливки жидкого металла, принятая за прототип. Печь содержит ванну для расплава, одинарную индукционную единицу с ответвленным транспортировочным каналом, причем плавильный канал в месте ответвления транспортировочного охвачен полюсами разомкнутого магнитопровода с обмотками, ярмо (замыкающая часть магнитопровода) которого расположено с противоположной стороны от транспортировочного канала, и металлопровод, состыкованный с устьем транспортировочного канала. Место изгиба плавильного канала выполнено в виде съемной камеры.

Недостатком известной печи является низкий КПД за счет того, что ярмо разомкнутого магнитопровода расположено с противоположной стороны от направления движения жидкого металла при транспортировке. При протекании электрического тока через жидкий металл в плавильном канале индукционной единицы и его взаимодействия с разомкнутым магнитопроводом при отключенных обмотках образуется сила. Действующая на жидкий металл и направленная к ярму разомкнутого магнитопровода, т. е. в противоположную сторону от необходимого направления при транспортировке. Для компенсации этой силы необходимо потребление электроэнергии обмотками разомкнутого магнитопровода и еще требуется потребление электроэнергии для образования полезной выталкивающей силы. Кроме того, электрический ток в жидком металле помимо плавильного канала протекает через транспортировочный и электропроводный наконечник металлопровода. Взаимодействие этого тока с магнитным полем, образованным в зазоре между полюсами разомкнутого магнитопровода, образует силу, направленную под углом от необходимого направления транспортировки жидкого металла, что также приводит к снижению КПД печи.

Целью изобретения является увеличение давления, действующего на расплав, и, следовательно, увеличение выталкивающей жидкий металл из печи силы без потребления дополнительной электроэнергии, что позволяет повысить КПД печи.

Индукционная канальная раздаточная печь, содержащая ванну, одинарную индукционную единицу с плавильным каналом и ответвленным от него транспортировочным каналом, электромагнит с разомкнутым магнитопроводом, полюса которого охватывают плавильный канал в месте ответвления транспортировочного канала, съемный сливной металлопровод, соединенный с устьем транспортировочного канала, согласно изобретению, металлопровод выполнен из электроизоляционного материала, а замыкающая часть магнитопровода расположена со стороны начала ответвления транспортировочного канала: нижняя часть плавильного канала вместе со стенкой начала ответвления транспортировочного канала выполнена съемной.

Выполнение металлопровода из электроизоляционного материала и стыковка его с устьем транспортировочного канала заставляет электрический ток в расплаве, индуцированный индуктором печи, протекать только через плавильный канал и не ответвляться в транспортировочный. Взаимодействие этого тока с магнитным полем позволяет увеличить давление, действующее на расплав и направленное в сторону транспортировочного канала. Расположение замыкающей части магнитопровода со стороны начала ответвления транспортировочного канала позволяет использовать давление, образованное взаимодействием электрического тока с разомкнутым магнитопроводом при отключенных обмотках электромагнита для образования выталкивающей расплав силы, направленной в начало ответвления транспортировочного канала, что также увеличивает КПД печи. Выполнение съемной нижней части плавильного канала вместе со стенкой начала ответвления транспортировочного канала обеспечивает доступ для прочистки каналов, что упрощает обслуживание печи.

На фиг. 1 показан продольный разрез индукционной канальной раздаточной печи с ответвленным транспортировочным каналом, расположенным параллельно плавильному наклонному каналу индукционной единицы; на фиг. 2 - то же, вид сверху, без металлопровода; на фиг. 3 - продольный разрез индукционной единицы печи с ответвленным транспортировочным каналом, расположенным параллельно вертикальному плавильному каналу; на фиг. 4 - продольный разрез индукционной единицы печи с ответвленным транспортировочным каналом, расположенным под углом к вертикальному плавильному каналу индукционной единицы; на фиг. 5 - сечение А-А на фиг. 1.

Индукционная канальная раздаточная печь содержит ванну 1 для расплавляемого металла, плавильный канал 2 одинарной индукционной единицы, транспортировочный канал 3, ответвленный от плавильного канала 2. Канал 2 охвачен замкнутым магнитопроводом 4 с обмоткой 5. В месте ответвления от плавильного канала 2 установлен разомкнутый магнитопровод 6 с обмотками 7, причем полюса разомкнутого магнитопровода 6 охватывают плавильный канал 2 в месте ответвления транспортировочного канала 3, а замыкающая часть магнитопровода 6 расположена со стороны транспортировочного канала 3. В устье канала 3 установлен металлопровод 8, выполненный из электроизоляционного материала. Для установки металлопровода 8 под углом, как показано на фиг. 1, в боковой стенке ванны выполнена выемка 9. Нижняя часть 10 плавильного канала 2 вместе со стенкой начала ответвления 11 транспортировочного канала выполнена съемной, например, как показано на фиг. 3 и 4.

Индукционная канальная раздаточная печь работает следующим образом. Ванну 1 с сообщающимися с ней каналами 2 и 3 заливают жидкий металл. При подключении обмотки 5 замкнутого магнитопровода 4 к источнику переменного тока в жидком металле, образующем короткозамкнутый виток вокруг магнитопровода 4, индуцируется электрический ток. Взаимодействие электрического тока в жидком металле с разомкнутым магнитопроводом 6 при отключенных обмотках 7 формирует магнитный поток в этом магнитопроводе, который взаимодействуя с тем же током в жидком металле, образует силу, направленную к замыкающей части магнитопровода 6. Образованная таким образом сила заставляет жидкий металл перемещаться в транспортировочный канал 3. При снятом металлопроводе 8 жидкий металл из плавильного канала 2 поступает в канал 3 и в ванну 1. При этом осуществляется перемещение расплава в печи без потребления электроэнергии обмотками 7. Это одна из составляющих повышения КПД печи. Для транспортировки расплава из печи ее предварительно отключают от источника электроэнергии и устанавливают металлопровод 8 в устье транспортировочного канала 3. При подключении обмотки 5 к источнику переменного тока в канале 2 и в ванне 1 индуцируется электрический ток, который не протекает через канал 3, так как металлопровод 8 выполнен из электроизоляционного материала и преграждает путь электрическому току через этот канал. Обмотки 7 разомкнутого магнитопровода 6 подключают к источнику переменного тока таким образом, чтобы магнитный поток в разомкнутом магнитопроводе 6 совпадал по направлению с магнитным потоком, наведенным в разомкнутом магнитопроводе электрическим током в жидком металле, протекающем через плавильный канал 2. Такое конструктивное выполнение печи позволяет значительно повысить КПД по сравнению с прототипом, так как для достижения той же производительности требуется значительно меньшее потребление электроэнергии обмотками 7 разомкнутого магнитопровода 6. Магнитный поток в зазоре магнитопровода 6 взаимодействует с электрическим током в металле в канале 2 и образует силу, направленную к ярму магнитопровода 6, т. е. заставляет жидкий металл двигаться в канал 3 и в металлопровод 8. Регулировка производительности осуществляется изменением напряжения, подаваемого на обмотки 7 разомкнутого магнитопровода 6 и на обмотку 5 замкнутого магнитопровода 4. Съемная камера 10, выполненная в месте изгиба плавильного канала 2, обеспечивает доступ инструмента для профилактической прочистки каналов. Электрический ток проходит только по плавильному каналу 2 без ответвления в транспортировочный канал 3 и поэтому уменьшаются потери, возникающие при взаимодействии этого тока с разомкнутым магнитопроводом 6 и магнитным полем в зазоре, что также способствует повышению КПД.

Нижняя часть 10 плавильного канала 2 вместе со стенкой 11 начала ответвления транспортировочного канала 3 выполнена съемной, как это показано на фиг. 3, что обеспечивает доступ к каналам при их прочистке. На фиг. 4 показан вариант выполнения ответвления транспортировочного канала 3, расположенного под углом к вертикальному плавильному каналу 2 индукционной единицы. На фиг. 5 показано сечение А-А на фиг. 1, из которого видно, что плавильный канал 2 установлен в зазоре разомкнутого магнитопровода 6. Разомкнутый магнитопровод 6 (фиг. 3 и 4) охватывает плавильный канал 2 и расположен аналогично показанному на фиг. 5. Принцип работы устройств с индукционными единицами (фиг. 3 и 4), тот же, что и на фиг. 1.

Расположение замыкающей части разомкнутого магнитопровода со стороны начала ответвления транспортировочного канала позволяет увеличить силу, действующую на расплав и направленную в транспортировочный канал, что позволяет решить поставленную задачу и получить ожидаемый технический результат. Выполнение металлопровода из электроизоляционного материала не позволяет электрическому току ответвляться в транспортировочный канал, что уменьшает потери электроэнергии на образование сил, действующих под углом от необходимого направления движения расплава при транспортировке, и также направлено на достижение технического результата, что в итоге увеличивает КПД печи в целом.

В режиме "перемешивание" при снятом металлопроводе циркуляция жидкого металла осуществляется при отключенных обмотках разомкнутого магнитопровода, т. е. без потребления дополнительной электроэнергии. Перемешивание происходит в более спокойном режиме, так как расплав втягивается через плавильный канал и выходит в ванну через транспортировочный, устья которых расположены рядом друг с другом, что уменьшает вероятность разрыва окисной пленки зеркала металла в ванне. Взаимодействие ответвленного электрического тока, проходящего через транспортировочный канал, с разомкнутым магнитопроводом не образует выталкивающей жидкий металл силы, чем объясняется более спокойный режим перемешивания металла. (56) Авторское свидетельство СССР N 1356269, кл. H 05 B 6/20, 1987.

Авторское свидетельство СССР N 1072574, кл. F 27 D 11/06, 1985.

Изобретение может быть использовано в металлургии. Сущность: в индукционной канальной раздаточной печи, содержащей ванну, одинарную индукционную единицу с плавильным каналом и ответвленным от него транспортировочным каналом, электромагнит с разомкнутым магнитопроводом, полюса которого охватывают плавильный канал в месте ответвления транспортировочного канала, съемный сливной металлопровод, соединенный с устьем транспортировочного канала, металлопровод выполнен из электроизоляционного материала, а замыкающая часть магнитопровода расположена со стороны начала ответвления транспортировочного канала, нижняя часть плавильного канала вместе со стенкой начала ответвления транспортировочного канала выполнена съемной. 1 з. п. ф-лы, 5 ил.

1. ИНДУКЦИОННАЯ КАНАЛЬНАЯ РАЗДАТОЧНАЯ ПЕЧЬ, содержащая ванну, одинарную индукционную единицу с плавильным каналом и ответвленным от него транспортировочным каналом, электромагнит с разомкнутым магнитопроводом, полюса которого охватывают плавильный канал в месте ответвления транспортировочного канала, съемный сливной металлопровод, соединенный с устьем транспортировочного канала, отличающаяся тем, что металлопровод выполнен из электроизоляционного материала, а замыкающая часть магнитопровода расположена со стороны начала ответвления транспортировочного канала. 2. Печь по п. 1, отличающаяся тем, что нижняя часть плавильного канала вместе со стенкой начала ответвления транспортировочного канала выполнена съемной.