ИНДИВИДУАЛЬНАЯ ПЕЧЬ ДЛЯ ПЛАВКИ ОКСИДНЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 1996 года по МПК C03B5/27 

Изобретение относится к оборудованию для получения минеральной ваты, в частности, для обеспечения расплавления сырья как однокомпонентного (доменного шлака, минералов из различных горных пород, стеклянного боя или огнеупорных оксидов), так и смеси этих компонентов.

Известна индукционная печь с холодным тиглем, выполненным из жаропрочной, коррозионностойкой, аустенитной стали и содержащая секционированную плавильную камеру и водяные коллекторы, соединенные с секциями камеры и смонтированными над ними и патрубками подачи и слива охлаждающей воды в их верхней части [1]
Известна конструкция и другой индукционной печи, содержащая индуктор и металлический водоохлаждаемый секционированный тигель прямоугольного сечения с выпускным отверстием в боковой стенке и водоохлаждаемой, металлической перегородкой разделяющей его на плавильную и выпускные зоны.

Кроме того, имеется водоохлаждаемая пластина, установленная в вертикальной плоскости, проходящая через центр выпускного отверстия и соединенная с дном тигля и его боковой стенкой [2]
Недостатками обеих вышеупомянутых устройств являются то, что высокотемпературная, электропроводная струя расплава за счет нагрева и ионизации воздуха провоцируют зажигание дуги между струей и индуктором, которая может привести к прогоранию как индуктора, так и водоохлаждаемое стенки тигля, т. е. к возникновению аварийной ситуации. Борьба с этим нежелательным явлением увеличением воздушного зазора за счет параметров индуктора приводит к ухудшению электрических параметров печи из-за увеличения электромагнитных полей рассеивания. А что самое главное, это не исключает полностью возможности загорания дуги, т. к. если по каким-либо причинам резко вытеснить расплав из печи, струя из-за увеличения напора резко отклоняется в сторону индуктора, что и приводит к возникновению дугового разряда.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является индукционная печь для плавки тугоплавких оксидных материалов, содержащая индуктор с заземленной шиной и водоохлаждаемый секционированный металлический тигель со сливным отверстием в выпускной секции, а часть выпускной секции, размещенная на уровне нижнего контура сливного отверстия, электрически соединена с индуктором, и расположенную выше сливного отверстия часть выпускной секции соединенную с заземляющей шиной [3]
Недостатком данной печи является то, что это техническое решение нельзя применять для многовитковых индукторов т.е. конструкция очень эффективная для одновитковых индукторов, неприменима для плавки определенных материалов, на определенных генераторах, где по требованиям максимального КПД печи, необходимо применение индукторов с двумя и более количеством витков.

Задачей изобретения является повышение надежности работы печи путем полного исключения возможности возникновения дуги между струей и индуктором или тиглем из-за нагрева и ионизации воздушного промежутка высокотемпературной струей расплава, а также уменьшение охлаждение струи расплава.

Поставленная задача достигается тем, что индукционная печь для плавки оксидных материалов, содержащая индуктор, с заземляющей шиной, водоохлаждаемый секционированный металлический тигель со сливным отверстием в выпускной секции, снабжена газоплотной стеной, которая установлена между индуктором и сливным отверстием выпускной секции и выполнена из металлических водоохлаждаемых трубок с нанесенным на них слоем оксида металла, а в зазорах между трубками заполнена жидким стеклом.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена индукционная печь для плавки оксидных материалов, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 1.

Печь включает в себя многовитковый индуктор 1 с заземляющей шиной. Индуктор охватывает металлический секционированный водоохлаждаемый тигель 2 с выпускной секцией 3, выполненной из металлических трубок 4, соединенных через коллектор 5. В выпускной секции напротив сливного отверстия 6 установлена стенка 7 из водоохлаждаемых трубок 8 с нанесенным на них слоем 9 оксида металла (окись алюминия, окись магния, окись циркония и окись титана), а промежуток между ними заполнен связующим материалом 10 (жидкое стекло). Между плавильной зоной с плавающей на поверхности шихтой 11 и выпускной зоной установлена водоохлаждаемая перегородка 12. Коллектор 5 представляет собой две несообщающиеся полости, через одну из которых вода поступает в трубки 4 и 8, а через другую вытекает из них. Газоплотная стенка 7 и водоохлаждаемая перегородка 12 это разные элементы устройства. Горизонтальная стенка 7 названа из-за наличия между металлическими трубками 8 связующего 10, выполненного на основе жидкого стекла, что препятствует прохождению газов через стенку 7.

Устройство работает следующим образом.

Одним из известных способов выполняется стартовый разогрев первоначального неэлектропроводного материала (шихты 11). По мере увеличения объема расплава доводят его уровень до сливного отверстия 6. Стартовый разогрев и наплавление ванны закончены. В рабочем режиме шихта 11 подается в плавильное пространство печи по возможности равномерно по зеркалу расплава.

По мере плавления расплав поступает под перегородкой 12 в выпускную зону печи, где переполняя уровень через выпускное отверстие 6 расплав сливается на дальнейшую переработку. При резком увеличении количества подаваемой шихты 11 за счет резкого увеличения количества расплава может произойти выплеск струи. Но в данной ситуации конструктивные особенности печи не позволяют возникнуть дуге между индуктором и расплавленной струей из-за наличия газоплотной стенки 7. ЫЫЫ2

Сущность изобретения: индукционная печь для плавки оксидных материалов включает индуктор с заземляющей шиной, водоохлаждаемый секционированный металлический тигель со сливным отверстием в выпускной секции, газоплотную стенку, которая установлена между индуктором и сливным отверстием выпускной секции и выполнена из металлических водоохлаждаемых трубок с нанесенным на них слоем оксида металла, а в зазорах между трубками заполнена жидким стеклом. 3 ил.

Индукционная печь для плавки оксидных материалов, включающая индуктор с заземляющей шиной, водоохлаждаемый секционированный металлический тигель со сливным отверстием в выпускной секции, отличающаяся тем, что печь снабжена газоплотной стенкой, которая установлена между индуктором и сливным отверстием выпускной секции и выполнена из металлических водоохлаждаемых трубок с нанесенным на них слоем оксида металла, а в зазорах между трубками заполнена жидким стеклом.