ИНДУКЦИОННАЯ ПЕЧЬ Российский патент 1997 года по МПК F27D11/06 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для плавки чугуна.

Известна индукционная печь, содержащая шахту с подиной, заполненную электропроводной огнеупорной насадкой и имеющую основной плавильный индуктор в нижней ее части и шлаковую летку, миксер с подиной и сливным отверстием, соединенный с шахтой переходной леткой. Миксер выполнен раздельно с шахтой и снабжен дополнительным индуктором. Переходная летка выполнена на уровне подин шахты и миксера, а сливное отверстие миксера и шлаковая летка расположены от нижнего торца основного плавильного индуктора соответственно на уровне 0,3-0,4 и 0,33-0,48 его высоты, причем электропроводная огнеупорная насадка заполнена на высоту, равную 0,36-0,56 высоты основного плавильного индуктора (см. авт. св. СССР N 998839, F 27 D 11/06, 1983). Недостатками этой индукционной печи являются сложность конструкции, возможность затвердевания жидкого металла в переходной летке, невысокий термический коэффициент полезного действия.

Известна также индукционная печь, содержащая индуктор и тигель с подиной и выходным каналом, выполненным в огнеупорном блоке, укрепленном в боковой стенке тигля. Выходной канал выполнен в виде сообщающихся сосудов, перевернутых в вертикальной плоскости на 180^o (cм. авт.св. СССР N 1080574, кл. F 27 D 11/06, 1983, непубл.). Недостатками этой индукционной печи являются недостаточная экономичность, невысокий термический коэффициент полезного действия, малая стойкость огнеупорного блока, в котором выполнен канал.

Цель изобретения упрощение конструкции, повышение экономичности, термического коэффициента полезного действия при непрерывности процесса плавки шихты и перегрева жидкого металла.

На основе исследований разработана индукционная печь, содержащая индуктор и огнеупорный тигель с подиной, отличающаяся от известной тем, что в огнеупорной стенке тигля выполнены каналы, которые соединены во входной части с полостью тигля, а в выходной части с выпускной леткой.

Индукционная печь отличается и тем, что: каналы в огнеупорной стенке тигля выполнены в виде изогнутой пустотелой сетки;
каналы в огнеупорной стенке тигля выполнены в виде пустотелых колец, которые соединены пустотелыми стойками;
каналы в огнеупорной стенке тигля выполнены в виде пустотелых втулок;
каналы в огнеупорной стенке тигля выполнены в виде зигзагообразных пустотелых стоек;
каналы огнеупорной стенке тигля выполнены в виде системы следующих друг за другом пустотелых сеток;
каналы в огнеупорной стенке тигля выполнены из огнеупорных трубок.

На фиг. 1 изображена индукционная печь в продольном сечении; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 разрез В-В на фиг. 1; на фиг.5-10 варианты исполнения каналов в огнеупорной стенке тигля индукционной печи.

На фиг.5 показан вариант выполнения каналов в огнеупорной стенке тигля в виде изогнутой пустотелой стенки; на фиг.6 вариант выполнения каналов в огнеупорной стенке тигля в виде пустотелых колец, которые соединены пустотелыми стойками; на фиг.7 вариант выполнения каналов в огнеупорной стенке тигля в виде пустотелых втулок; на фиг.8 вариант выполнения каналов в огнеупорной стенке тигля в виде зигзагообразных пустотелых стоек; на фиг.9 - вариант выполнения каналов в огнеупорной стенке тигля в виде системы следующих друг за другом пустотелых сеток; на фиг.10 вариант выполнения каналов в огнеупорной стенке тигля из огнеупорных трубок.

Индукционная печь содержит индуктор 1 и огнеупорный тигель 2. В огнеупорной стенке тигля 2 выполнены каналы 3, которые соединены во входной части с полостью тигля, а в выходной части с выпускной леткой 4.

Такое выполнение индукционной печи позволяет достигать непрерывности процесса плавки шихты и перегрева жидкого металла при простой конструкции плавильного агрегата. Повышается экономичность и термический коэффициент полезного действия печи.

Каналы в огнеупорной стенке тигля получаются или в результате плавления металлической сварной конструкции из труб, прутков, листов, заложенной в стенку тигля при футеровке, или благодаря закладке огнеупорных трубок.

При работе индукционной печи в огнеупорный тигель 2 загружается электропроводная шихта, которая в магнитном поле, создаваемом при прохождении электрического тока индуктором 1, плавится. Если в футеровку тигля 2 заложена металлическая конструкция для выполнения каналов, то и она расплавляется, образовывая каналы в огнеупорном тигле. Жидкий металл, образующийся в связи с плавлением шихты в тигле 2, поступает во входную часть каналов, проходит по типу сообщающихся сосудов по каналам 3, интенсивно перегревается в приближенных к индуктору 1 каналах 3, скапливается в выходной части каналов 3 и выходит (выжимается) через выпускную летку 4. Разнообразие выполнения каналов в огнеупорной стенке тигля 2, показанное на фиг.5-10, позволяет получать жидкий металл с требуемой температурой при непрерывности процесса плавления шихты и перегрева расплава с достижением высоких значений термического коэффициента полезного действия печи.

Термический коэффициент полезного действия предлагаемой индукционной печи в 1,2-1,4 раза выше по сравнению со случаем использования индукционной печи прототипа для плавки чугуна. Экономичность достигается в связи с уменьшением расхода электроэнергии на плавку чугуна на 25-35%
При выполнении каналов 3 в огнеупорной стенке тигля 2 в виде изогнутой пустотелой сетки достигается высокий перегрев жидкого чугуна с пониженным содержанием углерода, что необходимо при производстве ковкого чугуна.

Если каналы 3 в огнеупорной стенке тигля 2 выполнены в виде пустотелых колец, которые соединены пустотелыми стойками, то можно получать перегретый жидкий чугун с повышенным содержанием углерода для производства высокопрочного чугуна с шаровидным графитом.

При выполнении каналов 3 в огнеупорной стенке тигля 2 в виде пустотелых втулок обеспечивается непрерывное получение перегретого жидкого металла для производства отливок из серого чугуна.

Для получения перегретого металла при производстве отливок из легированных чугунов каналы 3 в огнеупорной стенке тигля 2 необходимо выполнять в виде зигзагообразных пустотелых стенок или в виде системы следующих друг за другом пустотелых сеток.

При выполнении каналов 3 в огнеупорной стенке тигля 2 из огнеупорных трубок снижаются тепловые потери.

Предлагаемая индукционная печь имеет высокую производительность. Она может быть использована не только для плавки и перегрева чугуна, но и для получения расплава других материалов (стали, сплавов цветных металлов). Простота и низкая трудоемкость переоборудования тигельных индукционных электропечей для ведения непрерывного процесса плавки шихты и перегрева жидкого металла делает перспективной предлагаемую конструкцию плавильного агрегата для внедрения в производство. Отсутствие огнеупорной насадки в тигле печи позволяет точнее выдерживать марки получаемого металла. Упрощается регулирование производительности печи путем согласования скорости загрузки шихты в жидкий расплав в тигле и требуемой скорости истечения жидкого металла из выпускной летки при необходимой температуре получаемого жидкого металла.

Испытания проводились в высокочастотной плавильной установке (тигельной индукционной электропечи) со следующей технической характеристикой: емкость тигля по чугуну 160 кг; потребляемая мощность 135 кВт; напряжение силовых цепей 380/220 В; напряжение цепей управления 220 В; напряжение высокочастотных цепей 750 В; частота тока силовых цепей 50 Гц; частота тока цепей управления 50 Гц; частота высокочастотных цепей 2500 Гц; ток возбуждения генератора (допустимый) 6,5 а; расход воды на охлаждение 2 м³. Производилась плавка чугуна марки СЧ 20 и в случае, когда индукционная печь имела тип печи-прототипа и в случае новой, предлагаемой печи.

Использование: для плавки чугуна. Сущность: индукционная печь содержит индуктор и огнеупорный тигель с выпускной леткой, подиной и стенкой с выполненной в ней полостью, входная часть которой соединена с полостью тигля, а выходная часть - с выпускной леткой, полость в стенке может быть ограничена изогнутой поверхностью, полость в стенке тигля может быть выполнена в виде каналов. Каналы могут быть выполнены в виде пустотелых колец, соединенных пустотелыми стенками или в виде пустотелых втулок, или в виде зигзагообразных пустотелых стоков, или в виде системы следующих друг за другом пустотелых стенок, или в виде огнеупорных трубок. 7 з.п.ф-лы, 10 ил.

1. Индукционная печь, содержащая индуктор и огнеупорный тигель с выпускной леткой, подиной и стенкой с выполненной в ней полостью, входная часть которой соединена с полостью тигля, отличающаяся тем, что выходная часть полости соединена с выпускной леткой. 2. Печь по п. 1, отличающаяся тем, что полость в стенке ограничена изогнутой поверхностью. 3. Печь по п.1, отличающаяся тем, что полость в стенке тигля выполнена в виде каналов. 4. Печь по п.3, отличающаяся тем, что каналы выполнены в виде пустотелых колец, соединенных пустотелыми стенками. 5. Печь по п. 3, отличающаяся тем, что каналы выполнены в виде пустотелых втулок. 6. Печь по п. 3, отличающаяся тем, что каналы выполнены в виде зигзагообразных пустотелых стоков. 7. Печь по п.3, отличающаяся тем, что каналы выполнены в виде системы следующих друг за другом пустотелых стенок. 8. Печь по п.3, отличающаяся тем, что каналы выполнены в виде огнеупорных трубок.