ТИГЕЛЬ ДЛЯ ПЛАВКИ ВО ВЗВЕШЕННОМ СОСТОЯНИИ Российский патент 1998 года по МПК F27B14/10 H05B6/32 

Настоящее изобретение относится к тиглю для плавки во взвешенном состоянии. Более конкретно, настоящее изобретение относится к тиглю, предназначенному для плавки во взвешенном состоянии, при осуществлении которой металл, введенный в тигель, расплавляется без контакта с его внутренней поверхностью стенки, что позволяет получать жидкий металл, свободный от загрязнений.

Способ плавки во взвешенном состоянии известен как способ плавки, в котором после введения в плавильный тигель различных металлов, подлежащих расплавлению, конечный жидкий металл предохраняется от загрязнения, вызываемого химическими реакциями, которые протекают, когда металл соприкасается с внутренней поверхностью стенки тигля, вследствие чего улучшается качество выплавляемого металла. В этом способе плавки жидкий металл, образующийся в тигле, приводится во взвешенное состояние силой электромагнитного поля и не находится в контакте с внутренней поверхностью стенки тигля, в результате чего предотвращается миграция загрязнителей из тигля в жидкий металл.

Известен тигель для плавки во взвешенном состоянии. Этот тигель имеет цилиндрический корпус с закрытым дном, кольцевая стенка которого имеет множество вертикальных щелей, расположенных на заданных расстояниях в направлении вдоль окружности для разделения кольцевой стенки на несколько сегментов. Эти сегменты электрически изолированы друг от друга изоляционным материалом типа огнеупорной керамики, которым заполнены щели. Вокруг тигля расположена индукционная катушка и, когда высокочастотный ток прикладывается к этой катушке, материал, вводимый в тигель, нагревается и расплавляется с образованием жидкого металла, который за счет действия силы электромагнитного поля находится во взвешенном состоянии и не контактирует с внутренней поверхностью стенки тигля (US, A, 3702368, 07.11.72).

В тигле для плавки во взвешенном состоянии, описанном выше, полезно иметь большую ширину проема для щелей, способствующую проникновению магнитного поля в тигель и гарантирующую взвешенное состояние жидкого металла без контакта с внутренней поверхностью стенки тигля. Однако, если щели выполнить с большей шириной, площадь изоляционного материала, находящегося в щелях и обращенного внутрь тигля, возрастает. В соответствии с этим при расплавлении активного металла, имеющего высокую температуру плавления, как например титана, жидкий активный металл будет стремиться к контакту с изоляционным материалом, что приводит к повышенной склонности к загрязнению вследствие химических реакций с изоляционным материалом. Более конкретно, с точки зрения предотвращения загрязнения жидкого металла полезно обеспечить небольшую ширину проема для щелей. Здесь следует заметить, что, когда ширина проема для щелей небольшая, затрудняется набивка изоляционного материала в щели, что снижает производительность труда.

Как описано выше, чтобы улучшить проникновение магнитного потока в тигель и предотвратить загрязнение жидкого металла, должны удовлетворяться оба противоречивых требования, упомянутые выше. Однако известный тигель не может отвечать этим двум требованиям, а одно из них при заданном другом всегда оказывается в стороне.

Настоящее изобретение позволяет исключать упомянутые трудности, связанные с применением тигля для плавки во взвешенном состоянии, а цель настоящего изобретения заключается в создании тигля для плавки во взвешенном состоянии, в котором достигается хорошее проникновение магнитного поля в тигель и в котором может предотвращаться загрязнение жидкого металла в случае его соприкосновения с изоляционным материала, набитым в щели, благодаря чему может быть повышена технологичность набивки изоляционного материала в щели.

Для решения поставленной задачи согласно изобретению предлагается тигель для плавки во взвешенном состоянии, содержащий цилиндрический корпус, имеющий закрытое дно, множество щелей, расположенных вертикально в кольцевой стенке корпуса, открытых внутрь и наружу, на заданных расстояниях в направлении вдоль окружности, и изоляционный материал, заполняющий щели, в котором каждая из щелей предполагается имеющей ширину внутреннего проема меньшую, чем ширина внешнего проема по отношению к радиусу корпуса.

Ниже изобретение поясняется более подробно на примерах выполнения, показанных на чертежах, на которых:
На фиг. 1 показан схематический перспективный вид тигля для плавки во взвешенном состоянии согласно предпочтительной форме выполнения настоящего изобретения;
Фиг. 2 - горизонтальное поперечное сечение тигля для плавки во взвешенном состоянии согласно изобретению;
Фиг. 3 - вертикальное поперечное сечение тигля для плавки во взвешенном состоянии согласно изобретению;
Фиг. 4 - горизонтальное поперечное сечение основной части тигля для плавки во взвешенном состоянии согласно изобретению;
Фиг. 5 - частичный вид горизонтального поперечного сечения, показывающий вариант выполнения щелей в тигле согласно изобретению;
Фиг. 6 - частичный вид горизонтального поперечного сечения, показывающий другой вариант выполнения щелей в тигле согласно изобретению;
Фиг. 7 - частичный вид горизонтального поперечного сечения, показывающий еще один вариант выполнения щелей в тигле согласно изобретению; и
Фиг. 8 показано вертикальное поперечное сечение тигля для плавки во взвешенном состоянии, являющегося прототипом изобретения.

На фиг. 1 показан в перспективном изображении тигель 10 для плавки во взвешенном состоянии согласно изобретению. Тигель 10 изготовлен из меди и имеет цилиндрический корпус 12 с закрытым дном, кольцевая стенка которого снабжена множеством щелей 14, расположенных вертикально и находящихся на заданных расстояниях друг от друга в направлении вдоль окружности. Каждая щель 14 открывается внутрь и наружу в радиальном направлении корпуса 12 и имеет заданную длину в осевом направлении корпуса 12, в результате чего корпус 12 может содержать несколько вертикально разделенных секторных сегментов 16, разграниченных щелями 14 (см. фиг. 2). Кроме того, каждая щель 14 заполнена изоляционным материалом 18 типа огнеупорной керамики и посредством этого каждый сегмент 16 электрически изолирован от других сегментов 16.

Каналы 24 для охлаждающей воды расположены параллельно щелям 14 в соответствующих сегментах 16, как это показано на фиг. 3, в результате чего каналы 24 в каждой смежной паре сегментов 16, расположенных по каждую сторону щели 14, могут соединяться друг с другом через соединительный канал 26а, расположенный в верхней соединительной части 26 корпуса 12, в которой щели не образованы. Кроме того, канал 24 в одном из сегментов 16 каждой пары соединен с источником охлаждающей воды (не показанным), в результате чего с целью охлаждения тигля 10 вода может циркулировать в каналах 24.

Как показано на фиг. 4, каждая щель 14 имеет клиновидное горизонтальное поперечное сечение, в котором ширина приема возрастает по радиусу наружу. Более конкретно, установлено соотношение A < B между шириной A внутреннего проема и шириной B внешнего проема каждой щели 14 по отношению к радиальному направлению корпуса 12. Для наилучшего прохождения магнитного поля в тигель 10 и предохранения расплавленного металла 22а от загрязнения рекомендуется, чтобы ширина A проема и ширина B проема удовлетворяли соотношению 1,5A < B, при условии, что A < 2 мм.

В тигле 10, имеющем щели 14 с такими размерами, ширина B внешнего проема щели 14 достаточна для проникновения магнитного поля в тигель 10. Помимо этого, поскольку ширина B внешнего проема щели 14 достаточно большая для обеспечения легкой набивки изоляционного материала 18 в щели 14, то технологичность набивки может быть улучшена. Кроме того, поскольку ширина A внутреннего проема щели 14 небольшая, то площадь изоляционного материала 18, обращенного внутрь тигля 10, становится небольшой и поэтому расплавленный металл 22а предохраняется от загрязнения изоляционным материалом 18 в случае, если он соприкасается с ним.

На фиг. 5-7 показано возможное выполнение щелей 14 в тигле 10. На фиг. 5 показано, что каждая щель 14 состоит из первой части 14а проема, которая вытянута по радиусу наружу с шириной A проема, и второй части 14b проема, которая вытянута по радиусу, с шириной B проема, которая предназначена для соединения с первой частью 14а проема и открыта наружу. В этом случае ширина A проема и ширина B проема задаются так, чтобы они удовлетворяли соотношению A < B. Рекомендуется задавать длину L первой части 14а проема в связи с толщиной T стенки сегментов 16 в корпусе 12, чтобы удовлетворялось соотношение L < 2/3T.

На фиг. 6 ширина проема щелей 14 выбрана возрастающей по радиусу наружу, а поверхности противоположных стенок в каждой щели 14 изогнуты. Далее, на фиг. 7 каждая щель 14 образована первой частью 14а проема, которая вытянута по радиусу и, имея ширину A проема, открыта внутрь, и второй частью 14b проема, которая вытянута по радиусу и, имея ширину B проема, открыта наружу, при этом указанные части соединены друг с другом сужающейся частью 14c. В этом случае ширина A проема и ширина B проема опять-таки выбираются, удовлетворяющими соотношению A < B. В таких вариантах магнитное поле хорошо проникает в тигель, а расплавленный металл может предохраняться от загрязнения.

Следует отметить, что корпус 12 в тигле 10 для плавки во взвешенном состоянии согласно изобретению имеет цилиндрическую форму, но он может иметь прямоугольную или многоугольную трубчатую форму. Число щелей 14 и расстояние между щелями 14 могут выбираться в зависимости от объема материала, который должен быть расплавлен в плавильном тигле 10.

Здесь была описана только одна реализация настоящего изобретения, но для специалистов в рассматриваемой области техники должно быть очевидно, что настоящее изобретение может быть реализовано во многих других частных формах без отступления от сущности и объема изобретения. Следовательно, представленные примеры и реализация должны рассматриваться как поясняющие, но не ограничивающие, а изобретение не ограничивается приведенными здесь деталями, но может видоизменяться в пределах объема предложенной формулы изобретения.

Изобретение может быть использовано для плавки во взвешенном состоянии, при которой металл, введенный в тигель, расплавляется без контакта с внутренней поверхностью его стенки. Согласно изобретению тигель содержит цилиндрический корпус с закрытым дном. В кольцевой стенке корпуса вертикально расположены щели на заданном расстоянии в направлении вдоль окружности. Щели открыты внутрь и наружу и заполнены изоляционным материалом. Каждая щель имеет ширину внутреннего проема, меньшую, чем ширина внешнего проема по отношению к радиусу корпуса. Ширина внутреннего проема А и ширина В внешнего проема в цепи могут иметь соотношение 1,5 А< B. Конструкция тигля обеспечивает хорошее проникновение в него магнитного поля, предотвращение загрязнения жидкого металла в случае соприкосновения с изоляционным материалом, набитым в щели, благодаря чему может быть повышена технологичность набивки изоляционного материала в щели. 1 з.п.ф-лы, 8 ил.

1. Тигель для плавки во взвешенном состоянии, содержащий цилиндрический корпус (12) с закрытым дном, множество щелей (14), расположенных вертикально в кольцевой стенке корпуса (12), открытых внутрь и наружу на заданных расстояниях в направлении вдоль окружности, и изоляционный материал (18), заполняющий щели (14), отличающийся тем, что каждая из щелей (14) имеет ширину внутреннего проема меньшую, чем ширина внешнего проема по отношению к радиусу корпуса (12). 2. Тигель по п. 1, отличающийся тем, что ширина A внутреннего проема и ширина B внешнего проема в щели (14) имеют соотношение 1,5 A < B.