Индукционная печь для производства волокон из металлических сплавов Советский патент 1984 года по МПК B21C23/08 

Изобретение относится к металлургии, в частности к конструкциям индукционных печей для производства волокон из металлических сплавов Известно устройство для изготовления волокон из металлических спла ВОВ, вьтолненное в виде эжектора с соплом и мундштуком соединенного с емкостью для сплава, причем под соплом находится вогнутая охлаждаемая тарелка с приводом ее вращения ij . Однако известное устройство не обеспечивает получения проволоки стабильного поперечного сечения изза сложности траекторий движения ох лаждаемой тарелки и подачи расплава на нее. Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является индукционная печь, включанхцая трансформато с сердечником и первичной обмоткой, тигель с фильерой и отверстием для загрузки шихты. Тигель выполнен в виде кварцевой пробирки, верхнее от верстие которой является отверстием для загрузки шихты, а в нижней част тигля имеется фильера, находящаяся над вращающимся барабаном 2 . Недостатками этой индукционной печи являются сложность конструкции и низкий коэффициент- полезного действия, который для класса таких бессердечниновых печей с емкостью тигля до 10 кг составляет 8-25%, Цель изобретения - упрощение устройства и повышение его коэффици ента полезного действия. Поставленная цель достигается те что в индукционной печи для производства волокна из металлических сплавов, включающей трансформатор с сердечником и первичной обмоткой, тигель с фильерой и отверстием для загрузки шихты, тигель выполнен в в де трубчатого витка, замкнутого вок руг сердечника трансформатора, причем виток имеет отверстия для подачи и отвода инертного газа, а фильера и отверстие для загрузки смещены в тигле диаметрально противоположно . Не чертеже дана схема предложенн печи. Сердечник (магнитопровод) 1 охвачен первичной обмоткой 2 и трубча тым замкнуть тиглем 3, кйторый при заполнении шихтой образует вторичны короткозамкнутый виток. Тигель имее в нижней части фильеру 4, а в верхней части отверстие 5 подачи инертного газа, отверстие 6 отвода газа отверстие 7 загрузки расплавляемой шихты, горловина которого закрыта пробкой 8. Поверхность замкнутого тигля покрыта теплоэлектроизоляционным покрытием 9. Фильера 4 тигля 3 находится над вращающимся барабаном 10, предназначенным для формирования волокна из расплава. На трубках, подходящих к отверстиям 5 и 6, установлены вентили 11 и 12 регулирования протока газа соответственно в трассе подвода и отвода газа. Отверстие 7 целесообразно располагать не над фильерой, а например, на диаметрально противоположной стороне тигля. В этом случае есть возможность организовать непрерывную загрузку, плавку и подачу расплавленного металла через фильеру на барабан 10. Устройство работает следукадим образом. Внутрь замкнутого тигля 3 через отверстие 7 загружается электропроводящая расплавляемая шихта, в результате чего образуется вторичный короткозамкнутый виток. После этого отверстие 7 закрывается пробкой 8, вентили 11 и 12 открываются, в результате чего воздух из тигля вытесняется инертным газом. Вентили 11 и 12 з-акрываются. На обмотку трансформатора подается переменное напряжение I результате в витке, образуемо металлом тигля, наводится электродвижущая сила, под действием которой по металлу протекает ток. где Г - сопротивление витка металла тигля. В металле тигля выделяется мощностьВ ЭТИХ выражениях электродвижущая сила, наводимая в витке, и его сопротивление г вычисляются по известHt-M формулам tn SCT е-,44М где 1 - частота переменного тока; В - максимальная индукция материала магнитопровода; площадь поперечного сечения магнитопровода где Р удельное сопротивление расплавляемого материала; Б - периметр средней линии короткозамкнутого витка; 5 - сечение металла короткозамкнутого витка. Принимая сечение магнихопровода и плоскость, ограниченную средней линией витка, квадратными со сторонами соответственно Ъп (Ъ+дЪ) и решая совместно выражения, получим выражение для мощности, выделяемой в металле вторичного витка ,44. f В.Ъ)5 )p В результате вьаделения мощности в витке металла через время t расплавится, где Q - энергий,-необходимая для плавления материала и нагрева тигля, bQ - тепловые потери тигля в ок ружающее пространство. Q - VToU-Л, т, (.,), где (Т), и т массы соответственно расплавляемого матери ала и тигля; С, и С соответственно удельные теплоемкости расплавляемого материала и материала тигля; первоначальная температура тигля; температура плавления металла; удельная теплота плавления. После расплавления металла элект рическим током вентиль 11 открывает ся и в тигель 3 через отверстие 5 , под определенным давлением подается инертный газ, в результате чего рас плавленный металл продавливается че рез фильеру 4 и подается на вращающийся барабан 10, на котором происходит охлаждение и форииирование волокна или ленты. Параметры магнитопровода и витка выбираются следующим образом. Величина 4b выбирается в соответствии с условием , . где d - внешний диаМетр трубки . тигля; Д - толщина теплоизоляции. Задавшись t , определив Pj, зная f, В, P,S , определяетсяЪ . Коэффициент полезного действия предлагаемой индукционной печи может быть рассчитан следующим образом « Q „ А. q i Q bQcttQM Pi PTn cT + PM .t+Pcrt+P где ЬЧег - потери в стали магкитопровода;потери в меди первичной обмотки; мощность тепловых потерь тигля; мощность потерь в стали магнитопровода; мощность потерь в меди первичной обмотки трансформатора . Для случая хорошей теплоизоляции тигля можно записать 7 Р1Ртп «п м - коэффициент полезного яейгде ствия трансформатора. При моделировании устройства на основе трансформатора с 2,5 кВт получается fl 85%. Как известно Iff--85-99%. Таким образом коэффициент полезного действия предлагаемой индукционной трансформаторной печи с сердечнике может достигать 85%.

ИНДУКЦИОННАЯ ПЕЧЬ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ВОЛОКОН ИЗ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СПЛАВОВ, содержащая трансформатор с сердечником и первичной обмоткой, тигель с фильерой и отверстием для загрузки шихты, отличают, а яс я тем, что, с целью упрочения устройства и повьииения его КПД тигель выполнен в виде трубчатого витка, замкнутого вокруг сердечника трансФорматора, причем виток имеет отверстия для подачи и отвода инертного газа, а фильера и отверстие для загрузки смещены в тигле диаметрально противоположно.