Погружной индукционный нагреватель для металлического расплава Советский патент 1984 года по МПК H05B6/10 

Изобретение относится к нагревателям расплавов металлор и может быть использовано для обработки ме аллов, сплавов и флюсов в литейном машиностроительном и т.п. производствах. Известен погружной индукционный нагреватель для нагрева металлического расплава, содержащий тороидаль ную катушку перемен;ого тока, заклю ченную в выполненный из жаропрочного материала кожух, кольцевой формы со сквозным каналом по вертикальной оси, выполненным в форме усеченного конуса. Течение металлического расплава через сквозной канал определяется тем, что электромагнитная сила на выходе сквозного канала больше электромагнитной силы на его выходе 1 . Однако это течение недостаточно интенсивно. В результате происходит сильный нагрев кожуха вблизи канала Большая разность температур кожуха в разных участках и размыв поверхности сквозного канала из-за агрессивности среды сокращает срок службы нагревателя и ограничивает его мощность. Наиболее близким по тexни :ecкoмy существу к изобретению является погружной индукционный нагреватель для металлического расплава, содержащий кожух из жаропрочного материала, в котором выполнен сквозной канал, охваченный заключенным в кожух индуктором, выполненным в виде кольцевого магнитопровода с охватывающей его торридальной обмоткой. В известном устройстве интенсивность .перемешивания увеличена с помощью дополнительного цилиндра C2j, Однако из-за размыва поверхности сквозного канала происходит выравнивание электромагнитных сил на входе и выходе сквозного канала, в результате чего скорость течения через канал снижается до нуля, устройство быстро перегревается и выходит из строя. Срок службы такого нагревателя составляет около 1,5-3 мес. Целью изобретения является увеличение срока службы нагревателя. Поставленная цель достигается тем, что погружной индукционный нагреватель для металлического расплава, содержащий кожух из жаропрочного материала, в котором выполнен скв.озной канал, охваченный заключенным в кожух индуктором, выполненным в виде кольцевого магнитопровода с охватывающей его тороидальной обмоткой, снабжен вторым идентичным индуктором, заключенным в кожух симметрично указанному обмотки индукторов соединены синфазно, а в кожухе по оси симметрии перпендику.ярно каналу выполнено сквозное отверстие. Для интенсификации, перемешивания расплава участок сквозного канала в месте пересечения с отверстием выполнен дугообразным, причем угол между касательными в крайних точках дугообразной части составляет 60-90. На фиг. 1 показан погружной индукционный нагреватель с прямым сквозным каналом, на котором стрелками показано направление движения металлического расплава, общий вид; на фиг. 2 - тороидальные катушки с обмотками; на фиг. 3-5 - варианты выполнения погружного нагревателя с дугообразной формой сквозного канала между замкнутыми магнитопроводами. Погружной индукционный нагреватель содержит замкнутый магнитопровод 1 с обмоткой 2, подключенной к источнику 3 переменного тока. Магнитопровод 1 с обмоткой 2 помещен в выполненный из жаропрочного материала кожух 4 со сквозным каналом 5 по оси. Нагреватель также снабжен дополнительным замкнутым магнитопроводом 6 с обмоткой 7 переменного тока, охватывающим сквозной канал 5, а в кожухе 4 выполнено соединенное со сквозным каналом 5 всасывающее отверстие 8, расположенное между замкнутыми магнитопроводами 1 и б. Обмотки 2 и 7 переменного тока соединены между собой синфазно. Сквозной канал 5 может быть выполнен с дугообразным участком, расположенным между замкнутыми магнитопроводами , -при этом всасывающее отверстие 8 соединено с дугообразным участком, а угол между касательными к осям дугообразной Чс1сти в крайних точках дуги составляет 60-90° (фиг. 3-5) Устройство работает следующим образом. После того, как нах-реватель помещается в ванну с расплавом с пониженной температурой, обмотки 2 и 7 полключаются к источнику 3 переменного тока и начинается нагрев расплава. В магнитопроводах 1 и 6 возбуждаются переменные потоки. Угол сдвига фаз этих магнитных потоков равен нулю. В результате токи, индуцируемые во всасывающем отверстии В, имеют противоположные направления и взаимно компенсируются. Электромагнитные силы во всасывающем отверстии 8 равны нулю. В результате наличия на выходах сквозного канала 5 электромагнитных сил от взаимодействия индуцируемого тока с его собственным магнитным полем происходит всасывание металлиЧеского расплава через всасывающее отверсти-е 8 и вход его по обоим направлениям сквозного канала 5. Скорость течения расплавленного металла определяется величиной электромагнитных сил на выходах сквозного канала 5, в то время как во всасывающем отверстии 8 электромагнитная сила равна нулю. I Электрический ток проходит через сквозной канал 5 и замыкается в ванне. На обоих выходах канала 5 плотность тока в сторону ванны снижается и, следовательно, электромагнитные силы тоже направлены от обоих выходов канала 5 в сторону ванны. При наличии дугообразного участка сквозногоКанала между замкнутыми магнитопроводами 1 и б в результа те взаимодействия тока в каждой ветви дугообразного участка сквозного канала с магнитным полем тока соседней ветви возникает вихревая электро магнитная сила, создающая дополни-тельный отсасывающий эффект из всасывающего отверстия 8. В результате скорость сквозного течения увеличивается на 20%. Однако если угол меж ду касательными к осям дугообразной части будет меньше 60, потенциальная составляющая электромагнитной силы будет превалировать и действие вихревой составляющей, вызывающей дополнительный отсасывающий эффект, станет малоэффективным. Если угол между ветвями дугообразного участка сквозного-каната выполнить больше чем 90, то согласно закончу Био-Савара, взаимодействие электрического тока, проходящего по одной ветви, с магнитным полем тока соседней становится просто невозможно и, следовательно, не будет ни дополнительной вихревой магнитной силы, ни дополнительного отсасывающего эффекта. Таким образом, в предлаг; ;емом устройстве происходит интенсивное перемешивание расплава за счет взаимодействия электромагнитных сил и исключены зоны перегрева, поэтому срок службы устройства определяется только стойкостью выбранной футеровки к расплаву и превышает срок службы известного нагревателя в 2 раза.

1, ПОГРУЖНОЙ ИНДУКЦИОННЫЙ НАГРЕВАТЕЛЬ ДЛЯ, МЕТАЛЛИЧЕСКОГО РАСПЛАВА, содержащий кожух из жаропрочного материала, в котором выполнен сквозной канаш, охваченный заключенным в кожух индуктором, выполненным в виде кольцевого магнитопровода с охватывающей его тороидальной обмоткой, отличающийся тем, что, с целью повышения срока службы нагревателя, он снабжен вторым идентичным индуктором, заключенным в кожух симметрично указанному, обмотки индукторов соединены синфазно, а в кожухе по оси симметрии перпендикулярно каналу выполнено сквозное отверстие. , 2. Нагреватель по п.1, отличающий ся тем, что участок сквозного канала в месте пересечеi .ния с отверстием выполнен дугообразным, причём угол между касательными (Л в крайних точках дугообразной части составляет 60-90° . 00 ел ю со

т

фиг.