Печь-ванна для нагрева в расплаве солей Советский патент 1986 года по МПК C21D1/46 

Изобретение относится к нагреву металлов в расплаве солей и может быть использовано в процессах термообработки, ковки и пайки детсшей, а также насьпцения поверхностей деталей металлами, например борирования.

Целью изобретения является повышение надежности работы печи.

На чертеже изображена индукционная печь - ванна для расплава солей, продольный разрез.

Печь содержит корпус 1, соединяющий нижнюю асбестоцементную плиту 2 с верхней (тоже асбестоцемент- ной) плитой 3. Внутри корпуса 1 установлен индуктор А с концентричным ему внутренним футерованным тиглем 5, к верхней части которого в центре подвешен графитовый нагреватель 6 (конструкция крепления не показана) . Последний выполнен в виде кольцевой цилиндрической пружины с замкнутьгм первым витком 7, графито- вьй нагреватель погружен в расплав соли 8 с зазором относительно боковых стенок тигля 5. Тигель 5 заполнен солью 8 бария.

Индукционная печь работает следующим образом.

От машинного генератора или статического преобразователя частоты (инвертора) напряжение частотой 2,5 кГц подается на индуктор 4. Энергия электромагнитного поля передается на графитовьй нагреватель 6. Магнитный поток индук Ора 4 замыкается на первый виток 7, имеющий замкнутый контур. МежЕитковый потенциал, наведенный электромагнитным полем в нагревателе 6, через холодный

расплав соли В не замыкается. Виток 7 разогревается и нагревает окружающий слой соли 8. В связи с тем, что осевой зазор между, торцом витка 7 и поверхностью зеркала расплава, меньший по величине, чем рсвдиаль ньш зазор между боковой образующей витка 7 и боковыми стенками тигля 5, го расширяющийся при расплавлений объем соли 8 в первую очередь пробивает поверхность зеркала расплава и не повреждает стенку тигля. Осевой зазор составляет величину в пределах 5-10 мм. По мере разогрева расплава в глубину межвитковьй потенциал между замкнутым первым витком 7 и вторы витком 9 замыкается через жадкий (разогретый) слой расплава в межвитко

BOM зазоре. Вся энергия с витка 7 передается в расплав, виток 9 и виток 7 замыкаются расплавом, и часть тока начинает шунтироваться расплавом вследствие его электропроводности. Расплавление между витками нагревателя 6 идет быстрее, чем в известной печи, так как в последней расплай нагревается только за счет радиации и теплопередачи с графитовых секторов (нагревателя). Радиационно-конвек- тивный теплооСрмен происходит менее интенсивно, чем при прохождении электрического тока.

При нагревателе 6, выполненном в виде пружины, межвитковый потенциал замыкается через расплав соли 8 по винтовой линии, имеющей большую длину по сравнению с длиной контура графитового сектора в известном устройстве, поэтому тегшовьщелению происходит в большем объеме и по всей высоте нагревателя 6. Это выравнивает температуру по всей высоте расплава, при собственная температура нагревателя 6 стремится к равновесной, т.е. к температуре расплава, так как ток при своем прохождении через расплав в межвитковом зазоре уменьщает теплонапряженность соседних витков.

Выполнение графитовой катушки с первым замкнутым витком обеспечивает стартовый разогрев расплава целенаправленно, т.е. от зеркала ванны вглубь ее последовательно от витка к витку, что исключает вероятность возникновения трещин в тигле и увеличивает его долговечность и, следовательно, надежность печи. Крепление нагревателя 6 осуществляют керамическими элементами, так как графит, при соприкосновении с воздухом горит, при этом исключается необходимость демонтажа тигля вследствие выхода из строя крепежных элементов секторов нагревателя к тиглю и всплытия последних.

Керамические держатели пружинного нагревателя, кроме того, удерживают последний в расплаве от всплытия.

Главными критериями при выборе частоты тока являются экономичность эксплуатоции и минимальная величина капитальных затрат. Показателем экономичности эксплуатации является электрический КПД системы индуктор-нагреватель. КЩ при возраста

l

НИИ частоты уменьшается вследствие увеличения потерь в меди и стали печи. Поэтому необходимо, чтобы мощность в нагревателе была достаточной для поддержания заданной темпе- ратуры расплава при возможно меньшей частоте тока и приемлемом КПД.

В предлагаемом устройстве это достигается тем, что первый замкнутьш виток имеет омическое сопротивление, большее такового у сектора известного устройства в число раз, равное п - числу секторов, составляюших в совокупности такое же Кольцов сечении, в котором омическое сопротивление определяется площадью кольца (в известном устройстве-сектора) и обуслаливает длину контура тока (настил тока всегда идет но внешней образующей). Длина контура кольца (первого витка нагревателя) естественно больше длины контура одного сектора в известном устройстве. Площадь сечения определяет возможную Глубину проникновения тока. Звуковые частоты имеют большую глубину проникновения, Jeм радиочастоты. Следовательно, предлагаемое устройство может работать на звуковых частотах. Значит, при использовании источников питания индуктора, работающих на звуковых частотах, данная печь является

Составитель Н. Кузовкина Редактор Л. Повхан Техред А.Кравчук Корректор И. Эрдейи

Заказ 4689/30 Тираж 552Подписное

Blimini-I Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

0

5

.U)

5

5

0

0

5G4

экономич}1ее, уменьшается вероятность выхода из строя из-за поломки источника питания (частая замена дорогостоящих генераторных ламп), что повышает надежность печи в целом. При этом снижаются эксплуатационные затраты, упрощается управление.

Кроме того, теплота, вьщеляемая с единицы длины графитового нагревателя по высоте в расплав, передается посредством радиации и теплопередачи (конвекции). При этом скорость циркуляции расплава по высоте определяется, в основном, гравитационной составляющей (разностью между весом горячего и холодного расплава в постоянном объеме). Скорость циркуляции обеспечивает определенное выравнивание температур по высоте расплава. С ростом интенсивности циркуляции расплава (перемешивании) увеличивается равномерность температуры его по высоте. В предлагаемом устройстве нагрев производится замыканием электрического тока через расплав, а проводимость его ионная. Следовательно, в процессе нагрева расплава током ионы расплава участвуют в движении тока, это резко увеличивает циркуляцию и происходит быстрое выравнивание температуры расплава при нагревании.