Устройство для плавки металла во взвешенном состоянии Советский патент 1991 года по МПК H05B6/32 

Изобретение относится к электротехнике, более конкретно к устройствам индукционного подвеса, предназначенным для плавки сверхчистых металлов во взвешен-, ном состоянии.

Цель изобретения - повышение надежности работы устройства.

На фиг. 1 показано устройство для плавки металла; на фиг. 2 - кривая для определения величины выступа.

Устройство содержит внутри индуктирующего витка 1 (средний диаметр индуктиру- ющего винта DI) соосно с ним расположенный электропроводящий кррот- козамкнутый виток-цилиндр, выполненный в виде цилиндра 2 (средний диаметр витка- цилиндра Da), Нижняя часть витка-цилиндра 2 выступает за пределы нижнего торца индуктирующего витка 1 на величину I. Порция расплавляемого металла 3 удерживается в активной зоне (в окрестности над точкой О), расположенной ниже витка-цилиндра 2. Размеры порции металла 3 и ее

вес таковы, что в расплавленном состоянии силы поверхностного натяжения достаточны для предотвращения распада порции металла 3 на отдельные части. Силовые линии магнитного поля обозначены позицией 4.

По кривой на фиг. 2, соответствующей равенству 21/Di f(D2/Di), находят величину выступа витка-цилиндра I.

Устройство работает следующим образом.

При запутывании током высокой частоты индуктирующий виток 1 создает магнитное поле, которое индуктируют вихревые токи в витке-цилиндре 2 и в металле 3. Результирующее магнитное поле, обусловленное витком 1 и витком-цилиндром 2, распределяется симметрично относительно оси z, при этом точку О, в которой радиаль- . ная компонента результирующего магнитного, поля равна нулю, можно рассматривать как дно потенциальной ямы. Вихревые токи в металле 3 можно считать орбитальными, расположенными в

С

горизонтальных плоскостях (z const). Взаимодействие этих токов с радиальной компонентой магнитного поля (Вг) дает силу левитации fz (fz направлена вверх), а взаимодействие с аксиальной компонентой поля создает радиальную силу fr, направленную к оси z, т.е. fr является центрирующей силой. Таким образом, в предлагаемом устройстве имеет место самостабилизация расплавляемого металла 3 (его положения) в магнитном поле системы: индуктирующий виток и ко- роткозамкнутый виток-цилиндр.

Величина силы левитации fz, действующей на металл 3, при заданных диаметрах индуктирующего витка DI и витка-цилиндра Da зависит от выстутш экрана I. На фиг. 2 показана кривая f (D2/Di), при которой обеспечивается максимальное значение силы левитации fz, Эта кривая аппроксимируется зависимостью 21/Di 0,5(1-0,79 62/01), из которой определяется величина выступа I по формуле:

l 0,25Di(1-0,79Da/Di).

В таблице даны значения I в зависимости от D2 при DI 110 мм.

Плавка металла 3 осуществляется токами, индуцированными магнитным полем витка 1, либо электронной пушкой или лазером (не показаны).

Кроме того виток-цилиндр изготавливается с учетом охлаждения принудительно прокачиваемым теплоносителем. Одним из вариантов такого витка-цилиндра может

служить конструкция, полученная путем сжатия спирали из полой трубки с обеспечением надежного контакта (электрического между витками спирали).

Технико-экономические преимущества

предлагаемого устройства по сравнению с известным заключаются в повышении надежности его работы (исключается возможность попадания расплавляемого металла

на индуктирующий виток, обеспечивается чистота плавки) и возможности максимального упрощения технологии отвода расплавляемого металла из активной зоны устройства.

Формула изобретения Устройство для плавки металла во взвешенном состоянии, содержащее индуктирующий виток, предназначенный для

присоединения к источнику питания высокой частоты, и расположенный на общей вертикальной оси соосно с ним короткозам- кнутый виток, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности в работе

устройства, короткозамкнутый виток выполнен в виде цилиндра, установленного внутри индуктирующего витка и выступающего за его нижний торец на величину I, определяемую из следующего соотношения:

l 0,25Di(1-0,79D2/DT),

где DI - средний диаметр индуктирующего витка; D2 - средний диаметр короткозамк- нутого витка-цилиндра.

Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение надежности работы усройства. Описываемое устройство для плавки металла во взвешенном состоянии содержит индуктирующий виток и левитирующий, выполненный в виде короткозамкнутого цилиндра с выступом определенной величины, что позволяет создать потенциальную яму для металла. Располагая устройство над ним, предотвращают попадание расплавленного металла на индуктор и тем повышают надежность его работы. 2 ил. 1 табл.

«W

аз

од

W

о,2 o,k о,ь Ьт.1

о&