Устройство для нагрева расплава Советский патент 1993 года по МПК C23C2/00 

Изобретение относится к технике нагрева расплавленного металла, в первую о (ередь цветных металлов, при нанесении горячих металлических покрытий.

Известны нагревательные устройства дтя ванн цинкования и. алюминирования т уб, выполненные в виде газовых горелок и ти электрических нагревателей и разме- иенные между ванной и теплоизоляционной футеровкойч В этих случаях нагрев пэоизводится;.через стенки корпуса сталь- нэй или. чугунной ванны. При таком нагреве в знны разрушаются из-за коррозии под напряжением. При авариях ванн теряется цзетной металл, имеют место длительные ;тановкй на ремонт и замену ваян.

Известны устройства для нагрева рас- тавов металлов и солей, содержащие ванный размещенные в них один или несколько электродов...

К недостаткам этих устройств следует отнести трудность равномерного нагрева

значительной массы расплава, значительные энергозатраты и разрушение ванн в местах перегрева. .

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по технической сущности и достигаемому эффекту является известное устройство для нагрева и перемешивания расплава, содержащее ванну и размещенный в ней электрод, устройство снабжено трубой из диэлектрического металла, установленной в ванне под углом к ее основанию, а электрод размещен в трубе. При этом труба установлена к основанию ванны под углом 10-45° и в трубе размещены два электрода.

Это устройство, взятое в качестве прототипа, обеспечивает эффективный нагрев и направленное перемещение нагретого расплава металла внутри диэлектрической трубы к- зеркалу ванны под действием гидростатического давления, возникающего за счет перепада температур в 5 50°С

VJ ю ю

4 О

со

между расплавом в ванне и внутри диэлектрической трубы.

Недостатками прототипа являются:

- сложность изготовления и эксплуатации трубы из диэлектрического материала;

- утечки тока, которые имеют место из- за неплотностей электроизоляций электродов в трубе.из диэлектрического материала и из-за частичных потерь диэлектрических свойств материала трубы при рабочих тем- пературах расплава металла 450°С и выше,

Эти недостатки не позволяют эффективно использбвать известное устройство.

Целью предлагаемого технического решения является упрощение конструкции и снижение утечек тока при нагреве.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве для нагрева расплава, содержащем ванну с футеровкой, средство подвода тока и электроды, расположенные в элементе из диэлектрического материала, согласно предлагаемому техническому решению элемент из диэлектрического материала выполнен в виде каналов, а каналы расположены с возможностью сообщения с ванной. Предлагается каналы выполнить в виде зигзага, а электроды выполнить с возможностью регулирования их погружения в канале.

Предлагаемое устройство для нагрева расплава представлено на фиг. 1, вид сверху; на фиг. 2 - то же, вид сбоку.

Устройство содержит стальную ванну 1 с керамической футеровкой 2, например, муллитокорундовой набивной массы (мул- литокорунда), в которой в одной из стенок установлено массивное керамическое тело 3 из той же керамики, в массивном теле 3 имеются вертикальные каналы 4, наклонные каналы. 5 и горизонтальные каналы - отверстия. 6, металлические (например, из титанового сплава ВТ-1) электроды 7 и электрическая схема с трансформатором 8 переменного тока.

Система отверстий 4,5 и 6 образует контур канала из расплава (абвгдежз).

Устройство работает следующим образом. -.....

В ванне 1 расплав металла из твердого состояния (в виде чушек, лома) или жидкий расплав металла, заливаемый в ванну 1 из плавильного устройства, нагревают до рабочей температуры с помощью временно работающего нагревательного устройства (газовой горелки сверху, электроспирали в футеровке ванны, индукционного нагревателя погружного типа или охватывающего ванну). Временно работающее нагревательное устройство на фиг. 1 не показано. Вре- менно работающее нагревательное

устройство может обслуживать несколько ванн 1 и имеет более низкий КПД, чем обеспечивающийся предлагаемым устройством,

После того как расплавленный металл заполнит каналы массивного керамического тела, включается ток устройства и замыкается электрическая цепь источник тока 8 - левый электрод 7 - расплав металла в участке канала вгд - правый электрод 7 - источник тока 8. При этом происходит разогрев расплава металла выше рабочей температуры в участке канала вгд и начинается циркуляция расплава из ванны 1 через канал зжедгвба. В канал при циркуляции вовлекаются новые массы расплава металла и таким образом осуществляется нагрев и перемещение расплава.

Предлагаемое устройство может быть использовано для нагрева металла, подлежащего покрытию свинцом, цинком или алюминий-цинковыми сплавами до рабочей температуры и для поддержания рабочей температуры расплава путем компенсации потерь тепла в окружающую среду. . .

Изобретение иллюстрируется следующими примерами выполнения предлагаемого устройства для реализации нагрева покрываемого металла (труб, листов) на 100й (например, от 350°С до 450°С) массой 20 тонн вчас.

Пример 1. Трубчатый канал Д 12 мм имеет общую длину зигзага 6 м с размерами участков бв 1,5 м, вд 3 м, дж 1,5 м.

Пример 2. Трубчатый канал Д 13 мм имеет общую длину зигзага 2 м с размерами участков бв 0,5 м, вд 1,0 м, дж 0,5 м.

В обоих примерах подводится мощность 525 кВт. Напряжение и сила тока по примеру 1 соответственно 24 В, 24000 А, по примеру 2 - 12 В, 48000 А.

Каналы могут быть выполнены в виде трубок, заформированных в основной массе. Могут быть использованы фарфоровые трубки (если исключаются резкие перепады температуры) или коррозионно-стойкие металлургические трубки. Применение электропроводных металлических трубок позволяет интенсифицировать разогрев.

Изготовление устройства в виде массивного керамического тела с каналами существенно проще, чем изготовление из трубок по прототипу, т.к. не требуется сочленения трубок и их герметизация и исключаются стационарные электроды. При этом из-за большой массы керамического тела (обычно имеющего пористость) увеличивается электрическое сопротивление вне каналов по сравнению с.прототипом.

Располагаясь около одной из стенок ванны или являясь частью футеровки ванны, массивное керамическое тело устройства не мешает обработке металла в расплаве. Возможность легкой замены электродов без ос- таАовки ванны и регулирования глубины их погружения существенно упрощает конструкцию устройства.

Таким образом, предлагаемым устройством достигается цель изобретения: упро- ще ние конструкций и снижение утечки тока.

1 Предлагаемое изобретение может быть реализовано в линиях металлических покрытий труб, что обеспечит экономический эффект более 300 тыс.руб на одной линии производительностью 60-70 тыс.т покрываем гх труб в год за счет исключения аварийно ;ти нефутерованных стальных ванн с внешним нагревом через стенки ванн из-за ко| розии под напряжением стальных стенок.

Формула изобретения 1. Устройство для нагрева расплава, содержащее ванну с футеровкой, средство подвода тока и электроды, расположенные в элементе из диэлектрического материала,

отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции и снижения утечки тока при нагреве, элемент из диэлектрического материала выполнен в виде каналов в керамическом теле, а каналы расположены

с возможностью сообщения с емкостью ван- ны.

15

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что каналы выполнены в виде зигзага.

3. Устройство по п. 1, от ли чающееся тем, что электроды выполнены с возможностью регулирования их погружения в 20 канале.

Л

#

А А

Ј..#

г/

Использование: изобретение относится к технике нагрева расплавленного металла, в первую очередь цветных металлов, при нанесении горячих металлических покрытий. Сущность изобретения: в устройстве для нагрева расплава элемент из диэлектри- ческого.матёриала выполнен в виде каналов в керамическом теле, причем каналы соединены с емкостью ванны. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

Pt/г, z