ИНДУКЦИОННАЯ ПЕЧЬ Советский патент 1972 года по МПК F27B14/04 F27D11/00 

Изобретение относится к электрометаллургии, в частности к индукционным печам.

Известна индукционная печь, которая одновременно работает на различных частотах и включает: корпус, шахту с расширением в нижней части, устройство для газового подогрева шихты, расположенное в верхней части шахты, индукторы для подогрева плавления и перегрева шихты, расположенные в средней и нижней частях шахты, желоб и летку для слива расплава, подовый выступ, предназначенный для поддержания столба твердой шихты и для отделения твердо-жидкой зоны плавления от зоны перегрева.

Недостатками такой печи являются следуюшие:

-твердо-жидкая зона плавления расположена над зоной перегрева расплава, что увеличивает (примерно в два раза) гидростатическое давление расплава на стенки шахты (тигля), а это, в свою очередь, снижает стойкость последнего и обусловливает применение шахт (тиглей) с более толстыми стенками, в связи с чем значительно снижается к. п. д. печи ввиду удаления шихты от индуктора;

-невозможность остановки печи без полного слива расплава, ввиду того, что оставшийся жидкий расплав при затвердевании разрушает подовый выступ;

- низкая стойкость подового выступа и применяемых вместо него корундовых или силикатных холостых калош, обусловленная действием высоких температур и больших

давлений столба твердой шихты.

Целью изобретения является повышение эффективности работы и к. п. д. индукционной печи непрерывного действия путем оптимального использования токов низкой, высокой

или средней частот, а также путем расположения твердо-жидкой зоны плавления и зоны перегрева расплава на одном уровне в нижней расширенной части шахты (тигля). Для этого в предлагаемой индукционной

печи непрерывного действия нижняя расширенная часть шахты разделена вертикальной перегородкой с отверстиями в ее верхней части на зону плавления и зону перегрева (металла) расплава.

Такое выполнение нижней расширенной части шахты (тигля) позволяет снизить гидростатическое давление жидкого металла, примерно в два раза, что улучшает условия работы шахты (тигля), удлиняет срок ее службы, повышает безопасность работы печи, увеличивает ее к. п. д., так как шахта (тигель) может быть выполнена с меньшей толщиной стенок, отделяющих шихту от индуктора (чем меньше зазор между шихтой и индуктором,

положение зоны плавления шихты, находящейся в твердо-жидком состоянии, и зоны перегрева расплава на одном уровне в нижней расширенной части шахты позволяет снизить расход электроэнергии посредством строгого разграничения использования токов различной частоты, т. е. подогрев шихты до температуры плавления ведется в зауженной части шахты токами средней или высокой частоты, а плавление и перегрев ведутся в нижней расширенной части шахты токами низкой частоты. Преимуш,ествами описываемой печи является также следующее; возможность остановки печи в любой момент без слива расплава (металла), что значительно облегчает ее пуск и эксплуатацию; перегородка не воспринимает давление столба шихты, что обусловливает длительный срок ее службы; постоянство высоты столба твердо-жидкой шихты в зоне плавления и высоты столба расплава в зоне перегрева обеспечивает стабильность и экономичность процесса плавки; расплав контролируется и доводится до заданного качественного состояния непосредственно в печи во время плавки. Особым преимуществом предлагаемой печи является то, что температура выпускаемого расплава задается конструкцией нижней расширенной части шахты, т. е. находится в строгой зависимости от соотношения размеров между зоной плавления и зоной перегрева, что обеспечивает стабильность темпеоатуоы выпускаемого расплава (величина перегрева расплава зависит от соотношения энергий, выделяющихся в зоне плавления и зоне перегрева, в свою очередь, величины этих энергий зависят от размеров зон).

На фиг. 1 показан продольный разрез печи; на фиг. 2 - поперечный разрез.

Индукционная печь непрерывного действия включает корпус 1, шахту 2 с раширением в нижней части, два индуктора 3, 4 - верхний, работающий на токе средней или высокой частоты, и нижний, работающий на токе низкой частоты, вертикальную перегородку 5 с отверстиями 5 в ее верхней части, делящую низ шахты на две сообщающихся зоны А, Б, летки 7, 8, расположенные в нижней части шахты (тигля), желоб 9 для слива расплава, огнеупорную термостойкую плиту 10 с окном }1, опирающуюся на нижнюю расширенную часть шахты и перегородку 5, съемную шахтную надставку 12 с газовыми горелками 13. Объем печи, ограниченный (верхней) узкой частью шахты (тигля), является зоной подогрева В твердой шихты до температуры плавления. Для загрузки шихты печь снабжена скиповым подъемником 14, а для вытяжки газов предназначен зонт 15, подсоединенный к вентиляционной системе. Верхняя узкая часть шахты расположена эксцентрично по отношению к нижней, что позволяет упрочнить шахту, а также расположить зону подогрева В над зоной плавления А так, чтобы столб шихты не опирался на вертикальную перегородку 5. Верхний индуктор 3 предназначен для подогрева твердой шихты, непрерывно загружаемой через верхнюю открытую часть шахты и образует вместе с газовым подогревом зону подогрева В твердой шихты. индуктор 4 охватывает нижнюю расширенную часть шахты, которая разделена вертикальной перегородкой 5 на две соо бщающихся между собой зоны - зону А, являющуюся

зоной плавления шихты, находящейся в твердо-жидком состоянии, н зону Б, являющуюся зоной перегрева расплава, перетекающего в зону перегрева из зоны плавлепия по мере расплавления шихты через отверстия 6 в перегородке 5. Размеры зоны плавления А и зоны перегрева Б выбраны так, что энергия, выделившаяся в них в определенном соотношении, обеспечивает выпуск расплава со строго заданной температурой, т. е. при устаповившемся режиме плавки какое бы количество шихты ни расплавилось в зоне плавления А, точно такое же количество расплава перегревается за это время до заданной температуры в зоне перегрева Б.

Для непрерывного выпуска перегретого расплава из печи предназначен сливной желоб 9, который расположен выше отверстия 6, что создает благоприятные условия для перетекапия жидкого расплава из зоны плавления Л в зону перегрева Б. Для полного выпуска расплава в случае перехода на выплавку другого сплава при окончании плавки печь снабжена двумя лётками 7, 8. Лётка 8 также может быть использована для прерывного или

непрерывного выпуска расплава через калибровочное отверстие. Огнеупорная термостойкая плита 10, опирающаяся на нижнюю расщиренную часть шахты (тигля) и перегородку 5, предназначена для поддержания верхней узкой части шахты и для прикрытия зоны перегрева Б сверху. Для непосредственного доступа к расплаву в зоне перегрева Б плита 10 имеет окно 11, через которое проводится контроль за расплавом и его обработка

(модифицирование, легирование, давление до заданного химического состава и т. д.).

Индукционная печь работает следующим образом. Перед началом работы в шахту (тигель) 2

на дно зоны плавления А укладывается предохранительный слой из некоторого количества стружки, флюса или какого-либо другого материала (например, из древесной стружки), предохраняющего шахту 2 от новреждений в первоначальный момент загрузки. На предохранительный слой сверху шахты осторожно укладывают пусковые слитки. Пусковые слитки загружают на 0,,8 высоты нижнего индуктора, после чего загрузка

выполняется обычной шихтой, взятой в соответствии с заданным химическим составом расплава. После заполнения шахты шихтой к индукторам подается охлаждение (вода) и ток соответствующей частоты. В момент нания А в зону перегрева Б включается газовый подогрев шихты и шахта (тигель) непрерывно наполняется шихтой по меро ее расплавления (оседания). Шихта, непрерывно загружаемая в шахту 2, подогревается в верхней части зоны подогрева В газом до температуры 450-700°С. При этом одновременно удаляются влага, масло и другие газотворные загрязнения. Затем подогретая шихта постоянно опускается в область шахты, охватываемую верхним индуктором 3, где она подогревается до температуры плавления или может быть расплавлена в случае необходимости, например при пуске печи. Шихта, подогретая до температуры плавления, постепенно опускается в зону плавления А, где она плавится, находясь в твердо-жидком состоянии, что позволяет использовать эффект растворения твердой шихты в жидком расплаве.

По мере расплавления твердой шихты расплав переливается через отверстия 6 из зоны плавления Л в зону перегрева Б, где он перегревается, перемешивается, контролируется и доводится до заданного качественного состояния. При достижении жидким расплавом уровня сливного желоба 9 начинается непрерывный выпуск чугуна с заданной температурой, которая определяется в конечном счете соотношением размеров зоны плавления А и зоны перегрева Б, а также температурой подогрева шихты перед ее погружением (опусканием) в зону плавления А. Плавное регулирование температуры непрерывно выпускаемого расплава осушествляется посредством плавного регулирования мощности, подводимой к верхнему индуктору 3, и расхода газа, подводимого к газовым горелкам 13.

Предмет изобретения

Индукционная печь, состояш,ая из корпуса, шахты, расширяюш1ейся в нижней части, устройства для газового подогрева, установленного в верхней части шахты, индукторов для подогрева и плавления шихты, расположенных в средней и нижней частях шахты, желоба и летки, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества металла и достижения стабильности работы печи, в нижней расширенной части шахты установлена иерегородка, в верхней части которой, ниже уровня летки, выполнены отверстия.