Способ создания однонаправленной циркуляции расплава в тигле индукционной печи Советский патент 1975 года по МПК C21C5/52 

1

Изобретение относится к области металлургии и касается вопросов плавки чугуна и других металлов в индукционных печах.

Известен способ перемешивания расплава, включающий раздельный подвод тока к секциям индуктора, при котором однонаправленная циркуляция расплава в однофазной индyкдиioннoй тигельной печи создается путем сосредоточеБия линейной токовой нагрузки и его нижнего торца. Поскольку соотношение линейных токовых нагрузок нижней и верхней секций достигает при этом способе 5 : 1 и более, электрический к.п.д. печей оказывается заниженным по сравнению с типовым способом создания циркуляцви расплава путем симметричного распределения линейной токовой нагрузки по высоте индуктора печи, при котором циркуляция расплава имеет двухконтурный характер.

Известен также способ перемешивания расплава в однофазной индукционной тигельной печи, при котором циркуляция расплава вниз по стенке тигля обеспечивается цодводом к нижней секции индуктора тока, создающего линейную нагрузку, в 1-1,9 раза превышающую линейную токовую нагрузку в верхней секции индуктора. При таком же к.п.д. как в печах с равномерной линейной нагрузкой, способ обеспечивает повышение производительности печей за счет сокращения продолжительности металлургических операции по доводке химического состава расплава. Ограниченность этого ближайшего аналога заключается в том, что для создания однонаправлсиной циркуляции расплава используются главным образом силы, создаваемые осевой компонентной напряженности магнитпого ноля па боковой поверхности расплава. Кро.ме того, он связан с применением дополнительных элсментов для усиления асимметрии магнитного поля, заданной соотношением линейных токовых нагрузок в секциях индуктора или для создания этой аси1мметрии. Например, нижние магнитопроводы, удаленные от дна тигля на

0,15-0,25 или 0,010-0,040 долей диаметра тигля, соответственно.

Предлагаемый способ создания однонаправленной циркуляции расплава в тигле индукционной печи отличается тем, что для получения однонаправленной циркуляции при согласованной направленности отдельных локальных электромагнитных сил, максимальное значение радиальной составляющей напряженпости магнитного поля у внешней поверхности придонной зоны расплава поддерживают равным 0,4-2,5 максимума его осевой компоненты вдоль наружной границы расплавленного металла.

В этом случае движению расплава вверх по

стенке тигля также способствуют электромагиитные силы, связанные с радиальными компонентами напряженности магнитного поля в придонной зоне расплава (или это движение возникает главным образом под действием последних). Этот фактор позволяет уменьшить предельное соотношение между линейными токовьши нагрузкамл в секциях индуктора, необходимо по известному способу с 1,9 до 1,4.

Например, в тигле с конусностью не более 0,03 и сужаюшейся к геометрической оси донной частью, причем радиус кривизны был не менее 0,6, а осевая высота сужаюш,егося участка тигля - 0,28 долей среднего диа1метра тигля, соответственно, при отношении осевых размеров верхней и нижней секций индуктора (0,5-1,5) : 1, а настилов тока в секциях (1,3-1,4) : 1, соответственно, было получено однонаправленное движение - вверх по стенке тигля, охватывавшее порядка 96% общего объема расплава. Лишь в области зеркала, в зоне, прилегающей к геометрической оси тигля (центральная часть мениска) наблюдалась циркуляция обратного направления. Однако наличие этого дополнительного контура, не препятствует доступу к основному потоку со стороны зеркала расплава.

По мере отбора из расплава порядка 40% исходного, номинального для печи объема металла, характер движения расплава сохранялся таким же, как при исходном заполнении печи. Номинальный уровень расплава в долях от среднего диаметра тигля был равен 1,15. Остальные характерные размеры, отнесенные к той же величине, имели следующие значения:

Диаметр индуктора1,24

Высота индуктора1,45

Верхний свес индуктора 0,26. Было отмечено, что максимумы осевой и радиальной составляющих напряженности магнитного поля у боковой поверхности тигля смещаются (по сравнению со случаем цилиндрического тигля и равномерной линейной нагрузки в индукторе) к верхней и донной частям расплава, соответственно. Максимум радиальной компоненты напряженности магнитного поля составлял 0,5 от максимума его осевой составляющей.

В тигле, подобном описанному выще, наблюдалась однонаправленная циркуляция расплава вверх по стенкам тигля в двухсекционном индукторе с секциями равной высоты, включенными параллельно при соотношении настилов тока в секциях 1:1.

Индуктор имел боковой магнитопровод. Ха10 рактерные размеры индуктирующей системы в долях от среднего диаметра тигля следующие: Диаметр индуктора1,24

Высота индуктора1,74

Высота расплава в тигле 1,57 5Верхний свес индуктора0,17

Верхний свес бокового магнитопровода под индуктором0,1. При отклонениях уровня расплава в тигле 0 более чем на ±5% от указанного выше значения изменялся характер движения расплача - из однонаправленного он становился двухконтурным. В других случаях верхний торец индуктора также устанавливался выше 5 зеркала расплава, нижний торец индуктора был расположен ниже отметки расплава, а донная часть тигля сужалась к их геометрической оси, что касательная к образующей внутренней поверхности тигля в точке, отстоящей 0 от нижнего торца индуктора, на 0,1-0,3 диаметра тигля составляла с его осью угол в 25--55°.

Предмет изобретения

5 Способ создания однонаправленной циркуляции расплава в тигле индукционной печи, включающий раздельный подвод тока к секциям индуктора, отличающийся там, что, с целью получения циркуляции расплава при

0 согласованной направленности отдельных локальных электромагнитных сил, максимальное значение радиальной составляющей напряженности магнитного ноля у внешней поверхности придонной зоны расплава поддерживают равным 0,4-2,5 максимума его осевой компоненты вдоль наружной границы рас-, плавленного металла.