Индукционная плавильная печь Советский патент 1977 года по МПК F27B14/04 

1

Изобретение относится к технике индукционного нагрева, в частности к устройству индукционных плавильных иечей, нредназначеииых для цлавки стали или других металлов и сплавов, особенно сплавов, содержащих токсичные компоненты, например бериллий, фосфор, свинец, радиоактивные элемеиты и др.

Печи для плавки металлов, содержащих токс чные компоненты, должны иметь надежную защиту от аварийного выброса расплава из тигля. Тем самым предотвращается «заражение окружающей среды, в контакте с которой постоянно находится обслуживающий персонал.

Известные бессердечииковые индукционные плавильные печи имеют металлический каркас с установленным внутри индуктором и тиглем (1).

Недостатками известных печей являются: отсутствие надежной защиты от взрыва и выброса раплава при прорывах жидкого металла через поврежденную стенку тигля; громоздкость конструкции печей (разлив раснлавленного металла требует подъема и опрокидывания всей иечи вместе с токоподводящими кабелями и водоохлалсдающими щлангами); сложность ремонта печей (ремонт тиглей связан с необходимостью демонтажа цечи или индуктора вместе с изнощеииым тиглем); удаление изнои1енного тигля и подготовка к установке нового является трудоемкой операцией. Если в футеровке в процессе работы накопились токсичные компоненты, требуются специальные .меры для защпты ремонтного иерсонала.

Известная индукционная плавильная печь 2 состоит из рамы, в которой установлен индуктор, намотанный, в свою очередь, на металлический, разрезанный но образующе цилиндр, внутрн которого набивается и формуется тигель.

Металлический, разрезанный ио образующс цилиидр выиолияет роль одновиткового индуктора н одновитковой вторичиой обмотки траисформатора, в котором иервичной обмоткой служит иид)ктор печи.

Токопроводы, соединяющие печь, конденсаторная батарея и источник иитания требуют водоохлаждеиия. К тому же гибкие токоподводы вносят доиолнительные noTcpi электроэнергии, что снижает КПД установки в целом.

Слив расплавленного металла производится наклоном всей иечи.

Для замены изиошенного тигля необходимо разрушение его и набивка нового тигля непосредственно в печп.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков, обесиечение безонасности прп плавке металлов и силавов, содержащнх токсичные компоненты, и повышение КПД установки. Указанная цель достигается тем, что в предлагаемой индукционной плавильной печи индуктор выполнен в виде трансформатора, первичная обмотка которого устанавливается неподвижно, а вторичная обмотка, выполненная в виде металлического, разрезанного по образующей цилиндра с набитым в нем тиглем, устапавливается концентрично внутри индуктора К) на время плавки. После расплавления металла цилиндр с тиглем вынимается из индуктора. Вынутый из индуктора цилиндр с тиглем, в котором находится л идкии металл, при разливке опрокидывается с помощью механизма. 15 Индукционная плавильная печь может иметь несколько сменных металлических цилиндров с тиглями, заранее набитыми и высущенными. Металлический цилиндр, в котором сформироваи тигель, обеспечивает защиту от взрыва и 20 выброса расплава при повреждении стенок тигля, так как жидкий металл, проникший через стенку тигля, вступая в контакт с охлаждаемым металлическим цилиндром, «замораживается. Ремонтные работы, связанные с удалением изношенного тигля из металлического цилиндра и набивкой в нем нового, можно произвбдить в специальных боксах. Размеры индуктора по высоте могут быть в зо 2-3 раза меньше высоты цилиндра с тиглем, так как цилиндр, являясь вторичным витком трансформатора, обеспечивает распределение тока по всей внутренней поверхности, что обеспечивает прогрев шихты, находящейся в тигле. з5 Индуктор в форме многослойной низкой кагущки, высота которой составляет 1/2-1/3 от высоты вторичной обмотки, можно установить в нище пола производственного помещения или в нижней части рамы плавильной печи. Неподвил{ный индуктор способствует повышению КПД тем, что дает возможность устанавливать магнитоироводы, экраны и другие устройства, обеспечивающие концентрацию магнитного лоля вокруг металлического ци- 45 линдра с тиглем, не утялселяя подвижных узлов печи.Повыщению КПД способствует также стационарный подвод питания к индуктору токопроводами, пролол енными с учетом мииимальных. потерь высокочастотной энергии. Это, 5Э в свою очередь, позволяет вести работу печи с большой удельной объемной мощностью, сократить время плавок, уменьшить потери энергии излучением. На фиг. 1 изображена предлагаемая индук- 55 ционная плавильная печь для металлов и сплавов, содержащих токсичные компоненты, общий вид; на фиг. 2 - схема циркуляции токов в металлическом цилиндре, являющемся вторичной обмоткой трансформатора. Печь включает индуктор 1, установленный неподвил но, токоподводящие щины 2, водяные шланги 3, разомкнутый металлический цишидр 4 с собственно тиглем 5. Цилиндр имеет две пары цапф 6 и 7. Цапфы 6 ложатся на 65 40 00 оиоры 8, устанавливая и удерживая цилиндр с тиглем концентрично в индукторе. Цапфы 7 размещаются в пазах стойки 9 и обеспечивают опрокидывание цилиндра с тиглем после выхода его из инд)ктора 1. В верхней части стоек 9 имеется замок 10, замыкающий пазы стоек. Печь работает следующим образом. Перед плавкой в индуктор 1 опускается металлический цилиндр 4 с тиглем 5. Цапфы 7 в это время вводятся в пазы стойки 9 через открытый замок 10. Цилиндр с тиглем опускают до тех иор, пока цапфы 6 не лягут на оио ры 8. В этом положении нижняя часть цилиндра с тиглем на 1/2-1/3 своей высоты опущена в индуктор и устаповлена в нем концентрично. В тигель 5 загружается щихта. После подачи охлаждающей воды в индуктор по шлангам 3 подключается питание к индуктору 1 через шины 2. Цилиндр 4 относительно шихты выиолняет роль одновиткового индуктора, а относительно иидуктора 1 является одновитковой вторичной обмоткой трансформатора. Причем вторичной обмоткой служит наружная его поверхность, а внутренняя - индуктором. По наружной поверхности (фиг. 2j разомкнутого металлического цилиндра 4, вставленного в индуктор 1, течет переменный ток. Паиравление тока противоположно току, протекающему по обмотке индуктора 1. Ток, текущий по наружной поверхпости цилиндра 4 через поверхности его разреза, течет и по внутренней поверхности этого же цилиндра, разогревая шихту в тигле, сформированном внутри цилиндра, до плавления. Разливка металла ироизводится следующим образом. Цилиндр 4 с иомощью подъемного механизма на цапфах 6 поднимается вверх до выхода из индуктора 1. Дальнейший подъем цилиндра с тиглем приводит к его наклону. С увеличением высоты подъема цилиндра с тиглем наклон увеличивается, и металл сливается. После проведения серии плавок цилиндр 4 с изношенным тиглем снимается и направляется иа ремонт. Для продолжения плавок на его место ставится новый цилиндр с набитым и высушенным тиглем. Сменные металлические цилиндры позволяют производить набивку, сушку и спекание тиглей на специальном участке, что способствует быстрой и безопасной замене износпвшихся тиглей па новые, сокращается время ремонтных простоев печи па 70-80%. Полиостью исключаются аварии при прорывах жидкого металла через трещины в стенках В условиях мелкосерийного производства смеииые тигли различных химсоста вов позволяют обходиться одной печью для плавки различпых металлов и сплавов. Облегченпый подвижный узел печи позволяет обходиться менее мощными подъемными механизмами. Экономический эффект от внедрения одной предлагаемой плавильной печи составит