Индукционная печь для плавки окислов Советский патент 1977 года по МПК F27B14/00 

(54) ИНДУКЦИОННАЯ ПЕЧЬ ДЛЯ ПЛАВКИ ОКИСЛОВ

1

Изобретение относится к электропечестроению, и может использоваться при создании высокочастотных индукционных устновок для плавки окислов в холодных тиглях, которые все шире используются при производстве плавленых огнеупорных материалов.

Известны индукционные плавильные печи с холодными тиглями для переработки окисных порошков в кристаллический матери ал, например, при плавке на блок или для выращивания монокристаллов 1. Однако эти печи имеют малую производительность, обусловленную периодичностью процесса плавки в тигле с глухим дном.

Известна индукционная печь с холодным тиглем для непрерывного процесса плавки и затвердевания электроплавленных огнеупоров содержащая бункер для порошковой шихты, высокочастотный индуктор для нагрева и водоохлаждаемый тигель с подвижным опускающимся дном 2 .

Печь работает следующим образом.

Порошковая шихта поступает из бункера на поверхность расплава в тигель, где она

плавится. Одновременно подвижное дно тигля опускается, вытягивая из тигля кристаллизующийся слиток. При условии равенства скоростей плавления шихты и кристаллизации расплава, процесс продолжается до тех пор, пока слиток не достигнет размеров, определяемых ходом дна. Затем слиток изымается из установки, а дно поднимается вверх, и процесс повторяется.

Такая индукционная печь работает без перебоев, если используется шихта, которая не спекается прежде, чем начнет плавиться, например крупнозернистая шихта.

Если шихта окисного материала имеет повышенную склонность к спеканию, например, мелкодисперсная шихта или шихта, имеющая в своем составе легкоплавкие компоненты, т над расплавом, в так называемой колошниковой зоне, образуется твердый и прочный свод, препятствующий сходу шихты по -шахте тигля в расплав. Нарушается равенство скоростей плавления шихты и кристаллизации расплава. Последний процесс преобладает над первым, расплав может быстро исчезнуть, что равносильно прекращению наг- рева, так как при плавке окислов энергия высокочастотного электромагнитного поля выделяется только в электропроводной жидкой фазе. Кроме того, при плавке в такой индукционной печи окислов высшей огнеупорности например, окиси циркония, окиси магния и других, если поверхность расплава остает ся открытой и излучение не экранируется шихтой в колошниковой зоне, то в силу зна чительных тепловых потерь на поверхности расплава образуются настыли (корки застывшего расплава), которые также препятст вуют сходу шихты в расплав и могут служи причиной прекрашения плавки, Цель изобретения - исключение перебоев в поступлении шихты в расплав и обеспечение условий непрерывного процесса плавки шихтовых материалов, склонных к спеканию и образованию в шахте тигля сводов и настылей. Это достигается тем, что в известной индукционной печи с холодным тиглем для плавки окислов, имеюшей бункер для шихты плавильный индуктор и водоохлаждаемый тигель с подвижным дном между бункером и тиглем, дополнительно размещается ручная или механическая шуровка, представляюш,ая собой водоохлаждаемую трубу мз немагнитного металла с хорошей теплопроводностью (например из меди). Шуровка имеет возможность совершать рабочие движения с помошью ручного или механизированного привода. Внутренняя полость трубы служит каналом для подачи шихты из бункера в расшшв. Этот способ пода чи шихты существенно рациональнее подачи шихты на свод под шуровку, так как порция шихты вводится непосредственно в расплав через созданный прокол и при этом не спекается, вследствие охлажления стенками шу ровки. Шуровка выполнена водоохлаждаемой и из металла с хорошей теплопроводностью для исключения возможных загрязнений расплава материалом шуровки при их соприкосновениях. Шуровка выполнена из немагнитного металла с хорошей электропроводностью для снижения мощности, выделяющейся в шуровке от индукцированных токов в электромагнитном поле индуктора. Индукционная печь с холодным тиглем и с предлагаемой шуровкой является устрой ством с иным распределением электрическо потенциала, чем печь без шуровки. Если металлическая шуровка имеет потенциал земли, например, будучи электрически соединенной с корпусом или станиной печи ченкческие возможности индукционных установок рез крепления или механизм привода, то при подведении шуровки к расплаву возможно возникновение высокочастотного электрического разряда (дуги). Возникший разряд разрастается в электрический пробой зазоров между тиглем и индуктором или между витками индуктора. Это является аварийной ситуацией и требует выключения нагрева. Для исключения в предлагаемой индукционной печи электрических разрядов между шуровкой и расплавом, а также между шуровкой и холодным тиглем в предлагаемой индукционной печи с холодным тиглем и водоохлаждаемой шуровкой, шуровка электрически изолирована от корпуса индукционной печи и от холодного тигля. Начертеже изображена предлагаемая индукционная печь с механической шуровкой, общий вид в сечении. Печь имеет бункер 1, шуровку 2, индуктор 3, холодный тигль 4 с подвижным опускающимся дном 5. Стрелками показан подвод и слив охлаждающей воды. Наплавляемый слиток заштрихован двойной штриховкой. Устройство работает следующим, образом. Если спека шихты или настылей на поверхности расплава 6 не образуется, то шуровка 2 служит лишь шихтопроводом от бункера 1 к тиглю 4. При этом она либо неподвижна и находится в верхнем положении (на чертеже изображено пунктиром), либо с помошью электромеханического (пневматического или иного) привода 7 совершает короткие возвратно-поступательные движения вдоль вертикальной оси для лучшего прохождения шихты по каналу 8. Если над расплавом 6 образовался спекшийся свод 9 или возникли настыли 10, то механизм привода 7 придает шуровке 2 полный рабочий ход, в результате которого она прокалывает свод 9, и шихта по каналу 8 поступает непосредственно в расплав 6. Частота проколов зависит от требуемой скорости плавки. Для того, чтобы обеспечить проколы свода не только на оси тигля, но и в любой точке, шуровка 2 и привод ее 7 имеют возможность перемещения в горизонтальной плоскости по двум координатам. С этой целью механизм, привода и шуровка смонтированы на горизонтальной платформе 11, имеющей механизм перемещения (на чертеже не показан). Электрическая изоляция шуровки от тигля и корпуса печи осуществляется изоляцией подвижной платформы 11 от несущего корпуса (каркаса печи ) 12 с помощью изолирующих прокладок 13, а также резиновыми буферами 14, Предлагаемое изобретение расширяет тех