Индукционное устройство для нагрева и перемешивания жидких металлов Советский патент 1979 года по МПК H02N4/20 

(54) ИНДУКЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ Н.ЛГРЕВА И ПЕРЕМЕШИВАНИЯ ЖИДКИХ МЕТАЛЛОВ

I

Изобретение относится -к электротер.мии и предназначено, в частности для нагрева и перемешивания свинца при его рафинировании в котлах.

В HaCTOHHiee время рафинировочные котлы с жидким металлом обогреваются электрическими спиралями, которые располагаются на внутренней поверхности топки, в которую устанавливается котел 1.

Однако это устройство характеризуется быстрым выходом котлов из строя из-за разрушений стенки котла, связанных с термическими перенапряжениями при подаче тепла через стенку и большими потерями энергии в окружающую среду из-за высокой температуры греющих спиралей (1200°С).

Эти недостатки устраняются при использовании погружных индукционных установок, от которых наводится индукционный ток непосредственно в жидком .металле, и электрическая энергия преобразуется в тепловую

объемно в самом жидком металле, разогревая его.

Известно также устройство для нагрева и перемешивания жидких металлов, содержащее шихтованную магнитную систему

с обмотка.ми, полюсные наконечники которой образуют канал. При включс1П1и обмотки в электросеть в канале соз.чается переменное магнитное иоле, которое наводит переменные электрические токи, замыкающиеся по жидкому металлу, окружающему ио.чюсные наконечники, эти токи нагревают жидкий металл. При взаимодействии тока с магнитным полем создаются объемные электромагнитные силы, выталкивающие жидкий металл из канала и приводяихие к его циркуляции 2.

Известное устройство имеет следующие недостатки: недостаточно эффективное объемное перемешивание, так как канал является плоским и циркуляция жидкопо метал.ча организуется в плоскости; большой расход активны.ч материалов на изготовление, так как на фазу приходится два стержня и два полюсных наконечника и поле в канале создается одной фазной обмоткой; вносит асимметрию в нагрузку на фазы электросети питания, так как устройство является однофаз ны.м.

Цель изобретения - повышение техникоэкономической эффективности.

Это достигается тем, что полюсные наконечники расположены так, что их продольные оси в поперечном сечении являются вершинами равностороннего треугольника, а поверхности полюсных наконечников, образующие канал, выполнены в форме двугранных углов по 120°. Такое исполнение устройства обеспечивает эффективную циркуляцию металла в трех плоскостях, сдвинутых в пространстве на 120°; на фазу в этом случае приходится по одному стержню и полюсному наконечнику, что снижает расход электротехнической стали на изготовление магнитной системы, поле в каждой из зон канала создается в каждый момент времени намагничивающими силами обмоток двух фаз, что снижает расход проводниковой меди; симметричная конструкция трехфазного устройства обеспечивает симметричность нагрузки на фазы электросети питания.

На чертеже изображено предлагаемое устройство, общий вид.

Устройство для нагрева и перемешивания жидких металлов имеет шихтованную магнитную систему , состоящую из трех стержней 2, с одного торца устройства зашунтированных ярмом 3, а с другого - три полюсных наконечника 4. На стержни 2 нанизаны катушечнрз1е обмотки 5. Нолюсные наконечники 4 образуют канал 6, который заполняется жидким металлом. Полюсные наконечники расположены относительно друг друга так, что их продольные оси в поперечном сечении являются вершинами равностороннего треугольника, а поверхности полюсных наконечников, образующие канал, выполнены в форме двугранных углов по 120°. Нолюсные наконечники 4 одеты в теплоизоляционные рубашки, предотврашаюш,ие также проникновение жидкого металла в цп-1хтованную магнитную систему 1.

Устройство работает следующим образом. Его опускают в ванну с жидким металлом так, чтобы полюсные наконечники 4, одетые в теплоизоляцию, погрузились в жидкий металл, а стержни 2 с расположенны.ми на них обмотками 5 и ярма 3 находились выше зеркала жидкого металла. Нри включении обмоток 5 в трехфазную электросеть по ним потекут переменные токи и в магнитной системе 1 наведутся переменные магнитные потоки, а в канале 6 между полюсными наконечниками 4 - ма г нитные пульсирующие поля плотноетью В, которые наведут в жидком металле переменные электрические

токи плотностью J, замыкающиеся вокруг полюсных наконечников. Эти токи нагревают жидкий металл в ванне до требуемой температуры; взаимодействие электрического тока плотностью с индукцией В приводит к появлению электродинамических сил объемной плотностью Т j X В. Эта сила выталкивает нагретый жидкий металл из канала, и в ванне организуется конвективное движение в трех плоскостях, сдвинутых относительно друг друга в пространстве на 120°, за счет которого происходит перемешивание жидкого металла в ванне, выравниваются температуры по объему, интенсифицируются процессы рафинирования.

Исполнение магнитной системы таким образом, что продольные оси полюсных наконечников в поперечном сечении являются вершинами равностороннего треугольника, а поверхности полюсных наконечников, образующие канал, выполнены в форме двугранных углов по 120°, приводит к фор.мированию трехфазного канала в форме призмы с направляющей в виде трехлучевой звезды, что создает циркуляцию жидкого металла в ванне в трех плоскостях, сдвинутых относительно друг друга в пространстве на 120° и обеспечивает эффективное объемное перемешивание жидкого металла.

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Берте К. А. Электромагнитная разливка и обработка жидкого металла. М., «Металлургия, 1967, с. 24.