Устройство для плавки металла во взвешенном состоянии Советский патент 1979 года по МПК H05B5/08 

1

Изобретение относится к области индукционного нагрева и может найти широкое применение для бестигельной плавки электропроводящих материалов при получении, рафинировании и обработке металлов и их сплавов электротермическим способом в любой атмосфере, особенно в тех случаях, когда недопустимо даже незначительное загрязнение расплава материалом тигля. Возможно также использование изобретения для создания безфрикционных подвесов в приборах и устройствах точной механики.

Известны индукторы для индукционной плавки в электромагнитном тигле, состоящее из двух катущек (секций), расположенных коаксиально друг над другом с центральным положением левитируемой капли расплава в системе.

Для создания обжимающего садку электромагнитного поля применяют последовательное и параллельное включение секций к источнику тока высокой частоты. Это позволяет стабилизировать расплав и предотвратить его расплескивание во время плавки, но при этом невозможно избежать потенциальных ям и щелей, где расплав удерживается только за счет сил поверхностного натяжения, наличие которых определяет вес плавок.

Недостатком аналогов является наличие потенциальных ям и щелей, ведущее к значительному уменьщению веса плавок. Известно также устройство для плавки

металлов во взвешенном состоянии, которое наиболее близко к предлагаемому по технической сущности.

Устройство содержит два электрически связанных коробообразных металлических

элемента, установленных соосно открытыми частями, навстречу друг другу, по вертикальной оси которых установлен электрически связанный с ним водоохлаждаемый проводник. Недостатком прототипа является низкий КПД, обусловленный большими потерями в устройствах присоединения индуктора к источнику тока (подводящих шинах и местах их соединения с источником и индуктором), так как в них течет

ток, равный току вертикального проводника. Кроме того, поле токов подводящих шин искажает симметричность поля в области расплава, что приводит к образованию областей, где электромагнитные силы

воздействия на расплав уменьшены, и он не расплескивается лишь благодаря силам поверхностного натяжения.

Делью изобретения является увеличение КПД устройства. Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено

индуктирующим витком, выполненным в виде тороидального магнитопровода с обмоткой, установленного внутри верхнего металлического элемента коаксиально с проводником и теплоизоляцией, отделяющей виток от полости нижнего элемента.

Присоединение вертикального проводника к верхней поверхности необходимо для получения симметричного поля в области расплава, что дает возможность донолнительно увеличить вес плавок.

На чертеже показан один из вариантов устройства для плавки во взвещенном состоянии.

Вертикально и соосно расноложенные электропроводящие элементы 1 и 2 соединены собой по фланцам при помощи сжимающей петли 3 и вертикальный полый проводник 4 со штуцерами 5 и 6, прикрепленный к нижней поверхности при помощи гайки 7, навинчиваемой на штуцер 5. Проводник 4 соединяется с верхней поверхностью при помощи сварки. В верхней полости, образованной вертикальным проводником и поверхностью элемента 2, расположен магнитопровод 8 тороидальной формы с обмоткой 9, которая теплоизолируется от тороидальной полости расплава 10 при помощи слоя теплоизоляционного материала 11, прикрепленного к верхней поверхности по своему периметру.

Устройство работает следующим образом.

В обмотке 9 протекает переменный ток от внешнего источника, который возбуждает переменный магнитный поток в тороидальном магнитопроводе. Переменный магнитный поток сердечника наводит ЭДС в витке, образованном электропроводящими элементами 1, 2 И проводником 4, при этом Ё витке протекает ток, который возбуждает переменное электромагнитное поле в области расположения тороидального расплава 10, которое греет его индукционным способом и поддерживает во взвешенном состоянии. При этом слой теплоизоляционного материала 11 предохраняет обмотку 9 от температурного воздействия расплава. Проводник 4 охлаждается через штуцеры 5, 6 охлаждающей жидкостью.

Предлагаемое устройство подключается непосредственно к генератору тока высокой частоты и токи подводящих шин значительно уменьшены. Это позволяет повысить КПД устройства для плавки металлов во взвешенном состоянии. Кроме того, предлагаемая конструкция создает электромагнитное поле, которое принципиально осесимметрично в полости расплава.

Формула изобретения

Устройство для плавки металла во взвешенном состоянии, содержащее два электрически связанных коробообразных металлических элемента, установленных соосно открытыми частями навстречу друг другу, по вертикальной оси которых установлен электрически связанный с ними водоохлаждаемый проводник, отличающееся тем, что, с целью повышения КПД, устройство снабжено индуктирующим витком, выполненным в виде тороидального магнитопровода с обмоткой, установленным внутри верхнего металлического элемента коаксиально с проводником, и теплоизоляцией, отделяющей виток от полости нижнего элемента.