Индукционная канальная печь Советский патент 1980 года по МПК H05B6/20 

Изобретение относится к электротехнике, в частности, к плавильным печам канального типа, в которых нагрев металла осуществляется индукционным методом. Известны конструкции индукционных печей, имеющих ванну для плавления ме талла, индукционный канал, расположенн вокруг индуктора с магнитопроводом, в которых, с целью интенсификации тепло массообмена между канальной частью и ванной печи, создано однонаправленное (сквозное) движение жидкого металла в каналах. В этих печах указанное движение воз никает либо за счет изменения формы (геометрии) каналов , либо за счет установки дополнительньрс электромагнитных систем . 2 . Если в первом случае, как правило, удается получить достаточную скорость направленного движения металла в кана лах, то недостаток последних связан с дополнительными затратами, которые необходимы для создания таких систем. Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является печь, содержащая корпус, внутри котсчэого размещена ванна для плавления металла и индукционный канал, обхватывающий горизонтально установленный индуктор с магнитопр оводом, устья индукционного канала связаны соединительным каналом, в котором уста новлена изоляциотшая перегородка 3j . Однако низкий тепломассообмен в таких печах между индукцисяшыми каналами н ванной печи приводит к перегреву ее канальной части. Для интенсификации тепломассообмена в печи перегородка примьвсает к поду ванны и вьтолнена в форме треугольника, два угла которого сопряжены с устьями индукционного канала, причем один из них тупой и составляет 13О-150, а третий угол обращен в сторону ванны, толщина перегородки составляет 1:1,2 3.7 от ширины индукцнониого канала, а ео высота - не менее 3:5 от глубины проникновения тока в металл. Кроме того, одна из граней перегородки, образующая тупой угол и обращ ная к индукционному каналу, вьтоянена из ферромагнитного материала. На фиг. 1, изображена предлагаемая печь, общий вид; на фиг, 2 дан разрез А-А на фиг. 1; на фш, 3, 4 и 5 показаны индуцированные в жидком металле токи и элект)одинамичёскйй1 усилия, возникающие в месте изгиба этих токов Индукционная печь состоит из корпуса 1, внутри которого футеровка 2 обра зует ванну 3 для плавления металла и индукционный канал 4, расположенный вокруг индуктора 5 с магнитопроводом 6. Устья индукционного канала связаны открытым в направлении ванны соединительным каналом 7, внутри которого (н его дне) размещена изоляционная перегородка 8, Эта перегородка выполнена форме треугольника и таким образом, что ее два угла сопрягаются с устьям индукционного канала, otiw. из которых (см, угол oi на фиг. 1) тупой, а третий обращен в ванну. Ширина перегород ки Ьл равна 1:1,2 щирины индукционног канала Ьл. т. е. размера канала, пара- ллельного оси индуктора. Ширина соединительного канала Ь при этом больше ширины перегородки (см. фиг. 2). Грань треугольной перегородки, которая омыва ется металлом и образует угол CJ6 , мо жет выполняться из ферромагнитного материала. Для этого в перегородке 8 размещается ферромагннтный сердечник 9 (см. фиг. 3). ПгПри питании индуктора 5 от сети пе ременного напряжения в инд -кционном канале 4 индукцируется ток 3 , условно показанный на фиг. 3, 4 и 5 сплошным линиями со стрелками. Как видно из этих фигур, перегородка 8 разделяет этот ток на вькоде из правого устья индукционного канала на две части и одновременно меняет его направление. Направление тока в районе левого устья практически остается таким, как ив отсутствие перегородки. Появление в районе правого устья изгибов тока при водит к возникновению в этом месте электродинамических усилий i , анало- гичньЕХ усилиям, возникающим в криволинейных проводниках с током. Эпюра распределения этих усилий показана на фиг. 5, (равнодействующая их направлен 4 Bnofix, т. о, вдоль га1Пукцио(О1ого канала ). Под действием этих сил возникает течение (о/тонаправленное движение) металла, условно показанное на-фиг. 1 стрелками. Как показали исследо з,аиия, выполненные на физической модели такой печи, максимальная скорость металла в канале достигается в том случае, когда ширина перегородки составляет 1:1,2 ширины индукционного канала, а угол об равен 130-150f Для получения максимальной скорости необходимо также чтобы высота перегородки (размер h на фиг. 1) была не менее 3:5 глубин проникновения электромагнитной волны в металл. В этом случае практически весь ток U огибает перегородку с ее двух боковых сторон, как показано на чертеже. Если высота перегородки меньше указанной величины, часть тока D огибает перегороЯ1 у сверху, и,-таким образом, эта часть практическги не участвует в создании однонаправленного движения металла. В случае плавления металлов или сплавов температура разливки которых ниже точки Кюри, возможно дополнительное увеличение расхода жидкого металла в канале за счет установки ферромагнитного сердечника 9. Как показьтают опыты, электродинамические усилия, создающие однонаправленное движение в ка-, нале, увеличиваются при этом на 30-50% по сравнению со случаем, когда сердечник 9 отсутствует. Выполнение изоляционной перегородки, расположенной в соединительном канале, треугольной формы, причем один из выПойнен обращенным в ванну, а два других сопряжены с устьями индукционного канала, позволяет создать однонаправленное движение жидкого металла в индукционном канале, т. е, интенсифицировать тепломассообмен между ка-i нальной частью, где выделяется основное количество тепла, и ванной печи, Это приводит к уменьшению разности температур между каналом и ванной печи, что позволяет увеличить единичную моишость следовательно, производительность печи. Снижение температуры жидкого металла в канальной части позволяет также увеличить надежность и стойкость (ресурс работы) индукционной печи, а также за счет снижения тепловых потерь в окружающую среду увеличить ее КПД, т. е. снизить затраты электроэнергии на тонну выплавляемого металла. 576 t) op мула изобретения 1. Индукционная канальная печь, содержашая корпус, внутри которого раз метена ванна пля плавления металла и индукционный канал, обхватывающий горизонтально установленный индуктор с магнитопроводом, устья индукционного канала связаны соединительным каналом в котором установлена изоляционная нерегородка, отличающаяся тем что, с целью интенсификации тепломассообмена в печи, перегородка примыкает к поду ванны и вьтолнена в форме треугол ника, два угла которого сопряжены с устьями индукционного канала, причем один из них тупой и составляет ISOISO, а третий угол обращен в сторону ванны, толщина перегородки составляет 1:1,2 от ширины индукционного канала, а ее высота не менее 3:5 от г глубины проникновения тока в металл. 2.Печь по п. 1,отл и чающаяся тем, что одна из граней перегородки, образующая тупой угол и обращенная к индукционному каналу, выполнена из ферромагнитного материала. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе :i. Патент США № 232692, кл. 13-29, 1943, . 2,Патент США № 3363044, кл. 13-29, 197О. 3,Патент США № 2342617, кл. 13-29, 1944 (прототип).

В