Индукционная канальная печь Советский патент 1980 года по МПК H05B6/20 F27D11/06 

1

Изобретение относится к электротехнике, в частности к индукционным канальным печам, в которых нагрев металла происходит в канале, расположенном вокруг индуктора с железным сердечником.

Существенно повысить единичную мощность, производительность, ресурс работы, а также улучшить другие показатели канальных печей возможно за счет интенсификации процессов тепло-массообмена между канальной частью и ванной печи, что может быть осуществлено путем создания сквозного (однонаправленного) движения жидкого металла в индукционных каналах.

Известны индукционные канальные печи, содержащие ванну для плавления металла, индуктор с железным сердечником и индукционные каналы, в которых указанное движение создается за счет либо несимметричной формы самих каналов (расширяющиеся каналы), либо несимметричного расположения их относительно индуктора I, Такое выполнение каналов приводит к появлению составляющей электродинамических усилий, направленной вдоль индукционных каналов, под действием которой и возникает указанное движение. Проведенные экспериментальные исследования на различных моделях этих печей показывают, что они имеют невысокую скорость однонаправленного движения, что обусловлено малым значением сил, которые его возбуждают. 5 Наиболее близкой к изобретению является индукционная канальная печь, содержащая корпус, в котором размещены ванна для плавления металла и расположенный под ванной по меньшей мере один индукционный канал, охватывающий горизонтально установленный индуктор с сердечником, устья индукционного канала связаны соединительным каналом, имеющим два участка, один из которых, расположенный у одного ycтьяJ выполнен открытым в направлении ванны, а второй, расположенный у другого устья, -

закрытым 2.

Недостатками такой печи являются низкий тепло-массообмен из-за недостаточной скорости однонаправленного движения жидкого металла, а также сложность конструкции, требующей изготовления отдельных элементов (вставок, трубок) и закрепления их в соединительном канале.

Цель изобретения - устранение указанных недостатков. Это лостигпется тем, что li предлагаемой печи закрытый участок соединительного канала вьиюлнеи из двух горизонтальных петвей, симметричных относительно соединяющей их одной вертикальной ветви. При двухфазном выполнении с двумя индукционными каналами открытые устья обоих каналов совмещены, а при трехфазном выполнении печь дополнительно снабжена третьим индукционным каналом, закрытое устье которого совмещено с одним из закрытых устьев двух других индукционных каналов. На фиг. 1 изображена предлагаемая печь, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А фиг. 1; на фиг. 3 - канальная часть однофазной печи; на фиг. 4 и 5 - каналы для двух-и трехфазных печей соответственно. Индукционная канальная печь состоит из корпуса 1, внутри которого футеровка 2 образует ванну 3 и индукционный канал 4, расположенный вокруг индуктора 5 с железным сердечником (магнитопроводом) 6. Устья индукционного канала связаны соединительным каналом, который имеет два участка. Участок 7, примыкающий к одному из устьев индукционного канала (левому на фиг. 1 и 3), выполнен открытым в направлении ванны, а другой участок представляет собой два горизонтальных канала 8, соединяющих участок 7 с боковыми, перпендикулярными оси индуктора стенками второго (правого) устья. Оба устья индукционного канала выходят в ванну печи. Электри-ческий ток J, протекающий в индукционном канале 4, в устье, к которому примыкают каналы-тоководы 8, разветвляется на две части, изгибаясь в двух плоскостях, как показано на фиг. 3. Наличие в индукционном канале изгибов тока приводит к появлению в не.м электродинамических усилий, аналогичных усилиям, возникающим в криволинейных проводниках с током. На фиг. 3 показана эпюра распределения усилий f, равнодействующая которых, как видно, направлена вверх, т.е. вдоль индукционного канала. Под действием этой силы в канале возникает движение металла, направление которого показано на фиг. 1 стрелками. Полученное таким образом движение металла в каналах существенно усиливает тепло-массообмен в печи, что приводит к снижению разности температур между канальной частью, в которой выделяется основная часть Джоулева тепла, и ванной печи. Данная конструкция позволяет использовать ее как для однофазных, так и для двух-и трехфазных индукционных печей, канальные части которых представлены на фиг. 4 и 5. Двухфазные печи, т.е. печи, имеющие два канала, каждый из которых расположен вокруг своего индуктора (сдвоенные индукционные единицы), выполнены таким образом, что открытые устья обоих каналов совмещены. При трехфазном выполнении печи (три индукционных канала), два соседних канала выполнены также, как и в двухфазной печи, а закрытое устье третьего канала совмещено с аналогичным устьем одного из первых двух каналов. Стрелками на фиг. 4 и 5 показано направление движения жидкого металла. Выполнение закрытого в направлении ванны участка соединительного канала в виде двух каналов-тоководов, входящих в обе боковые, перпендикулярные оси индуктора стенки одного из устьев индукционного канала, позволяет за счет наличия изгибов (в двух плоскостях) электрического тока увеличить скорость однонаправленного движения жидкого металла в канале, т.е. интенсифицировать тепло-массообмен в печи. Это дает возможность увеличить единичную мощность, производительность, КПД, а также повысить стойкость (ресурс работы) и надежность индукционных плавильных печей канального типа. Отсутствие элементов, которые необ.чодимо изготавливать отдельно и фиксировать в соединительном канале (на дне ванны), позволяет упростить конструкцию и технологию изготовления (монтажа) печи. Необходимая форма канальной части предлагаемой печи может быть получена с помощью щаблона, повторяющего фор.му ее канальной части. Формула изобретения 1. Индукционная канальная печь, содержащая корпус, в котором размещены ванна для плавления металла и расположенный под ванной по меньщей мере один индукционный канал, охватывающий горизонтально установленный индуктор с сердечником, устья индукционного канала связаны соединительным каналом, имеющим два участка, один из которь х, расположенный у одного устья, выполнен открытым в направлении ванны, а второй, расположенный у другого устья, - закрытым, отличающаяся тем, что, с целью интенсификации тепло-массообмена в печи и упрощения ее конструкции, закрытый участок соединительного канала выполнен из двух горизонтальных ветвей, симметричных относительно соединяющей их одной вертикальной ветви. 2. Печь по п. 1, отличающаяся тем, что при двухфазном выполнении с двумя индукционными каналами открытые устья обоих каналов совмещены. 3. Печь по п. 1-2, отличающаяся тем, что при трехфазном выполнении она дополнительно снабжена третьим индукционным каналом, закрытое устье которого совмещено с одним из закрытых устьев двух других индукционных каналов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 2320692. кл. 13-29, 1943. 2.Патент США № 2539800, кл. 13-29, 1951. 5-В

Ы

Щ

-И

-1ч

. ///л

7

щЧ-1В(риг.1

сраг.Ъ