Способ создания однонаправленной циркуляции расплава в тигле индукционной печи

(22) Заявлено 13.03.74 (21 20045с присоединением заявки(32) ПриоритетОпубликовано 25.01,75. Бюллетен Дата опубликования описания 05 4/22-2 Государственный комитет Совета Министров СССРпо делам изобретений 53) УД 669 187 25) Автор изобретени Френкел Заявит И СОБ СОЗДАНИЯ ОДНОНАПРАВЛЕННОЙ ЦИРК РАСПЛАВА В ТИГЛЕ ИНДУКЦИОННОЙ ПЕЧИ 54 ллурдвверх по ктромагИзобретение относится к области мета гии и касается вопросов плавки чугуна и ру гих металлов в индукционных печах.Известен способ перемешивания расплава, включающий раздельный подвод тока е секциям индуктора, при котором однонаправленная циркуляция расплава в однофазной индукционной тигельной печи создается путем сосредоточения линейной токовой нагрузки и его нижнего торца. Поскольку соотношение линейных токовых нагрузок нижней и верхней секций достигает при этом способе 5: 1 и более, электрический к.п.д. печей оказывается заниженным по сравнению с типовым способом создания циркуляции расплава путем симметричного распределения линейной токовой нагрузки по высоте индуктора печи, при котором циркуляция расплава имеет двухконтурный характер.Известен также способ перемешивания расплава в однофазной индукционной тигельной печи, при котором циркуляция расплава вниз по стенке тигля обеспечивается подводом к нижней секции индуктора тока, создающего линейную нагрузку, в 1 - 1,9 раза превышающую линейную токовую нагрузку в верхней секции индуктора. При таком же к.п.д. как в печах с равномерной линейной нагрузкой, способ обеспечивает повышение производительности печей за счет сокращения продолжительности металлургических операции но доводке химического состава расплава. Ограниченность этого ближайшего аналога заключается в том, что для создания однонаправлен ной циркуляции расплава используются главным образом силы, создаваемые осевой компонентной напряженности магнитного ноля на боковой поверхности расплава. Кроме того, он связан с применением дополнительных эле ментов для усиления асимметрии магнитногополя, заданной соотношением линейных токовых нагрузок в секциях индуктора или для создания этой асимметрии. Например, нижние магнитопроводы, удаленные от дна тигля на 15 0,15 - 0,25 или 0,010 - 0,040 долей диаметратигля, соответственно.Предлагаемый способ создания однонаправленной циркуляции расплава в тигле индукционной печи отличается тем, что для полу чения однонаправленной циркуляции при согласованной направленности отдельных локальных электромагнитных сил, максимальное значение радиальной составляющей напряженности магнитного поля у внешней поверх ности придонной зоны расплава поддерживают равным 0,4 - 2,5 максимума его осевой компоненты вдоль наружной границы расплавленного металла,В этом случае движению расплава30 стенке тигля также способствуют эле457738 Предмет изобретения Составитель П, Френкель Тсхрсд В. Рыбакова Корректор Н, Лебедева Редактор Л. Лашкова Заказ 400/13 Изд. Мо 299 Тираж 648 Подписное ЦНИИПИ Государственного. комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, Ж, Раугпская иаб., д. 4,5Типография, пр. Сапунова, 2 нитные силы, связанные с радиальными компонентами напряженности магнитного поля в придонной зоне расплава (или это движение возникает главным образом под действием последних). Этот фактор позволяет уменьшить предельное соотношение между линейными токовыми нагрузками в секциях индуктора, необходимо по известному способу с 1,9 до 1,4.Например, в тигле с конусностью не более 0,03,и сужающейся к геометрической оси донной частью, причем радиус кривизны был не менее 0,6, а осевая высота сужающегося участка тигля - 0,28 долей среднего диаметра тигля, соответственно, при отношении осевых размеров верхней и нижней секций индуктора (0,5 - 1,5): 1, а настилов тока в секциях (1,3 - 1,4): 1, соответственно, было получено однонаправленное движение - вверх по стенке тигля, охватывавшее порядка 96% общего объема расплава, Лишь в области зеркала, в зоне, прилегающей к геометрической оси тигля (центральная часть мениска) наблюдалась циркуляция обратного направления. Однако наличие этого дополнительного контура, не препятствует доступу к основному потоку со стороны зеркала расплава.По мере отбора из расплава порядка 40/о исходного, номинального для печи объема металла, характер движения расплава сохранялся таким же, как при исходном заполнении печи, Номинальный уровень расплава в долях от среднего диаметра тигля был равен 1,15. Остальные характерные размеры, отнесенные к той же величине, имели следующие значения:Диаметр индуктора 1,24Высота индуктора 1,45Верхний свес индуктора 0,26.Было отмечено, что максимумы осевой и радиальной составляющих напряженности магнитного поля у боковой поверхности тигля смещаются (по сравнению со случаем цилиндрического тигля и равномерной линейной нагрузки в индукторе),к верхней и донной частям расплава, соответственно. Максимум радиальной компоненты напряженности магнитного поля составлял 0,5 от максимума его осевой составляющей.В тигле, подобном описанному выше, наблюдалась однонаправленная циркуляция распла ва вверх по стенкам тигля в двухсекционноминдукторе с секциями равной высоты, включенными параллельно при соотношении настилов тока в секциях 1: 1.Индуктор имел боковой магнитопровод, Ха рактерные размеры индуктирующей системы вдолях от среднего диаметра тигля следующие:Диаметр индуктора 1,24 Высота индуктора 1,74 Высота расплава в тигле 1,57 15 Верхний свес индуктора 0,17Верхний свес боковогомагнитопровода под индуктором 0,1.При отклонениях уровня расплава в тигле 20 более чем на +.5% от указанного выше значения изменялся характер движения расплапа - из однонаправленного он становился двухконтурным. В других случаях верхний торец индуктора также устанавливался выше 25 зеркала расплава, нижний торец индукторабыл расположен ниже отметки расплава, а донная часть тигля сужалась к их геометрической оси, что касательная к образующей внутренней поверхности тигля в точке, отстоящей 30 от нижнего торца индуктора, на 0,1 - 0,3 диаметра тигля составляла с его осью угол в 2555. Способ создания однонаправленной циркуля 11 ии расплава в тигле индукционной печи,включающий раздельный подвод тока к секциям индуктора, отличающийся тем, что,с целью получения циркуляции расплава при4 О согласованной направленности отдельных локальных электромагнитных сил, максимальноезначение радиальной составляющей напряженности магнитного поля у внешней поверхности придонной зоны расплава поддержи 45 вают равным 0,4 - 2,5 максимума его осевойкомпоненты вдоль наружной границы рас-.плавленного металла,