Электропечь для плавки металлов

Изобретение относится к области металлургии, в частности к индукционным печам для плавки и обработки металлов.По основному авт.св. В 309957 известна электропечь для плавки металлов, содержащая источник нагрева, опору для столба жидкого металла и, отжимающую индуктирующую катушку, расположенную коицеитрично распла О ву С 13 еНедостатком печи является слабая стабилизация формы и положения по" верхности расплава, что приводит к проливаниям удерживаемого на опоре 15 расплава, нарушающего нормальную эксплуатациюпечи.Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности работы печи за счет повшшения стабильности формы 20 и положения столба расплава иа опоре,Поставленная цель достигается тем,:что электропечь для плавки металлов, содержащая источник нагрева, опору для столба жидкого металла и 25 отжимающую индуктирующую катушку, расположенную концентрично расплаву, снабжена установленным под опброй соосно с иидуктирующей катушкой электроепроводным кольцом наружным диаметром ЗО 1-1,3 диаметра рабочей поверхности опоры и толщиной не менее 0,5 глубины проникновения тока в материал кольца и не более 0,25 наружного диаметра кольца, причем разность уровней ниж" З 5 ней поверхности опоры и верхней торцовой поверхности кольца составляет не более 0,2 диаметра рабочей поверхности опоры.Стабильность поверхности расплава 40определяется ее нижней частью, гденаиболее велики значения индукциии плотности электромагнитньи объем-,ных сил (ЭМОС). Эти силы приложены.к элементам расплава, локализованы 45в, его поверхностном слое н направ-.лены в глубь расплава перпендикулярноповерхности последнего,Расположение расплава в простран-,стве определяется главным образом 50полем ЭМОС и гравитационными силами.При этом расплав вытесняется из области высоких значений индукции.Приводящее кольцо, установленноепод опорой, в силу поверхностного 55эффекта препятствует распространениюлиний индукции в сторону оси системы.При этом вблизи верхней и наружной поверхности кольца даже при отсутствии расплава .создается сгущение линий индукции с одновременным разрежением их в точках с меньшими значениями радиальной Координаты,В случае возмущения поверхности нижней части столба расплава,сопровождающегося выпучиванием некоторого участка ее, этот участок попадает в зону сгущения линий индукции, в нем возрастает плотность ЭМОС, что способствует ликвидации возмущения, При возникновении на ней поверхности возмущения обратного знака, когда возмущенный участок поверхности смещается в сторону оси системы, линии индукции не могут в полной мере следовать за ним, поскольку в силу известных закономерностей магнитного поля не могут ни углубиться в проводящее кольцо, ки претерпеть, крутого излома вблизи кольца. В результате плотность ЭМОС на данном участке поверхности раСплава уменьшается,что способствует ликвидации возмущения. В итоге улучшается стабильность положения и формы поверхности столба расплава.Геометрические размеры печи должны соответствовать приведенным численным соотношениям. Наружный диаметр верхней кромки электропровод- ного кольца должен быть не менее диаметра рабочей поверхности опоры, а эта кромка должна быть установлена. не выше наружной кромки указанной поверхности, так как в противоположном случае нижняя наружная кромка расплава попадает в зону ослабленного поля и не удерживается им от растекания. Наружный диаметр верхней кромки злектронроводного кольца недолжен превышать 1,3 диаметра рабочей поверхности опоры и располагаться ниже ее более чем на 0,2 диаметра этой поверхности во избежание чрезмерного удаления края зоны сгущения линий индукции от исходного положения поверхности расплава, что ослабит эффект гашения возмущений.Толщина электропроводного кольца должна быть не менее 0,5 глубины проникновения тока в материал кольца, применьшей толщине его влияние кольца на густоту линий индукции. вблизи его поверхности резко ослабляется. Толщина кольца должна быть не более 0,25 его наружного диаметра, так как129242щая столба расплава показана пунктиром.Электропечь работает следующимобразом.С помощью индуктирующей катушки 2над опорой 1 (поддоном) наводитсяпеременное магнитное поле. Под влиянием электропроводного кольца 3магнитная индукция увеличивается надэтим кольцом и снаружи последнего исоответственно снижается в зонах,. экранируемых кольцом. Далее на опоре1 (поддоне) с помощью индуктирующейкатушки 2 и дополнительного источника нагрева 5 наводят расплав 4.Последний приобретает форму, обеспечивающую,на его поверхности балансдействующих сил. При возмущенияхпОверхности, проявляющихся в выпучивании ее элементов, последние попадают в зону сгущения линий индукции,. Положительный эффект изобретениязаключается в повышении эксплуатационной надежности печи, что проявляется в уменьшении количества аварийных проливов металла и связанныхс ними простоев оборудования. Дополнительный экономический эффект возникает от улучшения качества металлаввиду уменьшения количества эпизодических прикосновений расплава к покрытиям и устройствам, защищающиминдуктор от воздействия расплава.Ожидаемый экономический эффект отсокращения аварийных проливов металла.на одной печи 3000 р. в год. В г.2 ир ППП "Патент",род, ул. Проектная, г дальнейшее увеличение этой толщины,не улучшая полезный эффект, ведетк излишнему расходу металла.Электропечь может иметь источникнагрева различного типа (дуговой,электроннолучевой, индукционный идр.). В, частности, индукционныйнагрев может осуществляться с помощаюмагнитного поля, удерживающего расплав, или путем наложения переменного магнитного поля более высокойчастоты. Источник нагрева можетбыть совмещен .с индуктором удерживающего поля,На фиг.схематически показано 15вертикальное сечение электропечи;на фиг. 2 - линии магнитной индукциипри наличии злектророводного кольца.Нафиг.показана прозрачная длямагнитного поля опора 1 (поддон),2 Оохваченная индуктирующей катушкой 2,и электропроводное кольцо 3, расположенные соосно. На опору 1 опирается расплав 4. Электропечь имеетдополнительный источник нагрева 5. 25Боковая поверхность расплава 4 удерживается силами магнитного поля,возбуждаемого индуктирующей катуш.кой 2, Пунктирными линиями показанконтур боковой поверхности расплавапри различных возмущениях.На фиг. 2 показаны линии индукциив печи при отсутствии расплава, с. помощью которых выявляется рольэлектропроводного кольца в формиро 35ванин поля. Показаны индуктирующаякатушка 2 и электропроводное кольцо 3. Линии индукции представленытонкими сплошными кривыми. ОбразуюЗаказ 9306/2039 Подписное