ИНДУКЦИОННАЯ ПЕЧЬ

Данное техническое решение относится к области металлургии и может быть использовано в индукционных электрических печах для плавки преимущественно цветных металлов с непрерывным режимом работы и сложной электронной аппаратурой, нагревающейся во время работы печей.
Известна печь для плавки цветных металлов и их сплавов содержащая неподвижный корпус с ванной, внутри которой установлен сифон для выпуска металла и герметичную крышку с люком для загрузки металла. Крышка снабжена вытяжным зонтом и конденсационной камерой, сообщающуюся с ванной печи через систему водоохлаждаемых труб с образованием замкнутой направленной циркуляции образующихся паров и газов и удаление их внутренней полости печи через конденсационную камеру (см. патент РФ №2061941 по кл. F 27 В 14/00, за 1993 г)
Так же известна индукционная канальная печь для плавления в ней цветных металлов, преимущественно меди, содержащая металлический корпус, внутренняя полость которого армирована высокотемпературной футеровкой, с установленным в ней холодильником для охлаждения футеровки, индуктор с сердечником, передающий энергию в циркуляционный канал, соединенный с ванной. В ванне находится расплавленный металл, который удаляется через наклонный канал. Сверху в печь загружается нерасплавленный металл через загрузочный люк. (см. свидетельство на полезную модель РФ №6220 по кл. F 27 В 14/06 за 1998 г.)
Недостатком этих печей является сложность конструкции, невысокий КПД и малый срок службы из-за того, что нагревательный элемент индуктора расположен в стенках корпуса. Поэтому в процессе работы футеровка разрушается и быстро выходит из строя. Расплавленный металл проникает в сторону
металлического корпуса и расплавляет его. Кроме того, эти печи не поворачиваются и удаление расплавленного металла из них процесс трудоемкий, приводит к постоянному размещению в ванне значительного объема металла и требуется дополнительные устройства для его удаления из ванны печи.
Наиболее близкая по своей технической сущности и достигаемому результату с предлагаемым является индукционная тигельная печь, описанная в свидетельстве на полезную модель РФ №15219 по кл. F 27 В 14/06 за 2001 г. Печь содержит металлический тигель, охваченный индуктором и армированный с внутренней стороны огнеупорной кладкой. Тигель установлен в жестком каркасе, который имеет механизм наклона в виде поворотной стойки, закрепленной в нижней части каркаса. В верхней части печи выполнена керамическая емкость в виде желоба соединенной торцевой стенкой, жестко соединенной с верхней кромкой тигля. Емкость помещена в металлический кожух и в ее основании выполнено одно или несколько конусообразных сквозных отверстий, закрытых с внутренней стороны конусными пробками. Открывание и закрывание отверстий пробками осуществляется с помощью винтовых механизмов, установленных над емкостью соостно отверстиям.
Недостатком этого вида печей является сложность конструкции в виде наличия дополнительной керамической емкости и механизмов перемещения пробок внутри нее, а так же увеличенный расход электроэнергии из-за расположения нагревательного элемента вокруг тигля и постоянной открытой части вверху тигля во время плавки.
Технической задачей предлагаемого решения является упрощение конструкции тигельных печей, повышение кпд нагрева и улучшение слива расплава из печи в процессе эксплуатации.
Указанная техническая задача достигается тем, что в индукционной печи для плавки металла, содержащей раму, на которой установлен с возможностью смещения металлический корпус индукционная камера с тиглем и нагревательным элементом, внутренняя полость которого армирована огнеупорной кладкой,
не связанной с кладкой корпуса, загрузочный люк с крышкой, сливное отверстие расплава со стороны крышки и устройство для охлаждения футеровки печи, нагревательный элемент расположен в центральной зоне индукционной камеры тигля, между футеровками корпуса и камеры дополнительно расположен подовый камень с металлической опорой, сливное отверстие расплава совпадает с центром смещения корпуса на раме. Между стенками металлической опоры и подового камня выполнены каналы охлаждения камня и компенсационные каналы футеровок корпуса и индукционной камеры.
На фиг.1 - сечение по А-А фиг.3,
На фиг.2 - узел Б фиг.1
На фиг.3 вид А фиг.1
Печь для плавки металла содержит раму 1с которой соединен гидроцилиндрами 2 поворотный корпус 3. Корпус 3 армирован огнеупорной кладкой 4 и имеет внутреннюю полость 5 с расплавом металла 6. Сверху корпуса 3 закреплена съемная крышка 7 с загрузочным люком 8 и имеется боковое сливное отверстие 9, продольная ось 10 которого совпадает с осью поворота 11 корпуса 3. В нижней части корпуса 3 жестко закреплен тигель 12 с огнеупорной кладкой 13. В средней части тигля 12 установлен индуктор 14, со всех сторон окруженный расплавом металла 6, расположенный в индукционной камере 15. Между камерой 5 корпуса 3 и тиглем 12 установлен подовый камень 16 с полостью 17 и закрепленный на металлической опоре 18. Между опорой 18 и камнем 16 выполнен канал 19 заполненный охлаждающей жидкостью, а тело корпуса 3, тигля 12 и переходной зоны между ними снабжены дренажными отверстиями 20, 21, 22.
Работа предлагаемой печи осуществляется следующим образом. Через загрузочный люк 8 крышки 7 загружается твердая масса металла, например меди, в полость 5 корпуса 3. Одновременно включается нагревательный элемент индуктора 14. Под воздействием тепла металл плавится и заполняет сначала внутреннюю полость индукционной камеры 15, а затем и полость 5 корпуса
1. После заполнения полости 5 чуть ниже чем сливное отверстие 9 подачу металла через люк 8 прекращают, а отверстие в люке 8 плотно закрывается. После этого включаются гидроцилиндры 2 и корпус 3, вместе с крышкой 7 и индуктором 14, поворачивается вокруг оси поворота 11. Расплав металла 6 заполняет внутреннюю полость конусного выпускного окна и через него выливается из печи. По мере удаления расплава 6, поворот корпуса осуществляют на большую величину и так до тех пор пока не будет слит весь объем металла из полости печи. После этого гидроцилиндрами 2 корпус 3 возвращается в исходное положение и процесс плавки осуществляется аналогично описанному выше порядку. Наличие подового камня 16 между кладками 4 и 13, закрепленного на опоре 18 позволяет увеличить объем полости 5 и уменьшить объем индукционной камеры 15, а по каналу 19 постоянно циркулирует охлаждающая жидкость, которая интенсивно охлаждает камень 16, в зоне которого осуществляется интенсивное движение расплава 6 и твердой фазы металла. Наличие дренажных отверстий 20, 21 и 22 позволяет удалять влагу из тела кладки, улучшает вентиляцию стенок огнеупорной кладки окружающей средой, способствует интенсивному охлаждению кладки в процессе эксплуатации и предотвращает разрушение огнеупорных кладок 4 и 13 в начальный момент нагрева печи и ее сушки.
Выполнения корпуса печи поворотным и совмещение оси выпускного окна с продольной осью поворота позволяет упростить процесс слива расплава металла из печи и осуществлять его без дополнительных устройств. Кроме того, расположение индуктора в средней части индукционной камеры приводит к сокращению расхода электроэнергии на плавление металла, потому что увеличена площадь контакта металла с нагревательным элементом и отсутствует перегородка между нагревательным элементом и самим металлом в процессе плавки.
Использование предлагаемого решения позволяет снизить затраты электроэнергии упростить конструкцию печи и условия слива жидкого металла из
печи и повысить производительность труда по сравнению с известными конструкциями тигельных индукционных печей.