RU2465528C1 - Holding furnace - Google Patents
Holding furnace Download PDFInfo
- Publication number
- RU2465528C1 RU2465528C1 RU2011132444/02A RU2011132444A RU2465528C1 RU 2465528 C1 RU2465528 C1 RU 2465528C1 RU 2011132444/02 A RU2011132444/02 A RU 2011132444/02A RU 2011132444 A RU2011132444 A RU 2011132444A RU 2465528 C1 RU2465528 C1 RU 2465528C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coils
- bath
- inductor
- mixer
- phase
- Prior art date
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 38
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 33
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 27
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 27
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 26
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 abstract description 17
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 23
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 4
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000010907 mechanical stirring Methods 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009856 non-ferrous metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
- Furnace Details (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области металлургии, в частности к печам-миксерам с электромагнитными неремешивателями для расплавления и выдерживания расплава металла, в частности алюминия.The invention relates to the field of metallurgy, in particular to mixer furnaces with electromagnetic non-stirrers for melting and maintaining a molten metal, in particular aluminum.
В процессе плавления и/или приготовления металлических сплавов, в частности на основе алюминия, важную роль играет перемешивание расплавленного металла, находящегося в ванне печи-миксера, с целью выравнивания его химического состава и температуры во всем объеме ванны и тем самым повышения производительности печи-миксера и снижения энергопотребления на единицу продукции. Возможности использования механического перемешивания весьма ограничены высокими температурами расплавов и чрезвычайно высокой их химической активностью. Поэтому в последнее время все более широкое распространение получают электромагнитные перемешиватели. Индукторы (источники магнитного поля) электромагнитных неремешивателей устанавливают как у боковых стенок, так и под днищем ванны печи-миксера.In the process of melting and / or preparation of metal alloys, in particular based on aluminum, an important role is played by mixing the molten metal in the bath of the mixer furnace in order to equalize its chemical composition and temperature in the entire volume of the bath and thereby increase the productivity of the mixer furnace and reducing energy consumption per unit of output. The possibilities of using mechanical stirring are very limited by the high temperatures of the melts and their extremely high chemical activity. Therefore, in recent years, electromagnetic mixers have become increasingly widespread. Inductors (magnetic field sources) of electromagnetic non-stirrers are installed both at the side walls and under the bottom of the bath of the mixer furnace.
Перемешивание обеспечивает максимальный градиент температур и концентраций на границе жидкого металла с взаимодействующими с ним жидкими реагентами, атмосферой и вакуумом. Градиент создается благодаря подводу к этой границе все новых порций непрореагировавшего металла и уменьшению толщины ламинарного пограничного слоя, массоперенос в котором определяется коэффициентами диффузии и теплопроводностью, величины которых на несколько порядков меньше, чем соответствующие коэффициенты при конвективном тепломассопереносе. В процессе перемешивания важно также не допустить перегрева у поверхности расплава, чтобы избежать потери массы металла вследствие окисления.Mixing provides the maximum temperature and concentration gradient at the boundary of the liquid metal with the interacting liquid reagents, atmosphere and vacuum. The gradient is created due to the addition of new portions of unreacted metal to this boundary and a decrease in the thickness of the laminar boundary layer, the mass transfer of which is determined by diffusion and thermal conductivity coefficients, which are several orders of magnitude smaller than the corresponding coefficients for convective heat and mass transfer. During the mixing process, it is also important to prevent overheating at the surface of the melt in order to avoid loss of metal mass due to oxidation.
Известны печи-миксеры, в которых индукторы электромагнитных перемешивателей установлены как под днищем, так и с боковой стороны ванны /1/. В известных установках перемешивание расплава осуществляется определенно направленной локальной струей, образованной в расплаве вблизи индуктора. Чтобы привести в движение весь расплав в ванне, эта струя должна обладать большой кинетической энергией. Для обеспечения этого условия индуктор перемешивателя потребляет из сети большую электрическую мощность. Несмотря на это в ванне остаются застойные зоны со слабым перемешиванием. Чтобы выровнять температуру и химический состав во всем объеме, приходится несколько раз реверсировать направление движения бегущего магнитного ноля индуктора и соответственно струи расплава. Это ведет к возрастанию времени работы электромагнитных перемешивателей и, следовательно, к увеличению количества потребляемой электрической энергии как электромагнитными перемешивателями, так и самим агрегатом.Known furnace mixers in which the inductors of electromagnetic mixers are installed both under the bottom and on the side of the bath / 1 /. In known installations, melt mixing is carried out by a definitely directed local jet formed in the melt near the inductor. To set in motion the entire melt in the bath, this jet must have high kinetic energy. To ensure this condition, the inductor of the mixer consumes large electric power from the network. Despite this, stagnant zones with weak mixing remain in the bath. In order to equalize the temperature and chemical composition in the entire volume, it is necessary to reverse the direction of motion of the traveling magnetic field of the inductor and, accordingly, the jet of melt several times. This leads to an increase in the operating time of electromagnetic stirrers and, consequently, to an increase in the amount of consumed electric energy by both electromagnetic stirrers and the unit itself.
Повысить технико-экономические показатели печей-миксеров можно, если организовать эффективное перемешивание расплава во всем объеме ванны, исключая застойные зоны, с минимально потребляемой энергией. Такое перемешивание возникает в жидкости, находящейся в прямоугольной ванне, подогреваемой снизу /2/. В жидкости между верхним и нижним слоями образуется разность температур ΔT. До определенной величины ΔT тепло, поступающее снизу, передается верхним слоям в основном путем теплопроводности. При достижении ΔT некоторого критического значения ΔTкрит происходит эффект самоорганизации конвективных потоков в четкую структуру из «вращающихся цилиндров», занимающих весь объем ванны. При этом резко увеличивается тепловой поток от нижнего слоя в ванну. Причина неустойчивости теплопередачи теплопроводностью заключается в увеличении «архимедовых сил», действующих на нижние слои, которые в результате нагрева имеют меньшую плотность и стремятся поменяться местами с более тяжелыми верхними слоями. При дальнейшем увеличении разности температур ΔT устойчивость конвективных потоков в виде чередующихся «вращающихся цилиндров» сменяется новой неустойчивостью и в дальнейшем приводит к новому стационарному движению и так далее. Идет развитие турбулентности в конвективных потоках жидкости с увеличением свойства перемешивания. Реализация такого принципа перемешивания требует подогревания ванны снизу, при этом для эффективного перемешивания требуются большие значения ΔT, не всегда достижимые в реальных условиях производства.It is possible to increase the technical and economic indicators of mixer ovens if you organize effective mixing of the melt in the entire volume of the bath, excluding stagnant zones, with minimal energy consumption. Such mixing occurs in a liquid located in a rectangular bath, heated from below / 2 /. In a liquid, a temperature difference ΔT is formed between the upper and lower layers. Up to a certain value ΔT, the heat entering from below is transferred to the upper layers mainly by thermal conductivity. When ΔT reaches a certain critical value of ΔT crit , the self-organization of convective flows into a clear structure of "rotating cylinders" occupying the entire volume of the bath occurs. In this case, the heat flux from the lower layer to the bath increases sharply. The reason for the instability of heat transfer by thermal conductivity is an increase in “Archimedean forces” acting on the lower layers, which, as a result of heating, have a lower density and tend to change places with heavier upper layers. With a further increase in the temperature difference ΔT, the stability of convective flows in the form of alternating “rotating cylinders” is replaced by a new instability and subsequently leads to a new stationary motion and so on. Turbulence is developing in convective fluid flows with an increase in the mixing property. The implementation of this principle of mixing requires heating the bath from the bottom, while effective mixing requires large values of ΔT, which are not always achievable in real production conditions.
Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности является печная установка /3/, содержащая ванну печи для помещения в нее расплавленного и твердого металла, имеющая боковые стенки и днище; электромагнитный неремешиватель по крайне мере с двухфазной обмоткой, установленный у стенки ванны. Недостатком данной печной установки (далее печь-миксер) с электромагнитным неремешивателем является то, что в расплаве образуется только локальная струя вблизи места установки индуктора. Требуется длительное время работы неремешивателя для выравнивания химического состава и температуры расплава во всем объеме ванны, что ведет к увеличению времени работы печи-миксера и количества потребляемой энергии.Closest to the proposed device in technical essence is a furnace installation / 3 /, containing a bath of the furnace for placing molten and solid metal in it, having side walls and a bottom; electromagnetic non-stirrer with at least two-phase winding mounted near the wall of the bath. The disadvantage of this furnace plant (hereinafter referred to as the mixer mixer) with an electromagnetic stirrer is that only a local stream is formed in the melt near the installation site of the inductor. It takes a long time for the non-stirrer to equalize the chemical composition and temperature of the melt in the entire volume of the bath, which leads to an increase in the operating time of the mixer furnace and the amount of energy consumed.
В основу настоящего изобретения положена задача создания печи-миксера с электромагнитным перемешивателем, в которой обеспечивается эффективное перемешивание расплава во всей ванне печи-миксера, что повлечет выравнивание температуры и химического состава расплава, а также повышение производительности установки и сокращение энергопотребления.The present invention is based on the task of creating a mixer furnace with an electromagnetic mixer, which provides effective mixing of the melt in the entire bath of the mixer furnace, which will result in equalization of the temperature and chemical composition of the melt, as well as increased plant productivity and reduced energy consumption.
Поставленная задача решается тем, что в печи-миксере, содержащей, но меньшей мере, одну ванну с боковыми стенками и днищем и индуктор электромагнитного перемешивателя с магнитонроводом и, как минимум, двухфазной обмоткой, установленный в районе ванны для приложения электромагнитного поля находящемуся в ванне металлу, согласно изобретению, обмотка индуктора состоит из катушек, активные проводники которых расположены относительно друг друга на расстоянииThe problem is solved in that in a mixer furnace containing at least one bath with side walls and a bottom and an electromagnetic stirrer inductor with a magnetic wire and at least a two-phase winding installed in the bath area for applying an electromagnetic field to the metal in the bath , according to the invention, the inductor winding consists of coils, the active conductors of which are located relative to each other at a distance
Δx=lx/(N-1),Δx = l x / (N-1),
где lx - длина наибольшей стороны ванны, м,where l x is the length of the largest side of the bath, m,
N - количество катушек, определяемое как округленное до ближайшего четного целого числа отношения lx/h,N is the number of coils, defined as rounded to the nearest even integer of the ratio l x / h,
h - глубина расплава металла, м.h is the depth of the molten metal, m
В печи-миксере обмотку индуктора составляют две группы катушек, одна часть активных проводников каждой группы катушек расположена над металлом в ванне, а другая часть активных проводников расположена под ванной с металлом, при этом верхние проводники каждой группы катушек смещены относительно нижних проводников на величину Δx. В печи-микссре группа нечетных катушек, соединенных согласно и последовательно, образует одну из фаз, а другая группа четных катушек, соединенных согласно и последовательно, образует другую фазу обмотки индуктора. В печи-миксере магнитопровод индуктора может быть расположен над ванной и(или) под ванной. В печи-миксере индуктор электромагнитного перемешивателя с размещенными вокруг магнитопровода катушками может быть установлен под ванной, причем соединенные согласно и последовательно нечетные катушки образуют одну из фаз, а соединенные согласно и последовательно четные катушки образуют другую фазу обмотки, и, по крайней мере, в одной фазе имеется возможность изменения направления электрического тока. В печи-миксере индуктор перемешивателя с размещенными вокруг магнитопровода катушками может быть установлен под ванной, соединенные встречно и последовательно нечетные катушки образуют одну из фаз, а соединенные встречно и последовательно четные катушки образуют другую фазу обмотки, при этом, но крайней мере, в одной фазе имеется возможность изменения направления электрического тока. В печи-миксере в качестве магпитопровода может быть использовано днище ванны.In the mixer furnace, the inductor winding consists of two groups of coils, one part of the active conductors of each group of coils is located above the metal in the bath, and the other part of the active conductors is located under the bath with metal, while the upper conductors of each group of coils are displaced relative to the lower conductors by Δx. In a mixing furnace, a group of odd coils connected in series and in series forms one of the phases, and another group of even coils connected in series and in series forms another phase of the inductor winding. In the mixer furnace, the inductor magnetic circuit can be located above the bathtub and / or under the bathtub. In the mixer oven, the inductor of the electromagnetic stirrer with coils placed around the magnetic circuit can be installed under the bath, moreover, the odd coils connected in series and in series form one of the phases, and the even coils connected in series and in series form the other phase of the winding, and in at least one phase there is the possibility of changing the direction of the electric current. In a mixer oven, a stirrer inductor with coils placed around the magnetic circuit can be installed under the bathtub, odd and sequentially connected odd coils form one of the phases, and odd and sequentially connected even coils form another winding phase, but at least in one phase there is the possibility of changing the direction of the electric current. In the mixer oven, the bottom of the bathtub can be used as a magnet pipe line.
Под глубиной расплава h понимают максимальную глубину расплава, используемую в нормальном режиме. Наиболее часто для печей-миксеров максимальная глубина расплава лежит в пределах от 0,3 до 1,1 м.By melt depth h is meant the maximum melt depth used in normal operation. Most often for mixer ovens, the maximum melt depth is in the range 0.3 to 1.1 m.
На фиг.1, 2 и 3 схематично представлена печь-миксер (вертикальный разрез) с разными вариантами расположения и конструкцией индукторов электромагнитного перемешивателя. Печь-миксер содержит ванну 1, в которой находится расплав металла 2 глубиной h, и индуктор электромагнитного перемешивателя. Индуктор имеет обмотку, состоящую из группы нечетных 3 и четных 4 катушек с активными проводниками, и магнитопровод 5.Figure 1, 2 and 3 schematically shows a mixer oven (vertical section) with different layouts and the design of the inductors of the electromagnetic stirrer. The mixer furnace contains a bath 1, in which there is a
В одном из примеров реализации изобретения обмотка индуктора состоит из катушечных групп, одна часть активных проводников каждой группы катушек расположена над металлом в ванне, а другая часть активных проводников расположена под ванной с металлом, при этом верхние проводники каждой группы катушек смещены относительно нижних проводников на величину Δx.In one example of the invention, the inductor winding consists of coil groups, one part of the active conductors of each group of coils is located above the metal in the bath, and the other part of the active conductors is located under the bath with metal, while the upper conductors of each group of coils are offset relative to the lower conductors by an amount Δx.
С целью усиления магнитного поля вблизи активных проводников катушек над металлом в ванне и под ванной могут располагаться магнитопроводы из ферромагнитного материала.In order to enhance the magnetic field near the active conductors of the coils above the metal in the bath and under the bath, magnetic circuits made of ferromagnetic material can be located.
Возможно, что нечетные катушки соединены последовательно и согласно, образуя одну фазу обмотки, а четные катушки соединены последовательно и согласно и образуют другую фазу обмотки индуктора.It is possible that the odd coils are connected in series and in accordance, forming one phase of the winding, and the even coils are connected in series and in accordance with and form another phase of the inductor winding.
Другие примеры реализации изобретения предусматривают установку индуктора, содержащего обмотку и магнитопровод, под ванну печи-миксера.Other examples of the invention include the installation of an inductor containing a winding and a magnetic circuit, under the bath of the mixer.
В одном примере изобретения нечетные катушки, соединенные согласно и последовательно, расположенные вокруг магнитопровода, образуют одну фазу, а четные катушки, соединенные согласно и последовательно, расположенные вокруг магнитопровода, образуют другую фазу обмотки, при этом, по крайней мере, в одной фазе имеется возможность изменить направление электрического тока. Такое соединение обмотки индуктора позволяет получить в расплаве конвективные потоки в виде «вращающихся цилиндров», осуществляющих быстрое выравнивание химического состава и температуры по глубине расплава. Структура конвективных потоков аналогична структуре, возникающей в жидкости, находящейся в прямоугольной ванне и подогреваемой снизу. Изменение направления тока в одной из фаз обмотки меняет направление вращения цилиндрических потоков расплава.In one example of the invention, the odd coils connected in accordance and sequentially located around the magnetic circuit form one phase, and the even coils connected in accordance and sequentially located around the magnetic circuit form another phase of the winding, with at least one phase being possible change the direction of electric current. Such a connection of the inductor winding makes it possible to obtain convective flows in the melt in the form of “rotating cylinders”, which ensure rapid equalization of the chemical composition and temperature along the depth of the melt. The structure of convective flows is similar to the structure that occurs in a liquid located in a rectangular bath and heated from below. A change in the direction of the current in one of the winding phases changes the direction of rotation of the cylindrical melt flows.
В другом примере изобретения нечетные катушки, соединенные встречно и последовательно, расположенные вокруг магнитопровода, образуют одну фазу, а четные катушки, соединенные встречно и последовательно, расположенные вокруг магнитопровода, образуют другую фазу обмотки, при этом, по крайней мере, в одной фазе имеется возможность изменить направление электрического тока.In another example of the invention, the odd coils connected counterclockwise and sequentially located around the magnetic circuit form one phase, and the even coils connected counterclockwise and sequentially located around the magnetic circuit form another phase of the winding, with at least one phase being possible change the direction of electric current.
Такая обмотка индуктора позволяет получить бегущее магнитное поле с полюсным делением 2Δх, приводящее расплав в линейное движение, быстро выравнивающее химический состав и температуру расплава в горизонтальной плоскости. Эта операция необходима при загрузке твердой лигатуры в определенное место ванны. Изменением направления тока в одной из фаз обмотки можно осуществить изменение направления движения расплава.Such an inductor winding makes it possible to obtain a traveling magnetic field with a pole division of 2Δx, which brings the melt into linear motion, quickly equalizing the chemical composition and temperature of the melt in the horizontal plane. This operation is necessary when loading a solid ligature in a specific place in the bath. By changing the direction of the current in one of the phases of the winding, you can make a change in the direction of motion of the melt.
Во всех примерах реализации изобретения проводники катушек расположены относительно друг друга на расстоянииIn all examples of the invention, the conductors of the coils are located relative to each other at a distance
Δx=lx/(N-1),Δx = l x / (N-1),
где lx - длина наибольшей стороны прямоугольной ванны, м,where l x is the length of the largest side of the rectangular bath, m,
N - количество катушек, определяемое как округленное до ближайшего четного целого числа отношения lx/h,N is the number of coils, defined as rounded to the nearest even integer of the ratio l x / h,
h - глубина расплава металла, м.h is the depth of the molten metal, m
На фиг.1 представлен вертикальный разрез печи-миксера, в котором обмотка индуктора состоит из катушечных групп, одна часть активных проводников каждой нечетной 3 и четной 4 групп катушек расположена над металлом 2 в ванне 1, а другая часть активных проводников расположена под ванной с металлом, при этом верхние проводники каждой группы катушек смещены относительно нижних проводников на величину Δx. Соединенные последовательно нечетные катушки 3 образуют одну фазу обмотки, а соединенные последовательно четные катушки 4 образуют другую фазу обмотки индуктора.Figure 1 shows a vertical section of a mixer furnace, in which the inductor winding consists of coil groups, one part of the active conductors of each odd 3 and even 4 groups of coils is located above the
На фиг.2 представлена печь-миксер (вертикальный разрез), в которой индуктор установлен под днищем ванны. Соединенные согласно и последовательно нечетные катушки 3 расположены вокруг магнитопровода 5 и образуют одну фазу, а соединенные согласно и последовательно четные катушки 4, расположенные вокруг магнитопровода 5, образуют другую фазу обмотки индуктора.Figure 2 presents the mixer oven (vertical section), in which the inductor is installed under the bottom of the bath. United according to and sequentially
На фиг.3 представлен вертикальный разрез печи миксера, в которой также индуктор установлен под днищем ванны. Соединенные встречно и последовательно нечетные катушки 3, расположенные вокруг магнитонровода 5, образуют одну фазу, а соединенные встречно и последовательно четные катушки 4, расположенные вокруг магнитонровода 5, образуют другую фазу обмотки индуктора.Figure 3 presents a vertical section of the mixer furnace, in which the inductor is also installed under the bottom of the bath. United counter and sequentially
Заявляемая печь-миксер работает следующим образом.The inventive furnace mixer operates as follows.
При подключении фаз обмотки индуктора (фиг.1) к источнику переменного двухфазного напряжения со сдвигом фаз φ≈90° в фазах A и B появятся сдвинутые по фазе токи. Как известно из электротехники, сдвинутые в пространстве катушки 3 и 4, питаемые сдвинутыми по фазе токами, создают вращающееся магнитное поле. Вследствие этого во всех нечетных элементах расплава сечением Δx×h расплав будет вращаться, например, по часовой стрелке, а в четных элементах расплав будет вращаться против часовой стрелки. Такие конвективные потоки осуществляют эффективное перемешивание расплава. Скорость вращения цилиндрических валов зависит от величии тока и частоты. С ростом частоты уменьшается глубина проникновения электромагнитного поля в расплав. При определенной частоте активные проводники с током над металлом в ванне и активные проводники с током под ванной начинают работать раздельно. Поэтому в других примерах предложено получить эффективное перемешивание расплава путем установки индуктора электромагнитного перемешивателя только под днищем ванны (фиг.2, 3).When connecting the phases of the inductor winding (Fig. 1) to a source of alternating two-phase voltage with a phase shift of φ≈90 ° in phases A and B, phase-shifted currents will appear. As is known from electrical engineering, coils 3 and 4 shifted in space, fed by currents shifted in phase, create a rotating magnetic field. As a result, in all odd elements of the melt with a section Δx × h, the melt will rotate, for example, clockwise, and in even elements the melt will rotate counterclockwise. Such convective flows carry out effective mixing of the melt. The rotation speed of cylindrical shafts depends on the magnitude of the current and frequency. With increasing frequency, the depth of penetration of the electromagnetic field into the melt decreases. At a certain frequency, active conductors with current over the metal in the bath and active conductors with current under the bath begin to work separately. Therefore, in other examples, it is proposed to obtain effective mixing of the melt by installing an inductor of an electromagnetic stirrer only under the bottom of the bath (figure 2, 3).
При подключении обмотки индуктора печи-миксера, представленного на фиг.2, к источнику переменного напряжения в каждом сечении расплава Δx×h образуются вращающиеся магнитные поля, создающие конвективные потоки в этих сечениях в виде вращающихся цилиндров во всем объеме ванны, аналогичные движению расплава в печи-миксере, представленному на фиг.1.When the winding of the inductor of the mixer furnace shown in Fig. 2 is connected to an alternating voltage source in each section of the melt Δx × h, rotating magnetic fields are generated, which create convective flows in these sections in the form of rotating cylinders in the entire volume of the bath, similar to the movement of the melt in the furnace the mixer shown in figure 1.
В печи-миксере (фиг.3) соединенные встречно и последовательно нечетные катушки 3, расположенные вокруг магнитопровода 5, образуют одну фазу, а соединенные встречно и последовательно четные катушки 4, расположенные вокруг магнитопровода 5, образуют другую фазу обмотки. При подключении обмотки к источнику переменного напряжения в фазах обмотки появятся сдвинутые по фазе электрические токи. Такая обмотка с током создает бегущее магнитное поле с полюсным шагом τ=2Δx /4/. Скорость движения магнитного поля равна 2τf, где f - частота электрического тока. В результате воздействия бегущего магнитного поля на расплав последний начинает движение в горизонтальной плоскости, как показано стрелкой на фиг.3. Такое движение осуществляет эффективный тепломассоперенос в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Изменяя величины тока и частоты питающего напряжения, а также схему соединения катушек обмотки индуктора, можно добиться наибольшей эффективности перемешивания.In the mixer oven (Fig. 3), the coupled counter and sequentially
Таким образом, для заявляемого изобретения можно указать ряд преимуществ перед известным решением, а именно:Thus, for the claimed invention, one can indicate a number of advantages over the known solution, namely:
- возможность осуществить эффективное перемешивание расплава во всем объеме ванны;- the ability to carry out effective mixing of the melt in the entire volume of the bath;
- возможность управлять структурой конвективных потоков расплава в зависимости от условий загрузки лигатуры в ванну;- the ability to control the structure of convective melt flows depending on the loading conditions of the ligature in the bath;
- сокращение времени работы печи-миксера в процессе приготовления сплавов;- reduction of the operating time of the furnace-mixer during the preparation of alloys;
- уменьшение потребляемой энергии печью-миксером с электромагнитным перемешивателем.- reduction of energy consumed by the mixer oven with an electromagnetic stirrer.
ЛитератураLiterature
1. Тимофеев B.Н., Христинич P.M., Бояков С.А., Темеров А.А. Опыт работы в области новых технологий и оборудования для цветной металлургии и литейного производства. Алюминиум. Русское издание. Международный журнал для алюминиевой индустрии, 2009, №1, с.16-20.1. Timofeev B.N., Khristinich P.M., Boyakov S.A., Temerov A.A. Work experience in the field of new technologies and equipment for non-ferrous metallurgy and foundry. Aluminum. Russian edition. International Journal for the Aluminum Industry, 2009, No. 1, pp. 16-20.
2. Хакен Г. Информация и самоорганизация: Макроскопический подход к сложным системам: пер. с англ. - М.: Мир, 1991. - 240 с., илл.2. Haken G. Information and self-organization: A macroscopic approach to complex systems: Per. from English - M.: Mir, 1991 .-- 240 p., Ill.
3. SE 96/00543 (24.04.1996), RU (11) 2157492, опубл. 10.10.2000.3. SE 96/00543 (04.24.1996), RU (11) 2157492, publ. 10/10/2000.
4. Вольдек А.И. Электрические машины. Учебник для студентов высш. техн. учебн. заведений. Изд. 2-е перераб. и доп. Л., «Энергия», 1974, 840 с.с илл.4. Voldek A.I. Electric cars. Textbook for students of higher. tech. training institutions. Ed. 2nd rev. and add. L., "Energy", 1974, 840 pp. Ill.
Claims (7)
Δх=lx/(N-1),
где lx - длина наибольшей стороны ванны, м;
N - количество катушек, определяемое как округленное до ближайшего четного целого числа отношение lx/h;
h - глубина расплава металла, м.1. Mixer furnace, containing at least one bath with side walls and a bottom for placing metal in it and an electromagnetic stirrer inductor, comprising a magnetic circuit and at least a two-phase winding and installed in the bath area for applying an electromagnetic field to the metal in the bath characterized in that the inductor winding consists of coils whose active conductors are located relative to each other at a distance equal to
Δx = l x / (N-1),
where l x is the length of the largest side of the bath, m;
N is the number of coils, defined as the ratio l x / h rounded to the nearest even integer;
h is the depth of the molten metal, m
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011132444/02A RU2465528C1 (en) | 2011-08-01 | 2011-08-01 | Holding furnace |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011132444/02A RU2465528C1 (en) | 2011-08-01 | 2011-08-01 | Holding furnace |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2465528C1 true RU2465528C1 (en) | 2012-10-27 |
Family
ID=47147528
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011132444/02A RU2465528C1 (en) | 2011-08-01 | 2011-08-01 | Holding furnace |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2465528C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2543022C1 (en) * | 2013-11-11 | 2015-02-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр магнитной гидродинамики" | Holding furnace |
| RU2567970C1 (en) * | 2014-08-05 | 2015-11-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт механики сплошных сред Уральского отделения Российской академии наук | Device for mixing melted aluminium alloy (versions) |
| WO2016195540A1 (en) * | 2015-06-02 | 2016-12-08 | Виктор Николаевич ТИМОФЕЕВ | Holding furnace |
| RU2712676C1 (en) * | 2019-09-09 | 2020-01-30 | Общество с ограниченной ответственностью "Резонанс" | Device for electromagnetic mixing of molten metals |
| RU207347U1 (en) * | 2021-07-23 | 2021-10-25 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования «Новосибирский Государственный Технический Университет» | DEVICE FOR MAGNETIC HYDRODYNAMIC MIXING OF LIQUID METAL IN A CYLINDRICAL BATH |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU532459A1 (en) * | 1975-07-29 | 1976-10-25 | Московский автомеханический институт | Device for mixing liquid metal with additives |
| RU2157492C2 (en) * | 1995-04-25 | 2000-10-10 | Абб Аб | Furnace plant |
| GB2389645A (en) * | 2002-06-15 | 2003-12-17 | Solios Thermal Ltd | Apparatus for stirring molten metal comprising electromagnetic induction |
| RU2224966C1 (en) * | 2002-08-05 | 2004-02-27 | Открытое акционерное общество "АВИСМА титано-магниевый комбинат" | Method and device for electromagnetic agitation of conductive melt |
-
2011
- 2011-08-01 RU RU2011132444/02A patent/RU2465528C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU532459A1 (en) * | 1975-07-29 | 1976-10-25 | Московский автомеханический институт | Device for mixing liquid metal with additives |
| RU2157492C2 (en) * | 1995-04-25 | 2000-10-10 | Абб Аб | Furnace plant |
| GB2389645A (en) * | 2002-06-15 | 2003-12-17 | Solios Thermal Ltd | Apparatus for stirring molten metal comprising electromagnetic induction |
| RU2224966C1 (en) * | 2002-08-05 | 2004-02-27 | Открытое акционерное общество "АВИСМА титано-магниевый комбинат" | Method and device for electromagnetic agitation of conductive melt |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2543022C1 (en) * | 2013-11-11 | 2015-02-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр магнитной гидродинамики" | Holding furnace |
| RU2567970C1 (en) * | 2014-08-05 | 2015-11-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт механики сплошных сред Уральского отделения Российской академии наук | Device for mixing melted aluminium alloy (versions) |
| WO2016195540A1 (en) * | 2015-06-02 | 2016-12-08 | Виктор Николаевич ТИМОФЕЕВ | Holding furnace |
| RU2610099C2 (en) * | 2015-06-02 | 2017-02-07 | Виктор Николаевич Тимофеев | Furnace mixer |
| RU2712676C1 (en) * | 2019-09-09 | 2020-01-30 | Общество с ограниченной ответственностью "Резонанс" | Device for electromagnetic mixing of molten metals |
| RU207347U1 (en) * | 2021-07-23 | 2021-10-25 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования «Новосибирский Государственный Технический Университет» | DEVICE FOR MAGNETIC HYDRODYNAMIC MIXING OF LIQUID METAL IN A CYLINDRICAL BATH |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2465528C1 (en) | Holding furnace | |
| EP2978548B1 (en) | Method and apparatus for moving molten metal | |
| CN103097554A (en) | Apparatus and method for electromagnetic stirring in an electrical arc furnace | |
| CN106914183A (en) | A kind of rotary EMS device for being arranged on metal bath furnace bottom | |
| RU2543022C1 (en) | Holding furnace | |
| US20090107991A1 (en) | Electric induction heating and melting of an electrically conductive material in a containement vessel | |
| SE443526B (en) | DEVICE FOR MIXING MELTED METAL IN AN UPPATH OPEN FORM | |
| Shvydkiy et al. | Numerical modeling of the travelling magnetic field stirrer for liquid lithium | |
| HU222124B1 (en) | Method and apparatus for strirring molten metal being processed in a metallurgical vessel using electromagnetic field | |
| Pal et al. | MULTIMAG—A MULTIpurpose MAGnetic system for physical modelling in magnetohydrodynamics | |
| RU2610099C2 (en) | Furnace mixer | |
| Ho et al. | A novel crossed traveling wave induction heating system and finite element analysis of eddy current and temperature distributions | |
| SE504400C2 (en) | Oven plant for melting metal and / or hot holding of molten metal | |
| Dubodelov et al. | Electromagnetic stirrer of liquid metal with alternate action of traveling and pulsating magnetic fields | |
| Gelfgat | Rotating magnetic fields as a means to control the hydrodynamics and heat/mass transfer in the processes of bulk single crystal growth | |
| Bojarevičs et al. | Experiments on the magnetic damping of an inductively stirred liquid metal flow | |
| RU2683596C1 (en) | Inductor of linear induction machine | |
| Avatar et al. | Numerical modeling of melt flow and mixing in an inductively stirred ladle and comparison with gas and mechanical stirring | |
| Spitans et al. | Development, verification and application of numerical model for coupled free surface and liquid metal flow calculation in EM field | |
| Baake et al. | Research activities at the institute of electrotechnology in the field of metallurgical melting processes | |
| RU2333439C2 (en) | Multiphase induction crucible furnace | |
| Sokolov et al. | Experimental investigation of the transient phase of the Lorentz force response to the time-dependent velocity at finite magnetic Reynolds number | |
| WO2020071944A1 (en) | Method for stirring molten metal and electromagnetic stirrer for the implementation thereof (variants) | |
| Aoyama et al. | Performance Demonstration by Alternative Experiment with Aluminum-Powder-Mixed Oil in Claw-Shaped Iron-Core-Type Electromagnetic Pump for Automatic Liquid-Metal Lifting Applications | |
| US1811644A (en) | Edwin fitch northrup |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150802 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20170421 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190802 |