Индукционная электропечь
Патент 947201
Авторы
Индукционная электропечь
Иллюстрации
Реферат
О П И С А Н И Е (1947201
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
° Республик (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 30 10 80 (21) 2999844/22 02 с присоединением заявки М (23) Приоритет (5l)M. Кл.
С 21 0 1/10
Н 05 В 6/36
3Ъаударстеааяый каихтет
CCCP ао делая ааеаретеххй я атхрмтхя (5З) УЙ (621.783 (088.8) Опубликовано 30.07.82. Бюллетень At 28
Дата опубликования описания 30.07 82
В. С. Макеев, А. С. Маскаев, Л. Б. Нежевенко, Л. Н, Семенычев, В. М. Тесленко и В. Н. Хромылев (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ИНДУКЦИОННАЯ ЭЛЕКТРОПЕЧЬ
Изобретение относится к индукционному нагреву для высокотемпературной термообработки изделий и может быть использовано в металлургической, машиностроительной и радиотехнической промышленностях.
Известна индукционная электропечь, содержащая цилиндрический сосуд, внутри которого концеитрично с ним размещен индуктор. Внутри индуктора установлена графитовая труба. Она на- гревается токами высокой частоты, индуктируемы- тo ми в ней индуктором, и является нагревателем для термообрабатываемых иэделий. Пространство между индуктором и графитовой трубой заполнено графитовой крупкой, служащей теплоизоляцией (11. lS
Недостатком такого устройства является необходимость установки значительной дополнительной мощности, объясняющаяся тем, что нагрев термообрабатываемых изделий осуществляется тепловым потоком от нагревателя. Поэто- > му, чтобы нагреть изделия до 2700 С необходимо на нагревателе иметь 2800 С, а в области
Рабочей температуры 2700 С повышение температуры нагрева на 100 C требует увеличения мощности приблизительно 500 кВт на каждый
1 м нагреваемой поверхности.
Известен индукционный нагреватель, содержащий индуктор, внутри которого размещены сегменты, в плоских перемычках которых выполнены продольные пазы (2).
Недостатком нагревателя является то, что он позволяет нагревать только плоские изделия.
Кроме того, назначение прорезов в плоских перемычках нагревательных сегментов заключается только в создании плоских перемычек плоских индукторов, которые индуктируют ток в изделии по всей его высоте, частично нагревая его за счет индуктивности. Таким образом, нагрев изделия от основного индуктора осуществляется через промежуточные плоские индукторы, что приводит к снижению КПД всей системы, а следовательно, при сохранении температуры нагрева ведет к увеличению подводимой мощности.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является индукционная электропсчь, содержащая цилиндрический индуктор, установленнь й
947201
0„12
0,14
0,17
0,20
0,23
0,28
0,34
0,41
2С00
0,63
2300
3 снаружи цилиндрического муфеля, выполненного из графита, и контейнер для загрузки изделий, размещенный внутри муфеля, толщина стенки которого составляет 0,5 — 1,1 толщины стенки контейнера f 3) .
Недостатком этого технического решения является ограниченность применения данного соотношения между толщинами муфеля и контейнера в индукционных электрических печах.
Оно действительно только в индукционных 1о печах смешанного- нагрева, в которых глубина проникновения тока больше толщины муфеля, Толщина муфеля в этой печи 20 мм,l а глубина проникновения тока в графит уже при частоте 10000 Гц составляет 17 мм. Следовательно, вся мощность выделяется в муфеленеэависимо от величины соотношения между толщинами муфеля и контейнера и печь обладает теми же недостатками, что отмечены в первом аналоге: необходимость установки значительной зв дополнительной мощности. Таким образом, при нагреве токами высокой частоты данное соотношение непригодно, так как при этом глубина проникновения тока в графит становится меньше толщины стенки муфеля. 25
Цель изобретения — уменьшение подводимой мощности высокочастотной печи при сохранении температуры нагрева и повышение качества термообрабатывасмых изделий, Поставленная цель достигается тем, что в индукционной электропечи, содержащей цилиндрический индуктор, внутри которого концентрично расположены контейнеры для изделий и муфсль с теплоизоляцией, выполненные из графита, в графитовом муфсле от торцов
35 к центру выполнены продольные пазы, длина которых связана с линейными размерами контейнера следующим соотношением - к к
Ы=
19л < к где А — коэффициент, полученный расчетным путем из условия, что градиент температур муфеля и контейнера 50—
100 С квт!м
10-3 о С
1600 5О
1900
Продолжение таблицы
A 103
0,71
2500
0,86
1,12
2600
1,58
2700
1,74
1,92
2900
2,10
3000
Ок — наружный диаметр контейнера, м;
1., -- длина контейнера, м;
Р— мощность высокочастотного генератора, кВт, з„— электрический КПД печи.
На фиг, 1 изображена электропечь; на фиг. 2 —,муфель печи", на фиг. 3 — разрез
А-А на фиг. 2.
Печь содержит цилиндрический индуктор 1, виутри которого концентрически расположены муфсль 2, имеющий перфорированную и монолитную зоны с намотанной на них теплоизоляцией 3, и контейнер 4 для изделий. Количество пазов выбрано таким образом, чтобы теплоизоляция из графитовой ткани, намотанная на муфсль, позволяла свободно размещать в нем контейнер, а ширина перемычек между пазами сделана минимальной по условиям прочности муфеля.
Индукционная печь работает следующим образом.
Магнитный поток индуктора индуктирует ток в зонах контейнера, которые открыты для магнитного потока перфорированной частью В муфеля, т. е. на длине от торцов контейнера к центру. За счет индуктируемого тока эти зоны контейнера нагреваются до рабочей температуры. В зоне контейнера, которая экранирустся муфслем, отсутствует тепловыделение за счет индуктирусмого тока. Она нагревается тсплопроводностью от верхних зон и llpH отсутствии или компенсации теплопотсрь температура контейнера выравнивается.
Но контейнер теряет тепло как через торцовые, так и чсрсз боковую поверхность. Потерю тепла контейнером с его торцовых поверхностей и боковой поверхности через перфорированную зону муфсля компенсируют тепловыделением индуктируемого тока и таким образом, стабилизируют рабочую тсмпсрату.ру в этих зонах контсйнсра. В эонс контейнера, которая экранируется монолитной зоной С муфсля, отсутствуст тспловыдслснис за счст индуктируемого тока. При работс муфсля только в качестве
5 94720 теплового экрана он имеет более низкую температуру, чем контейнер> и градиент его для графитовых материалов составляет 50 — 100 С.
Чтобы в этой зоне ликвидировать теплообмен между контейнером и муфелем, в муфеле 5 за счет индуктируемого тока выделяют такое количество телла, которое достаточно, чтобы поднять температуру муфеля на величину градиента, т. е. до рабочей температуры. Таким образом, ликвидируя теплоотвод с центральной 10 части контейнера, получают зону равномерной температуры по всей длине контейнера, что значительно повышает качество термообрабатываемых изделий.
Применение предлагаемого устройства поэво- 15 ляет уменьшить мощность печи на 500 кВт с каждого квадратного метра нагреваемой поверхности (в зоне рабочей температуры 2700 С и повысить качество термообрабатываемых изделий, 20
Формула изобретения
Индукционная электропечь, содержащая цилиндрический индуктор, внутри которого концентрично расположены контейнер для изделий и муфель с теплоиэоляцией, выполненные из
1 6 графита, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения подводимой к индуктору мошности, а муфеле от торцов к центру выполнены продольные пазы, длина которых выбрана иэ соотношения у. 1 к е=
Р. 1 ЭА ь" К К где А — числовой коэффициент, зависящий от рабочей температуры кВт/ма
D1I наружный диаметр контейнера, м;
L< — длина контейнера, м;
P — мощность нагревателя, кВт; — электрический КПД печи.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Лейканд М. С. Конструкция индукционных вакуумных электропечей и их узлов, М вЂ” Л, тосэнергоиэдат, 1960, с. 59.
2. Бабат T. И. Индукционный нагрев металлов и его промышленное применение. М., Госэнергоиэдат, 1946, с..395 — 396.
3. Авторское свидетельство СССР hP 720833, кл. Н 05 В 6(36, 1978.
947201
Составитель А. Денисова
Техред M. Надь
Корректор О. Билак
Редактор П. Макаревич
Подписное
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 <
Заказ 5547/40 Тираж 587 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5