200405. lajstromszámú szabadalom • Plazmaindukciós kemence
1 HU 200405 B 2 A találmány tárgya plazmaindukcióa kemence, amely az elektrotechnika területén, különösen pedig a villamosán fűtött berendezéseknél alkalmazható előnyösen. A különféle olvasztókemencék teljesítménye, és a segítségükkel előállított fémek vagy ötvözetek jósága nagymértékben függ az alkalmazott olvasztótégelyben az olvadék mozgásától és a mozgásának az intenzitásától. Minden olyan technológiai folyamatnál, amely valamilyen formában fémeknek vagy ötvözeteknek az olvasztásával függ össze, mint például a töltet leolvasztása, az olvadék tökéletes felmelegítése, az olvadékban lévő anyag egyenletes hőmérsékleten való tartása, az olvadék homogén összetétele, továbbá az olvadókban magában létrejövő diffúziós folyamatok, mint például az olvadék-salakhatárréteg, vagy az atmoszféra-olvadék határréteg nagymértékben függ az eljárás produktivitása az intenzív és kényszerű keverésétől a keveréknek. Ismeretesek különféle indukciós olvasztókemencék, amelyek általában induktort, abban elhelyezett olvasztótégelyt tartalmaznak, és az olvasztótégely tűzálló béléssel van ellátva. Ezek az indukciós kemencék biztosítják, hogy az olvasztótégelyben lévő 'betét, például töltet, olvadék vagy töltet-olvadék keverék érintkezésmentesen legyen a tápenergiával összekapcsolva. Az olvasztótégelyben . lévő betétanyagot az induktor ele,, romágneses terével keverjük meg. A normál, 50-60 Hz frekvenciával működő indukciós kemencékben az olvadéknak, a sebessége viszonylag nagy, és ezáltal a szilárd töltet hatásos olvasztása, és az olvadék homogenizálása viszonylag jól megvalósítható. Ennél az indukciós kemencénél azonban a tégelybélése viszonylag gyorsan kopik, és számolni kell az olvadék viszonylag nagymértékű oxidációjával is, és ezek a fém szennyezéséhez, zárványok kialakulásához vezethetnek. Ezenkívül gyakran előfordul, hogy az olvasztótégelyből selejtes fém vehető csak ki. Az ilyen indukciós kemencéknek a fajlagos teljesítménye általában korlátozott, és értéke 300-400 kW/t körül van. Az indukciós kemencéknek egy másik fajtája nagyobb frekvenciával (150- -10 000 Hz) működik, így ezekhez a bevezetett fajlagos teljesítmény növelhető,' hátránya azonban ezeknek a megoldásoknak, hogy az olvadéknak a mozgási sebessége lényegesen lecsökken. Ismeretes továbbá az is, hogy az indukciós olvasztókemencékben természetes cirkuláció is kialakul, amikor is az induktort egyfázisú feszültséggenerátorra csatlakoztatják, mégpedig két körben, amelyek az olvasztótégely felső és alsó részén vannak kiképezve, és mindegyikben ac olvadék külön-külön cirkulál. Ezeknél az indukciós kemencéknél a keveredés nem r .^felelő minőségű. Az indukciós kemencéi -n ezen cirkulációs mód alkalmazása az olvadék felületén egy konvex meniszkuszt képez, aminek az a következménye, hogy a salak megnő, az olvasztótégely fala mentén lerakódik, annak a bélését tönkreteszi, és az olvadékot szennyezi. A salakmennyiség növekedése az olvadék tisztaságának a csökkenését vonja maga után, mivel a salakot az olvadókból jövő hó felheviti. Annak érdekében, hogy indukciós olvasztókemencéknél az olvadék elektrodinamikái keveredését javítani lehessen, kifejlesztettek olyan berendezéseket, ahol egy körforgó mező segítségével az olvasztótégely teljes egészében átkeverik a benne lévő anyagot úgy, hogy a meniszkusz csökkenni fog, és ezt úgy valósítják meg, hogy az olvadéknak a cirkulációját egyetlen körben oldják meg. Ezt a megoldást ismerteti A. E. Slukhotsky, V. S. Nemkov, N. A. Pavlov, A. V. Bamune, Indukciós hevítőkemencék című könyvében, amely könyv 1981-ben jelent meg, és az idézett rész a 246 és 247. oldalon található meg. Az olvasztókemencében, illetőleg olvasztótégelyben lévő betétanyagnak a hevítése és keverése történhet egyszerre vagy pedig váltakozva. Az első esetben külön induktorokat alkalmaznak, egyfázisú induktort a hevítésre , és háromfázisú induktort a keverésre, amelyek megfelelő szűrőkkel vannak a frekvenciák egymásra való hatásának kiküszöbölésére az egyes feszültséggenerátorokban ellátva. A második esetben megosztott induktort tartalmaz a kemence, amely váltakozva van a különböző feszültségforrásokra csatlakoztatva. Ennél a megoldásnál az indukciós olvasztókemence tápegységének a megvalósítása rendkívül bonyolult, és ennek ellenére csak kétféle cirkulációs módot tudnak létrehozni két körben, az egyik esetben az induktor az egyfázisú tápfeszültségre van csatlakoztatva, a másik esetben pedig a háJ romfázisú tápfeszültségre. Ismeretes még egy további plazmaindukciós kemence is, amely induktort, abban elhelyezett olvasztótégelyt és egy plazmatront tartalmaz, amely plazmatronnak az áramköre az olvadékon keresztül záródik. Az indukciós olvasztókemencékkel összehasonlítva ez a kemence lehetővé teszi a betótelemnek az együttes helyi és térbeli hevítését, így az eljárás során a fémolvadók vagy ötvözetolvadék produktivitását lényegesen javítani lehet és adott esetben a teljesitmény a duplájára is nőhet. A salaknak a plazmatron ívével történő hevitóse az előállítandó fém vagy ötvözet jóságát azáltal növeli, hogy az olvadéknak egy igen nagyfokú finomítása valósul meg, azáltal, hogy a nemfémes zárványok és egyéb káros mellékanyagok jó hatásfokkal kerülnek eltávolításra. A plazmatron alkalmazásának köszönhető az is, hogy az olvadék mind inert, mind pedig plazmaképző aktív gázzal kezelhető. 3 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
