200870. lajstromszámú szabadalom • Plazmaives indukciós kemence
HU 200870 B a tégely metszetben látható, a 2 ábrán egy olyan kiviteli alak látható, ahol két plazmatront alkalmazunk. Az 1. ábrához visszatérve az 1. ábrán látható a plazmaíves indukciós kemence egy kiviteli alakja, amely tartalmazza az 1 tégelyt a betett anyag megolvasztására, ahol az 1 tégely 2 induktorban van elhelyezve, amely 2 induktor 3 kondenzátorteleppel és szabályozható 4 áramforrással van párhuzamosan kapcsolva. A szabályozható 4 áramforrás 5 egyenirányítót, 6 invertert foglalja magába, ahol a 6 inverter bemenete az 5 egyenirányító kimenetére van csatlakoztatva, és mind az 5 egyenirányító, mind pedig a 6 inverter 7 vezérlőegységgel van összekapcsolva. A 8 fedélben, amely az 1 tégelyt záija, legalább egy, az ábrán nem szereplő állító szerkezettel függőleges irányba állítható 9 plazmatron van, amely a 6 inverter bemenetére van csatlakoztatva. A 9 plazmatron áramkörét a 10 plazmaíven és a 11 fémolvadékon keresztül 12 talpelektródával lehet zárni, amely az 1 tégely fenékrészébe van beépítve. A 9 plazmatron áramköre tehát a következő elemekből áll: A 6 inverter bemenete — 9 plazmatron — 10 plazmaív—11 fémolvadék —12 talpelektróda — 6 inverter bemenete. A plazmaíves indukciós kemencének egy másik kiviteli alakja is kialakítható, amely a 2. ábrán látható, és amely az 1. ábrán bemutatott kiviteli alaktól abban tér el, hogy egy második 13 plazmatront is tartalmaz, amely az előbbi 9 plazmatronnal sorosan van kapcsolva. Ekkor nincs szükség az 1. ábrán látható 12 talpelektródára, mivel a 13 plazmatron áramköre a 14 plaziven, 11 fémolvadékon, 10 plazmaíven keresztül záródni tud. Az 1. ábrán látható plazmaíves indukciós kemence működése a következő: Első lépésben az olvasztandó fémet az 1 tengelybe helyezzük. A 3 kondenzátortelep szabályozható kapacitása következtében az induktor-fém-rendszer reaktanciáját kiegyenlítjük. Ezt követően bekapcsoljuk a 4 áramforrást, és a 2 induktor segítségével felmelegítjük az 1 tégelyben lévő anyagot. Egy, az ábrán nem szereplő oszcillátorral a 9 plazmatron elektródái között segédívet húzunk. A 9 plazmatronhoz ezelőtt még természetesen hozzávezetjük a plazmaképző gázokat. A következő lépésben a 9 plazmatron katódja és az 1 tégelyben lévő anyag között benyújtjuk a 10 plazmaívet, és ekkor megkezdődik az olvasztási folyamat. Az olvasztási folyamat meggyorsítható úgy, hogy a 2 induktort és a 9 plazmatront egyidejűleg működtetjük. Ebben az esetben a 10 plazmaív igen magas hőmérséklete következtében az 1 tégelyben lévő anyag igen gyorsan végigolvad és a 2 induktor elektromágneses tere következtében pedig a 11 fémolvadék igen gyorsan keveredik át, így helyi túlhevülések a 10 plazmaív anódtartományában nem tudnak létrejönni. A 7 vezérlőegység az 5 egyenirányítón és a 6 inverteren keresztül az induktor-fémplazmatron által képezett rendszer villamos üzemét optimalizálja az adott technológiai folyamatnak megfelelően. A 7 vezérlőegység vezérlő hatása az 5 egyenirányítóra a szabályozási szög szerint történik, a 6 in-3 verterre pedig az inverter e frekvenciája szerint. A 6 inverter kimenő Uő feszültsége azonban mind az a szabályozási szögtől, mind pedig az e frekvenciától függ, mégpedig a következő egyenlet szerint: Uö= 1,11 Us/cos <p ahol Us — az 5 egyenirányító kimenő feszültsége, amely az a szabályozási szögtől függ; <p — a 6 inverter kimeneti U6 feszültsége és kimeneti árama közötti fázisszög, amely pedig az e frekvenciájától függ. A 7 vezérlőegység jeleinek, amelyek az a szabályozási szöggel és az e frekvenciával arányosak, az 5 egyenirányítóra, illetőleg a 6 inverterre való hatása következtében a 2 induktor U3 feszültsége és a 9 plazmatron Us feszültsége egymástól függetlenül és folyamatosan szabályozható, és így a 9 plazmatron és a 2 induktor közötti teljesítményeloszlás is folyamatosan állítható. A gyakorlatban a 9 plazmatron Us feszültsége 20-100%-os értéke a névleges értékének, míg a 2 induktor U3 feszültsége a névleges értékének a 15-100%-os tartományában változhat, az Us feszültségnek az Uó feszültséghez való aránya azonban nem lépheti túl az 13-t. Azt követően, hogy az első beadott fémet megolvasztottuk, a 4 áramforrást a tápfeszültséghálózatról lekapcsoljuk, és az 1 tégelybe újabb adag anyagot helyezünk el. Ezt követően az 1 tégelyre ismét ráhelyezzük a 8 fedelet és azt lezárjuk. A 9 plazmatronra és a 12 talpelektródára feszültséget kapcsolunk, begyújtjuk a 10 plazmaívet, és az olvasztási folyamatot mostmár a teljes betét teljes megolvadásáig folytatjuk. Ha további anyagkezelésre van szükség, a 11 fémolvadékot az olvadási hőmérséklete fölé hevítjük és pl. rafináljuk. Ezt vagy úgy végezzük el, hogy mind a 2 induktort, mind a 9 plazmatront üzembe helyezzük, elvégezhető azonban csak a 2 induktor segítségével is. A 2. ábrán látható plazmaíves indukciós kemence működése lényegében megegyezik az 1. ábrán bemutatott kiviteli alak működésével. Azáltal, hogy nem egy plazmatront, hanem egymással sorosan kapcsolt két 9 és 13 plazmatront alkalmazunk, és ezeket kötjük a 6 inverter bemenetére, egyszerűbbé válik az olvasztási folyamat optimális üzemi paramétereinek a biztosítása, és valamelyest csökken a teljes olvadási idő, a berendezésnek pedig a hatásfoka megnő. A találmány szerinti plazmaíves indukciós kemencét olvasztásra és hőkezelésre lehet legcélszerűbben használni, mégpedig vas és nem vas tartalmú ötvözetekhez a kohászatban vagy az öntészetben. SZABADALMI IGÉNYPONTOK 1. Plazmaíves indukciós kemence, amely az olvasztandó anyaghoz kiképezett és induktorban elhelyezett tégelyt tartalmaz, és az induktor kondenzteleppel és szabályozható áramforrással van párhuzamosan kapcsolva úgy, hogy az áramforrással leg4 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
