[go: up one dir, main page]

SU1574575A1 - Device for producing ceramic articles - Google Patents

Device for producing ceramic articles Download PDF

Info

Publication number
SU1574575A1
SU1574575A1 SU874211316A SU4211316A SU1574575A1 SU 1574575 A1 SU1574575 A1 SU 1574575A1 SU 874211316 A SU874211316 A SU 874211316A SU 4211316 A SU4211316 A SU 4211316A SU 1574575 A1 SU1574575 A1 SU 1574575A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
melt
crucible
zone
melting
jet
Prior art date
Application number
SU874211316A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Васильевич Шкульков
Алексей Александрович Яковлев
Александр Петрович Луньков
Original Assignee
Ленинградский электротехнический институт им.В.И.Ульянова (Ленина)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ленинградский электротехнический институт им.В.И.Ульянова (Ленина) filed Critical Ленинградский электротехнический институт им.В.И.Ульянова (Ленина)
Priority to SU874211316A priority Critical patent/SU1574575A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1574575A1 publication Critical patent/SU1574575A1/en

Links

Landscapes

  • Crucibles And Fluidized-Bed Furnaces (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии, в частности к оборудованию дл  сверхбыстрой закалки расплава керамических, преимущественно оксидных, материалов, и может примен тьс  дл  получени  гранул или пластинок неметаллических материалов в аморфном состо нии в виде неравновесных кристаллических фаз, а также гранул и плавленнолитых блоков кристаллических материалов. Целью изобретени   вл етс  повышение качества изделий за счет повышени  температуры истекающего расплава. Изобретение содержит индуктор 1, охваченный им тигель 2 и состо щий из охлаждаемых металлических трубок 3, которые укреплены на дне тигл  4, одновременно служащем распределителем охлаждающей жидкости. Тигель имеет выпускной носок 5, размещенный в выработанной зоне 6 тигл , отделенный от плавильной зоны 7 перепускной перегородкой 8. Под сливным носком 5 расположено устройство дл  обработки струи расплава 9. В плавильную зону 7 из бункера ввод т шихту и формируют ванну расплава 10, зеркало которой поднимаетс  до уровн  сливного носка 5. Зеркало ванны расплава 10 достигает перепускной перегородки 8 и плавильное пространство тигл  раздел етс  на плавильную 7 и выработочные 6 зоны, после чего шихта 11 не попадает в выработочную зону 6. Стенки тигл  и перепускной перегородки отделены от ванны расплава гарнисажем 12. Когда зеркало расплава поднимаетс  несколько выше уровн  сливного носка, расплав вытекает из выработочной зоны и стру  расплава 13 поступает в устройство обработки струи 9, на выходе из которого получают изделие 14. 4 ил.The invention relates to metallurgy, in particular, equipment for the ultrafast quenching of a melt of ceramic, mainly oxide materials, and can be used to obtain granules or plates of non-metallic materials in the amorphous state in the form of non-equilibrium crystalline phases, as well as granules and melted cast blocks of crystalline materials. The aim of the invention is to improve the quality of the products by increasing the temperature of the flowing melt. The invention comprises an inductor 1, a crucible 2 enclosed by it and consisting of cooled metal tubes 3, which are fixed on the bottom of the crucible 4, simultaneously serving as a coolant distributor. The crucible has a discharge sock 5 placed in the developed zone 6 of the crucible, separated from the melting zone 7 by an overflow partition 8. Under the drain sock 5 there is a device for treating the melt jet 9. The melt zone 7 is fed with the melt bath 10, a mirror which rises to the level of the drain tip 5. The mirror of the molten bath 10 reaches the overflow partition 8 and the melting space of the crucible is divided into the melting 7 and the working 6 zones, after which the charge 11 does not fall into the working zone 6. The walls of the crucibles the septum is separated from the molten bath by the skull 12. When the melt mirror rises slightly above the level of the drain tip, the melt flows out of the working area and the melt jet 13 enters the jet treatment device 9, at the outlet of which the item 14 is obtained. 4 Il.

Description

Изобретение относитс  чк металлургии , в частности к оборудованию дл  сверхбыстрой закалки расплава кера мических,„преимущественно оксидных материалов , и может примен тьс  дл  получени  гранул или пластинок неметаллических материалов в аморфном состо нии , в виде неравновесных кристаллических фаз, а также гранул и плавлено- литых блоков кристаллических материалов .The invention relates to metallurgy, in particular, to equipment for ultrafast quenching of ceramic melt, mainly oxide materials, and can be used to obtain granules or plates of non-metallic materials in the amorphous state, in the form of non-equilibrium crystalline phases, as well as granules and fused blocks of crystalline materials.

Целью изобретени   вл етс  повышение качества изделий за счет перегрева истекающего расплава„The aim of the invention is to improve the quality of products due to overheating of the flowing melt.

На фиг. 1 изображено устройство дл  получени  керамических изделий, продольный разрез; на фиг0 2 - то же вид сверху; на фиг. 3 - то же, рас- плав максимально перегреваетс  перед выпуском в устройство дроблени  струи на гранулы;на фиг. 4 - то же, дл  получени  плавленолитых изделий при перегреве расплава путем выполнени  вогнутой стенки тигл  противоположной к выпускному носку.FIG. 1 shows a device for producing ceramic products, a longitudinal section; Fig 2 - the same top view; in fig. 3 - the same, the melt as much as possible overheats before being discharged into the device for crushing the jet into granules; FIG. 4 is the same to obtain fused castings when the melt is overheated by making the concave wall of the crucibles opposite to the outlet.

Устройство содержит индуктор 1, подключенный к источнику ВЧ энергии ламповому генератору (не показан), тигель 2, охваченный индуктором 1 и состо щий из охлаждаемых металлических трубок 3S которые укреплены на дне тигл  4, одновременно служащем распределителем охлаждающей жидкости (воды). Тигель 2 имеет выпускной носок 5, размещенный в выработочной зоне 6 тигл  2, отделенной от плавильной зоны 7 перепускной перегородкой 8. Под сливным носком 5 располо- жено устройство 9 дл  обработки стру расплава. Выпускной носок 5 размещен на стороне тигл  2, расположенной вдоль большого размера поперечного сечени  плавильного пространства. Кроме того, плавильное пространство тигл  2 в области расположени  выра- боточной зоны 6 сужаетс , но минимальна  ширина тигл  в этой области не менее чем глубина проникновени  тока в расплав переплавл емого материала при температуре расплава в этой области тигл .The device contains an inductor 1 connected to an RF energy source to a tube generator (not shown), crucible 2 enclosed by inductor 1 and consisting of cooled metal tubes 3S which are mounted on the bottom of crucible 4, simultaneously serving as a coolant distributor (water). The crucible 2 has a discharge sock 5 placed in the working area 6 of the crucible 2, separated from the melting zone 7 by an overflow septum 8. Under the discharge sock 5 there is a device 9 for treating the melt jet. The outlet sock 5 is placed on the side of the crucible 2 located along the large cross-sectional size of the melting space. In addition, the melting space of the crucible 2 in the region of the producing zone 6 is narrowed, but the minimum width of the crucible in this region is not less than the depth of current penetration into the melt of the material to be melted at the melt temperature in this region of the crucibles.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

В плавильное пространство тигл  2 загружают исходную шихту дл  плавки и ввод т электропроводный материал дл  осуществлени  стартового плавлени , так как обычно керамические и оксидные материалы неэлектро- проводны при комнатной температуре и не нагреваютс  индукционно. Дл  начала плавки их нужно нагревать или расплавл ть, например с помощью металла , оксид которого входит в состав пихты. Включают источник ВЧ энергии. Электропроводный материал нагреваетс  в электромагнитном поле индуктора 1, расплавл ет окружающую шихту, образовавшийс  расплав, нагре ва сь индукционно, увеличиваетс  в объеме и заполн ет плавильное пространство тигл  2. При этом в плавильнThe melting space of the crucible 2 is loaded with the initial charge for smelting and electrically conductive material is introduced for starting melting, since usually ceramic and oxide materials are non-conductive at room temperature and not heated by induction. To start melting, they must be heated or melted, for example, with the help of a metal whose oxide is part of fir. Include a source of RF energy. The electrically conductive material is heated in the electromagnetic field of inductor 1, melts the surrounding charge, the melt formed, is heated by induction, increases in volume and fills the melting space of the crucibles 2. In this case

10ten

5five

2020

2525

- 55 ую- 55 th

57457545745754

зону 7 из бункера (не показан) ввод т шихту и формируют ванну расплава 10, зеркало которой поднимаетс  до уровн  сливного носка 5. Зеркало ванны расплава 10 достигает перепускной перегородки 8 и плавильное пространство тигл  раздел етс  на плавильную зону 7 и выработочную зону 6, после чего шихта 11 не попадает в выработочную зону 6. Стенки тигл  и перепускной перегородки отделены от ванны расплава 10 гарнисажем 12, что предохран ет их от коррозии. Когда зеркало расплава поднимаетс  несколько выше уровн  сливного носка 5, расплав вытекает из выработочной зоны 6 и стру  расплава 13 поступает в устройство обработки струи 9, на выходе из которого получают изделие 14.zone 7 from the hopper (not shown) introduces the charge and forms the molten bath 10, the mirror of which rises to the level of the drain tip 5. The bath mirror of the melt 10 reaches the bypass partition 8 and the melting space of the crucible is divided into the melting zone 7 and the working zone 6, after which the charge 11 does not get into the working area 6. The walls of the crucible and the overflow partition are separated from the bath of the melt 10 by the skull 12, which protects them from corrosion. When the melt mirror rises slightly above the level of the drain nose 5, the melt flows out of the working area 6 and the jet of melt 13 enters the jet processing device 9, at the exit of which the product 14 is obtained.

Получаемый в плавильной зоне 7 расплав при плавлении шихты 11 проходит под перепускной перегородкой 8 и поступает в выработочную зону 6 к выпускному носку 5. В области сужени  плавильного пространства тигл  повышаетс  плотность тока по сечению ванны расплава и расплав, поступа  через область сужени  в выработочную зону 6, дополнительно перегреваетс . Наибольша  плотность тока в ванне расплава достигаетс  в наиболее узкой области плавильного пространства тигл  напротив сливного носка 5 и расплав достигает наивысшей температуры перед самим выпуском и при такой температуре в виде струи 13 поступает в устройство 9 обработки струи. Перегретьй до требуемой температуры расплав позвол ет получить высокое качество издели .The melt produced in the melting zone 7, when the mixture 11 is melted, passes under the overflow partition 8 and enters the working area 6 to the discharge nose 5. In the narrowing area of the crucible, the current density in the section of the molten bath and the melt increases as it enters the working area 6 through the narrowing area additionally overheated. The highest current density in the molten bath is reached in the narrowest area of the crucible melting space opposite the drain tip 5 and the melt reaches the highest temperature before the outlet itself and at this temperature in the form of a jet 13 enters the jet treatment device 9. Heating the melt to the required temperature allows to obtain a high quality product.

Пример 1. Необходимо получить гранулы оксида алюмини  при температуре струи расплава 2300°С. Источник ВЧ энергии - ламповый генератор имеет мощность 60 кВт и рабочую частоту тока 5,28 МГц. Оптимальные услови  дл  плавки оксида алюмини  в охлаждаемом тигле обеспечиваютс  при температуре расплава около 2200°С, а Дгпрк этой температуре составл ет 0,022 м. Ширину тигл  2 найдем из услови  получени  устойчивой ванны расплава при этой температуре, что обеспечиваетс  при отношении ширины тигл  к 4-1 равном 4-5. Дл  определенности выберем отношение равным 4,5, откуда ширина тигл  2 равна 0,1 м.Чтобы не переохлаждать расплав перед выпуском,Example 1. It is necessary to obtain aluminum oxide granules at a melt stream temperature of 2300 ° C. The source of RF energy - a lamp generator has a power of 60 kW and an operating frequency of 5.28 MHz. Optimal conditions for melting alumina in a cooled crucible are provided at a melt temperature of about 2200 ° C, and a Grprk at this temperature is 0.022 m. We find the width of crucible 2 based on the condition of obtaining a stable melt bath at this temperature, which is ensured at the ratio of the crucible width to 4 1 is 4-5. For definiteness, we choose a ratio equal to 4.5, from where the width of the crucible 2 is 0.1 m. In order not to overcool the melt before release,

30thirty

3535

4040

4545

5050

выпускной носок 5 необходимо размес- 1тить на стороне тигл  не ближе чем ЗД7от боковых сторон тигл , т.е. поперечный размер тигл , вдоль сторо- ны, на которой размещен выпускной носок 5, должен быть не менее 0,132 м Следовательно, в поперечном сечении плавильное пространство тигл  2 будет неравноосным. Расчет теплового баланса плавки при использовании всей . мощности лампового генератора 60 кВт показывает, что можно увеличить размер стороны тигл  до 0,28.м и тем самым увеличить производительность установки . Дл  уменьшени  напр женности электрического пол  в углах тигл  2 выполн ют их в форме многогранников (см. фиг. 2), Дл  получени  перегрева расплава стенку тигл , на которой расположен выпускной носок 5, выполн ют вогнутой внутрь плавильного пространства в области расположени  выработочной зоньь При этом минимальную ширину плавильного пространства располагают по оси сливного носка и выполн ют равной 0,06 м, что составл ет 3, при температуре расплава в этой области ванны. Расплав , поступа  к выпускному носку через сужающуюс  область плавильного пространства, перегреваетс  до температуры 2300-2320°С и поступает в устройство 9 обработки струи расплава, выполненное в виде водоохлаждаемых металлических валков, вращающихс  с большой угловой скоростью. Стру  расплава 13, попада  между валками 9, сплющиваетс  и охлаждаетс  с высокой скоростью, определ емой степенью сплющивани  струи перед ее охлаждением . Высокий перегрев расплава обеспечивает его высокую энтальтию и, в свою очередь, позвол ет достаточно долго поддерживать расплав жидкоте- кучим и обеспечивать малую толщину сплющивани  струи расплава в валках и высокую скорость охлаждени . В результате получают неравновесные крис- тиллические фазы или стеклообразное состо ние керамического материала в виде пластинок 14. the outlet sock 5 must be placed on the side of the crucible no closer than 3-1 from the sides of the crucible, i.e. The transverse size of the crucible, along the side on which the outlet sock 5 is placed, must be at least 0.132 m. Consequently, in the cross section the melting space of the crucible 2 will be unequal. Calculation of the heat balance of fusion when used throughout. 60 kW lamp generator power shows that it is possible to increase the size of the side of the crucible to 0.28 m and thereby increase the plant capacity. To reduce the strength of the electric field in the corners of the crucible 2, they are made in the form of polyhedrons (see Fig. 2). To obtain overheating of the melt, the wall of the crucible, on which the outlet sock 5 is located, is concave inside the melting space in the area of the working area. By this, the minimum width of the melting space is located along the axis of the drain tip and is made 0.06 m, which is 3, at the melt temperature in this area of the bath. The melt, coming to the outlet sock through the narrowing region of the melting space, overheats to a temperature of 2300-2320 ° C and enters the melt jet processing device 9 made in the form of water-cooled metal rolls rotating at high angular velocity. The melt jet 13, falling between the rollers 9, flattens and cools at a high speed, determined by the degree of flattening of the jet before it is cooled. The high overheating of the melt ensures its high enthalcy and, in turn, allows the melt to be maintained for a sufficiently long time with liquid and provide a small thickness of flattening of the melt jet in the rolls and a high cooling rate. As a result, nonequilibrium crystalline phases or the glassy state of the ceramic material in the form of plates 14 are obtained.

Пример 2. Дл  получени  максимального перегрева расплава в струе 13 минимальную ширину тигл  2 ,в области расположени  выработанной зоны 6 необходимо выполнить равной от Д2до Такое сужение плавильного пространства тигл Example 2. In order to obtain maximum overheating of the melt in the jet 13, the minimum width of the crucibles 2 should be equal to that of the developed zone 6 equal to D2do. Such a narrowing of the crucibles of the crucibles

2 обеспечива 102 providing 10

1515

2020

2525

57457565745756

етс  выполнением вогнутыми двух противоположных сторон тигл  (фиг. 3)0 Минимальную ширину тигл  образуют по оси расположени  сливного носка 5. При этом вогнутости стенки тигл , противоположной сливному носку 5, добиваютс  размещением съемной водо- охлаждаемой металлической секции 15 в плавильном пространстве тигл  2. Это дает возможность экспериментально оптимизировать размер минималь- ной ширины тигл  по температуре струи расплава, изменением размера и конфигурации съемной секции 15 без переделки всего тигл . Работа установки такой конструкции не отличаетс  от работы установки описанной выше.The concavation is performed by two opposite sides of the crucible (Fig. 3). The minimum width of the crucibles is formed along the axis of the discharge nose 5. The concavities of the crucible wall opposite the drain nose 5 are achieved by placing a removable water-cooled metal section 15 in the melting space of the crucible 2. This makes it possible to experimentally optimize the size of the minimum width of the crucible according to the temperature of the melt jet, by changing the size and configuration of the removable section 15 without reworking the entire crucible. The operation of an installation of this design does not differ from the operation of the installation described above.

ПримерЗ, На фиг„ 4 показана установка дл  получени  отливок из оксидного расплава путем выпуска расплава с выпускного носка 5 в устройство обработки струи расплава, представл ющего собой графитовую изложницу «Example 3, Fig. 4 shows an installation for producing molten oxide castings by discharging the melt from the outlet nose 5 into a melt jet processing device, which is a graphite mold.

Сужение плавильного пространства тигл  2 в области расположени  выработочной зоны 6 достигают выполнением вогнутой во внутрь противоположной от выпускного носка 5 стенки тигл . Чтобы увеличить электромагнитную св зь между индуктором 1 и ванной расплава в тигле 2, индуктор 1 повтор ет форму тигл  в области сужени  плавильного пространства«, Работа установки не отличаетс  от работы установок , описанных выше.The narrowing of the melting space of the crucible 2 in the area of the working area 6 is achieved by performing the wall of the crucibles, which is concave inward to the wall opposite to the outlet nose 5. In order to increase the electromagnetic coupling between the inductor 1 and the molten bath in the crucible 2, the inductor 1 repeats the shape of the crucible in the constriction area of the melting space. The operation of the installation does not differ from the operation of the installations described above.

По сравнению с прототипом в установке предлагаемой конструкции возможно получить заданную температуру выпускаемого расплава,локальным перегревом его перед выпуском в устройство обработки струи расплава„ Степень перегрева расплава можно измен ть в широком диапазоне путем изменени  ширины плавильного пространства тигл  в области его сужени  без изменени  других параметров установки. Например, при получении изделий из- оксида алюмини  была достигнута темQCompared with the prototype in an installation of the proposed design, it is possible to obtain a predetermined temperature of the produced melt by local overheating it before being released into the melt jet processing device. The degree of overheating of the melt can be changed over a wide range by changing the width of the crucible melting space of the crucible. . For example, upon receipt of aluminum oxide products, the following was achieved:

пература струи расплава 2320-2350 С, в то врем  как средн   температураThe melt stream temperature is 2320-2350 C, while the average temperature

в плавильной зоне составл -in the smelting zone -

30thirty

3535

4040

4545

5050

5555

расплаваmelt

ет 2260°С. Таким образом, температура выпускаемого расплава была выше, чем температура расплава в плавильной зоне, что не достигалось в установке- прототипе. Достижение заданной температуры струи расплава обеспечиваетem 2260 ° C. Thus, the temperature of the produced melt was higher than the temperature of the melt in the melting zone, which was not achieved in the installation of the prototype. Achieving the desired temperature of the melt jet provides

повышение качества получаемых изделий из керамических материалов, в первую очередь из высокотемпературных материалов.improving the quality of products from ceramic materials, primarily from high-temperature materials.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Устройство дл  получени  керами- ческих изделий в виде гранул, содержащее индуктор, тигель, выполненный из охлаждаемых металлических трубок с выпускным носком и перепускной пеA device for producing ceramic products in the form of granules, containing an inductor, a crucible made of cooled metal tubes with an outlet toe and an overflow pipe. регородкой, раздел ющей тигель на вы- работочную и плавильную зоны, отличающеес  тем, что, с целью повышени  качества изделий за счет перегрева истекающего расплава, выпускной носок и перепускна  перегородка расположены по большой сто- роне тигл , который выполнен сужающимс  на участке выработочной зоны, причем выпускной носок расположен по оси выработочной зоны и по линии наименьшей ширины тигл a partition separating the crucible into the producing and smelting zones, characterized in that, in order to improve the quality of the products due to overheating of the outflowing melt, the outlet sock and the overflow partition are located along the large side of the crucible, which is made narrowing at the site of the working zone, moreover, the outlet sock is located along the axis of the working area and along the line of the smallest width of the crucibles Вода 1Water 1 /4/four Фиг. 2.FIG. 2 NN
SU874211316A 1987-03-17 1987-03-17 Device for producing ceramic articles SU1574575A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU874211316A SU1574575A1 (en) 1987-03-17 1987-03-17 Device for producing ceramic articles

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU874211316A SU1574575A1 (en) 1987-03-17 1987-03-17 Device for producing ceramic articles

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1574575A1 true SU1574575A1 (en) 1990-06-30

Family

ID=21291280

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU874211316A SU1574575A1 (en) 1987-03-17 1987-03-17 Device for producing ceramic articles

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1574575A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Исследование и разработка процесса остекловывани кальцинированных отходов в индукционных плавите- л х с холодным тиглем. Отчет НИР, инв. № 02.85.0071511, Л., 1985, с. 69-84. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR910007297B1 (en) Continuous casting device of metal and method of operation
CN100360441C (en) Skull crucible for melting or purifying glass or glass ceramic
KR100582424B1 (en) Skull melting furnace for melting or refining minerals
KR100590694B1 (en) Apparatus for continuous melting and refining of inorganic compounds, in particular glass and glass ceramics, and methods for operating the same
CA2002728C (en) Method of melting materials and apparatus therefor
RU2089633C1 (en) Device for melting and casting of metals and alloys
JPS59176582A (en) High-frequency induction furnace and method of manufacturingceramic material by using said induction furnace
EA006623B1 (en) Method and apparatus for melting metals
US7444837B2 (en) Method and device for melting glass using an induction-heated crucible with cooled crust
US3636293A (en) Method and apparatus for melting vitreous-type materials
SU1574575A1 (en) Device for producing ceramic articles
JPH0311287A (en) Bottom discharge type low temperature crucible
US3729307A (en) Method and apparatus for electroslag remelting of metals,particularly steel
RU2082684C1 (en) Method and apparatus for manufacturing product from glass-forming melt (versions)
Nacke et al. Induction Skull Melting of Oxides and Glasses in Cold Crucible
WO2011093741A1 (en) Device for the simultaneous production of high-melting metallic and non-metallic materials and sublimates
US3665083A (en) Apparatus for melting titanium
SU821506A1 (en) Inductional furnace-bath
RU2124078C1 (en) Process of zone melting and gear for its implementation
RU2089343C1 (en) Method of treatment of through holes and device for its embodiment
EP3209615A1 (en) Fused silica furnace system&method for continuous production of fused silica
SU453550A1 (en) INDUCTION FURNACE FOR CONTINUOUS MELTING AND METAL SLAGING
RU2822212C1 (en) Induction furnace containing additional resonant circuit
US3362798A (en) Method of reacting materials at high temperature
JP2004069219A (en) Waste melting furnace