Установка для диспергирования расплава металлов и сплавов

Установка для диспергирования расплава металлов и сплавов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„121 254 A

Ш4 В 22 F 9/10

Щсг.".p .: « ) g ,,13

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЬ1Й КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA

Н ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2. установка по п.1, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что диск-кристаллизатор с приводом укреплен в камере посредством гибкой мембраны и соединен с механизмом, обеспечивающим регулировку уровня рабочей поверхности диска. (21) 3805709/22-02 (22) 22. 10.84 (46) 23.03.86. Бюл. Ф 11 (72) А.Е.Алабушев, И.Б.Крючков, А.В.Балтаджи, Е.Б.Качанов, В.В.Мусатов, В.А.Николаев, Е.В.Федотьева и И.Н.Шабапин (53) 62 I 762.242 (088.8) (56) Патент США Р 386 1450, кл. 164-87, опублик. 1975.

Авторское свидетельство СССР

N 1026938, кл. В 22 F 9/06, 1983. (54) (57) 1. УСТАНОВКА ДЛЯ ДИСПЕРГИРОВАНИЯ РАСПЛАВА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ, содержащая связанные между собой приводами водоохлаждаемый полый диск-кристаллизатор и вытеснитель расплава, а также ванну с расплавом, которая выполнена в виде тигля с индуктором, установлена соосно с вытеснителем и образует под дискомкристаллизатором питатель с заборной частью, отличающаяся тем, что, с целью повьппения выхода годного, стабильности работы установки и снижения энергоемкости процесса, установка снабжена вакуумной камерой и экраном, отделяющим зону диспергирования от зоны подготовки расплава, причем ванна с расплавом, диск-кристаллиэатор, вытеснитель расплава и экран расположены в вакуумной камере, экран установлен в ванне с расплавом с образованием заборной части питателя у дна ванны, а вытеснитель расплава выполнен обогреваемым.

1219254

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к устройствам для получения металлических частицq волокон и порошковр предназначенных преимущественно для переработки сложнолегированных жаропрочных и жаростойких металлов и сплавов.

Цель изобретения — повышение вы хода годного продукта, а также стабильности работы установки и снижение энергоемкости процесса диспер— гкрованкя.

Сущность предложенного технического решения заключается в том, что обеспечивается процесс диспергкрования в вакуумной камере. Это позвбляет полностью ликвидировать воэможность захолаживания дисперги— руемой поверхности расплава струей газа и обеспечивает наивысшую ско— рость кристаллизации частиц, присущую способу экстракции из расплава твердой фазы вращающимся дискомкристаллизатором. Одновременно сни— жается содержание газов таких, как кислород, водород, азот и др. до тысячных долей процента и позволяет вести процесс при более низкой температуре, практически равной температуре плацления сплава плюс 50100 С перегрева. Это обеспечивает высокое качество готового продукта при более низких энергозатратах.

Снабжение установки обогреваемым вытеснктелем повышает стабильность ведения процесса и в 8-10 раз срок его службы, что также положительно сказывается на повышении выхода годной продукции

Конструктивное выполнение ванны с расплавом в виде тигля с индукционным нагревом, в корпусе которого, в зоне действия инцуктора, расположен питатель, заборная часгь которого находится у дна тигля, а выходное сечение питателя выведено на верхний торец тигля под охлаждаемый диск-кристаллизатор, позволяет плавить и поддерживать температуру расплава практически всех металлов и сплавов, полностью ликвидирует возможность переработки шлаков, обеспечивает температуру расплава в питателе, равную температуре расплава и в тигле, расплав плавно и равномерно подается под рабочие ручьи многоручьевой конструкции дискакристаллкзатора, обеспечивая идентичные условия питания всех ручьев в процессе диспергкрованкя идет постоянное перемешивание расплава в тигле с помощью индуктора, обеспечивая равномерный химсостав расплава по всему обьему расплава.

Отделение вытеснктеля от дискакристаллизатора системой экранов предохраняет рабочую поверхность последнего от налипания брызг и нагара во время пла.вки металла и предохраняет его от перегрева во время работы, что стабилизирует процесс диспергирования и улучшает качество конечной продукции.

На фиг. 1 схематически изображе— на. предложенная установка, на фкг. 2 — разрез А — А на фиг. 1, на фкг. 3 — схема работы датчика уровня. диспергируемого расплава.

Установка содержит механизм загрузки шихты, механизм 2 загрузки легирующих добавок, диск-кристаллкэатор 3 с приводом 4, нанну 5 с расплавом 6, вытеснитель 7 расплава, бункер 8 для сбора частиц. Установка снабжена вакуумной камерой 9, в которой размещены вытеснитель 7 расплава с нагревателем 10, ванна 5, выполненная в виде тигля с индуктором 11, установленного соосно с вытеснителем 7 расплава. В корпусе тигля, в зоне действия индуктора

11, образован питатель 12, заборная часть 13 которого находится у дна тигля, а выходное его сечение 14 выведено на верхний торец тигля под охлаждаемый диск-кристаллиэатор

3.. Привод 4 диска-кристаллизатора 3 через датчик 15 уровня диспергируемого расплава 6 связан с приводом вытеснителя (не показан). Зеркало расплава в тигле и вьггеснитель 7

45 расплава размещены с диском-кристаллизатором 3 системой экранов 16, делящих вакуумную камеру на зоны диспергирования 17 и подготовки расплава 18. Диск-кристаллизатор 3 выполнен полым, во внутреннюю полость которого через вал 19 привода 4 подводится и отводится охлаждающая среда, при этом диск-кристаллизатор

3 с приводом 4 укреплен в вакуумной камере 9 посредством гибкой мембраны 20 и соединен с механизмом 21, обеспечивающим регулировку рабочей поверхности 22 диска-кристаллизато3 12 ра по уровню. Бункер 8 соединен с вакуумной камерой 9 каналом 23 с полым поршнем 24 через систему вакуумных шиберов 25 и 26. Датчик 15 уровня может быть выполнен, например, с использованием луча лазера.

Луч газового лазера 27 подается на оптическое устройство 28, разлагается на два параллельных луча, расстояние между которыми и определяет величину перемещения диспергируемого уровня расплава 6. Попадая на оптическое устройство 29, лучи преломляются в призме 30 и попадают на фотосопротивления 31. Сигнал от фотосопротивлений подаются на блок

32 управления, усиливаются и поступают на привод перемещения вытеснителя 7 расплава, обеспечивая таким образом пропорциональное регулирование перемещения вытеснителя, а следовательно, обеспечивая положение уровня диспергируемого расплава между двумя лучами лазера в пределах

0,05 мм. Размеры выходного сечения

14 питателя 12 выбираются из следующих условий: длина его равна 1,21,5 толщины диска-кристаллизатора 3, а ширина выбирается из условий обеспечения ламинарного потока расплава.

Установка работает следующим об— разом.

Исходное положение — рабочий вакуум 1 10 мм рт.ст. Вакуумные шибера 25 и 26 открыты, полый поршень

24 находится в крайнем нижнем положении, датчик 15 уровня расплава настроен на заданную толщину получения диспергируемых частиц. После этого с помощью механизмов загрузки шихты 1 и загрузки легирующих добавок 2 в тигель загружаются и плавят— ся при помощи индуктора 11 поочередно шихта и легирующие добавки. Сплав тщательно перемешивается за счет магнитных полей индуктора 11. После готовности сплава диску-кристаллиэатору 3 сообщается от привода 4 вращательное движение, а после его выхода на режим (максимальное число оборотов) во внутреннюю полость диска-кристаллизатора 3 через вал 19, подается охлаждающая среда. Устанавливается линейная скорость перемещения вытеснителя 7 расплава, предварительно нагретого с помощью нагревателя 10 до температуры расплава в ванне ° Вытеснитель 7 расплава пере19254

5

50 давливает расплав 6 иэ тигля по питателю 12 под рабочую поверхность

22 диска-кр ист аллиэ ат ор а 3 . При соприкосновении расплава с рабочей поверхностью 22 диска-кристаллиэатора

3 происходит экстракция расплава.

В случае, если уровень расплава в питателе 12 отклонится от заданного, датчик 15 уровня выдает соответствующий сигнал на блок 32 управления, а последний выдает соответствующую команду на привод вытеснителя расплава 7, в зависимости от команды линейная скорость вытеснителя увеличивается либо уменьшается на соответствующую величину.

Закристаллиэовавшиеся частицы на рабочей поверхности 22 диска-крис— таллиэатора 3 под действием центробежной силы срываются с нее и через канал 23, полый поршень 24 попадают в бункер 8. После выработки расплава

6 иэ ванны 5 процесс прекращается либо повторяется вновь. Смену бункера 8 можно производить без вскрытия вакуумной камеры 9 на воздух, для чего перекрываются шибера 25 и 26, бункер 8 снимается с шибером 26, а на его место устанавливается новый бункер с шибером, бункер вакуумируется, после чего соединяется с вакуумной камерой.

Сравнительные опыты по диспергированию алюминиевого сплава, прове-денные на известном устройстве и на предлагаемой установке показали

Ъ следующие преимущества предлагаемой установки: гарантированно обеспечивается стабильная работа установки с высокой производительностью (максимально возможная для выбранного диска †кристаллизато), при этом обеспечивается высокое качество получения продукции, характеризующееся сверхвысокой скоростью кристаллизации, получением частиц равнотолщинной величины с сравнительно одинаковой структурой кристаллизации и с низким содержанием примесей и газа, а также с постоянным заданным химсоставом от частицы к частице.

На предложенной установке переработаны как низкоплавкие металлы и сплавы, так и сложнолегированные жаропрочные стали и сплавы с темперао турой плавления до 1500 С.

1219254

Энергоемкость процесса за счет снижения перегрева диспергируемого расплава на 150-200 С снижена на

20-25Е при переработке относительно тугоплавких металлов и сплавов.

1219254

4-A

ВНИИПИ Заказ 1190/16 Тираж 757 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4