Агрегат для вакуумирования жидкого металла

Агрегат для вакуумирования жидкого металла

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

пц 55б183

ОП ИСА НИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Саюа Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 03.11.75 (21) 2189270/02 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.04.77. Бюллетень № 16

Дата опубликования описания 30.05.77 (51) М, Кл.е С 21С 5/56

В 22D 35!06

Государственный комитет

Совета Министров СССР ло делам изобретений н открытий (53) УДК 669.187.2 (088.8) (72) Авторы изобретения

Б. С. Долженков, 3. Н. Гецелев, С, С. Семин, Г. Д. Дымов, Г. В. Черепок и Г. Г. Колобов (71) Заявитель (54) АГРЕГАТ ДЛЯ ВАКУУМИРОВАНИЯ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА

Изобретение относится к области металургии, в частности к конструкции агрегатов для вакуумной обработки жидкого металла, позволяющих получить высококачественные сплавы.

Известный агрегат состоит из плавильной печи, вакуумного миксера и транспортной магистрали для жидкого металла с механическим клапаном, который перекрывает магистраль при создании вакуума в миксере. При открывании механического клапана жидкий металл из печи по транспортной магистрали устремляется в миксер, где происходит его дегазация.

Процесс вакуумирования происходит в процессе перелива и сопровождается интенсивным выделением газа и других включений из жидкого металла. По окончании перелива механический клапан вновь должен сработать и отсечь атмосферу печи от миксера, а одновременно с этим. прервать поток металла в магистрали. После этого происходит отстой металла в ванне миксера и последующая разливка в среде инертного газа.

Вышеуказанный агрегат обладает существенными недостатками, не позволяющими в полной мере использовать эффективность динамического вакуумирования.

Во-первых, механический клапан для отсеч ки вакуума при переливе жидких металлов, особенно таких агрессивных как алюминиевые сплавы, ненадежен в работе. Кроме высоких требований к точности изготовления движущихся деталей, имеющих непосредственный

5 контакт с жидким металлом, необходимы соответствующие материалы для их изготовления, Одним из основных требований к материалу заслонки и седла клапана является их инертность к жидкому металлу (особенно к

10 алюминию и его сплавам) и несмачиваемость, а также высокая механическая прочность. Таким жестким требованием удовлетворяют некоторые довольно дорогие и дефицитные материалы, но и те со временем частично раст15 воряются в жидком металле, что приводит к выходу из строя всего клапана, Кроме того, малейшее попадание металла между седлом клапана и заслонкой приводит к неплотности, а следовательно, к срыву вакуума в миксере.

Во-вторых, агрегат не имеет устройства для дробления струи при входе в вакуумную атмосферу, что резко ухудшает условия дегазации.

Обработка происходит непосредственно в

25 струе металла, вытекающей из транспортной магистрали в миксер, что, естественно, ограничивает время перелива и удельную поверхность металла, подвергающуюся воздействию вакуума. Оба эти фактора являются решаю30 шими при оценке эффективности процесса, в

5э6183

65 частности качества полученного металла и., производительности агрегата в целом, Частично недостатки, присущие механическому клапану, устранены в устройстве для подачи жидкого металла в вакуумную камеру, в котором запорный элемент выполнен в виде фольги из легкоплавкого металла. Однако это устройстьо не может быть применено для закрытия металлопровода с движущимся металлом, так как фольга не выдерживает напора металла, его агрессивного и температурного воздействия.

На и более удовлетворительные результаты дает запнрание металла в трубопроводе индукционны м вентилем. Однако его одностороннее исполнение (порог внутри трубопровода н о ватываюций его индуктор) и отсутствие элементов, предотвращающих прорыв газов и вакуумную среду, нс позволяет производительно использовать это решение для вышеуказанного агрегата.

Целью изобретения является создание агрегата для динамического вакуумирования в струе жидкого металла с повышенной производительностью и эффектпвностшо проведения процесса.

Зто достигается тем, что запорный клапан выполнен в виде наклонной в сторону миксера секции металлопровода с вертикальным патрубком, ограниченной изнутри выступами и охваченной снаружи двумя кольцевыми индукторами электрически, связанными с датчиками поплавкового указателя уровня металла в печи, а металлопровод в микссре переходит в расширяющийся лоток, выпуклость которого направлена вверх.

Такое выполнение агрегата повышает его производительность и надежность благодаря установке на транспортном металлопроводе быстродействующего спаренного индукционного затвора-клапана. Надежное уплотнение обеспечивает вертикальный патрубок на затворе, в котором будет находиться жидкий металл, уровень последнего определяется величиной уклона металлопровода в сторону миксера. Эффективность динамического вакуумирования в миксере возрастает вследствие увеличения пути жидкого металла по лотку и интенсивного растекания металла по последнему. Это приводит как к увеличению площади металла, одновременно подвергающегося про цессу дегазации, так и к утонению струи, что позволяет более полно провакуумировать весь объем металла.

На фиг. 1 показан агрегат в разрезе; на фиг. 2 — разрез по А — А на фиг. 1.

Агрегат состоит из вакуумного миксера 1 и плавильной печи 2, связанных между собой

Г-образным металлопроводом 3. Наклонная в сторону миксера секция металлопровода имеет вертикальный патрубок 4 с шарнирной крышкой 5, на которой выполнен штуцер 6 для выпуска излишка газа при срабатывании индукционного затвора. Внутри металлопровода с обеих сторон патрубка 4 выполнены по5

Зо

4 роги 7, зона которых о:,вачсна снаружи кольцевыми ппдукторамн 8 и 9, удерживавшими жидкий металл 10 в металлопроводе 3 и патрубке 4. Такое выполнение индукционного затвора-клапана обеспечивает надежное уплотнение металлопровода при остаточном давлении внутри миксера 1 — 10 мм рт. ст.

Для подогрева жидкого металла 10 и предотвращения его замерзания металлопровод 3 охвачен индукционной катушкой 11 в зоне патрубка 4 и катушкой 12 выше патрубка.

Для улучшения условий дегазации металла в миксере металлопровод 3 заканчивается расширяющимся лотком 13, выпуклость которого направлена вверх. Это обеспечивает растекание струи металла, выходящего из металлопровода 3, по плоскости лотка 13 в разные стороны, что резко увеличивает плошадь обрабатываемого в единицу времени металла, а следовательно, повышает эффективность вакуумирования. При этом кроме увеличения поверхности струи металла будет происходить ее утонение, а это, в свою очередь, позволит более полно вакуумировать весь проходящий объем металла.

В кармане печи 2 установлен поплавковый указатель уровня 14, стержень 15 которого взаимодействует с индуктивными датчиками

16 и 17. Эти датчики электрически связаны с системой управления запирающими индукторами 8 и 9.

Для очистки вертикального участка металлопровода 3 от шлаковых и других отложений установлен съемный люк 18.

Агрегат работает следующим образом.

Перед окончанием плавки металла в печи

2 включают индуктор 8, а также катушки 11 и 12 на металлопроводе 3. После этого открывают шарнирную крышку 5 и в патрубок 4 за,чивают жидкий металл 10, в котором под воздействием магнитного поля индуктора 8 возникают вихревые токи. Жидкий металл 10 удерживается от растекания у нижнего порога

7 за счет электромагнитных сил, возникающих при взаимодействии вихревых токов с магнитным полем индуктора 8, По достижении в патрубке 4 определенного заданного уровня мегалла, определяемого наклоном горизонтальной части металлопровода в сторону миксера, включают индуктор 9, и металл под воздействием электромагнитных сил образует своеобразный затвор-пробку в металлопроводе. Затем включают систему создания вакуума в миксере и по достижении в последнем остаточного давления 1 — 10 мм. рт. ст. агрегат готов к работе.

После этого в цепь управления индукторами включают датчики уровня металла в печи

16 и 17, а индукторы 8 и 9 обесточивают. жидкий металл 10 нз полости запирающего клапана стекает в миксер н открывает металлопровод 3.

Жидкий металл из печи 2 устремляется по металлопроводу 3 под воздействием перепада давления в мпксср. Благодаря попаданию B

556183

Составитель Л. Веревкина

Техред Н. Аук

Корректор Л. Орлова

Редактор Т. Ларина

Заказ 1106/4 Изд. № 418 Тираж 690 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, К-35, Раушская наб., д. 4,5 типография, пр. Сапунова, 2 сильно разреженную атмосферу миксера в металле происходит дегаз;:ппя. 11у ь1рьки газо» дпффундируют через слой металла за счет перепада лавленпя между атмосферой миксера и пузырьком. 11ри этом эффект дегазации резко возрастает.вследствие растекания металла по лотку 13 в разные стороны.

B результате растекания металла увеличивается его удельная поверхность, которая соприкасается с вакуумом, что приводит к увеличению количества выделяемого газа в единицу времени. ! огда стержснь 15 указателя уровня onyCI<00тся до IIH;J,уliTHBHOI дат IHI<3 17, поступает электрическп11 сигнал в систему управления запирающи.ди индукторами 8 и 9. На индукторы 8 и 9 подается питание, и начинается пережим струи металла в металлопроводе 3. Когда стержень 15 выйдет из зоны действия датчика 17, индукторы полностью пережмут сечение струи металла и атмосфера миксера будет отключена от печи.

После этого производят выдержку для успокоения ванны металла в миксере, а затем начинают подавать в миксер инертный газ, например аргон, при обработке алюминиевых сплавов. По достижени ив миксере остаточного давления, соответству1ощсго высоте столба металла в гсртнкальном участке мсталлопровода 3, отключают индукторы 8 и 9 и металл

10 сливается в миксер. После этого производят разливку обработанного расплава, а затем цикл работы агрегата повторяется в той же последовательности.

Формула изобретения

Агрегат для вакуумирования жидкого металла, содержащий плавильную печь, вакуумный миксер, металлопровод для подачи металла из печи в миксер с запорным клапаном и системой управления, элементы индукционного подогрева металла в металлопроводе и указатель уровня металла в печи, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса вакуумирования и увеличения производительности агрегата, запорный клапан выполнен в виде наклонного в сторону миксера металлопровода с вертикальным патрубком, ограниченного изнутри выступами и имеющего снаружи кольцевые индукторы электрически связаные с датчиками указателя уровня металла в печи, а металлопровод в миксере переходит в расширяющийся лоток выпуклостью вверх.