Пристрій для розливання рідкого металу

Изобретение относится к устройствам для периодической разливки металла, созданным на базе индукционных канальных печей. Известен ряд устройств для разливки жидкого металла (Применение разливочных агрегатов с индукционным подогревом. - Gleßereitechnik, 1981, №9, с.264 - 268). В данных устройствах нагрев металла осуществляется индукционным способом. Перед разливкой металла производят нагрев всей его массы в устройстве и поддерживают высокую температуру металла в течение всего времени разливки. При этом имеют место значительные теплопотери, которые снижают КПД этих устройств. Известна конструкция устройства для дозирования жидкого металла (А.с. СССР №904888, кл. B22D39/06), включающего ванну с нагревателем, загрузочный и сливной сифонные каналы, систему управления. Недостатком данного устройства является то, что нагреватель находится в нижней части ванны, а разливка металла производится из сливного канала, который находится в верхней части ванны и температура металла в котором на 50 - 100°C ниже, чем в нагревателе. Для достижения требуемой температуры разливки металл необходимо перегревать в нагревателе. Это обуславливает дополнительные затраты электроэнергии. Наиболее близким к заявляемому изобретению является устройство для порционной разливки металла (А.с. №660342, кл. B22D39/00), которое состоит из рамы, оснований, тигля со сливным желобом, огнеупорного блока с каналом, индуктора, электромагнита и привода для поворота устройства в вертикальной плоскости. Нагрев металла производится индукционным методом, а разливку ведут порциями с помощью электромагнитных сил. Недостатком данного устройства является повышенный расход электроэнергии. Это обусловлено тем, что перед разливкой производят нагрев всей массы металла в тигле и канале и длительное время выдерживают его в процессе разливки. На практике при разливке металла имеют место значительные простои в работе заливочного устройства, вызванные различными причинами (технологические остановки, ремонт литейного конвейера и вспомогательного оборудования). Анализ технологического процесса изготовления оливок, например, из чугуна, показывает, что непосредственно заливка форм занимает 40 - 50% времени работы литейного конвейера. Остальное время металл неоправданно находится в перегретом состоянии, причем температура его при изготовлении тонкостенного литья может достигать 1500 1550°C. Кроме увеличения энергозатрат это приводит к повышенному угар у основных и легирующи х элементов, интенсивному разрушению стенок огнеупорной футеровки разливочного устройства. В основу изобретения поставлена задача создания такого устройства для разливки жидкого металла, которое обеспечило бы значительную экономию электроэнергии, основных, легирующи х и футеровочных материалов. Поставленная задача достигается за счет того, что в устройстве для разливки жидкого металла, содержащем основание, раму, установленный на раме тигель со сливным желобом, огнеупорный блок с каналом, индуктор, электромагнит и привод для поворота устройства в вертикальной плоскости, в огнеупорном блоке на участке присоединения к тиглю выполнено по меньшей мере два дополнительных канала, соединяющих полость токонесущего канала с тиглем. При этом каждый участок соединения дополнительного канала с токонесущим расположен в зазоре электромагнита, имеющего независимую систему электропитания. Кроме того, в огнеупорном блоке на участке присоединения сливного желоба к токонесущему каналу выполнена дополнительная емкость для перегрева металла. На фиг.1 представлено предлагаемое устройство для разливки жидкого металла, вид сбоку; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.3 - то же, устройство с дополнительной емкостью, вид сбоку; на фиг.4 и 5 представлен принцип работы устройства соответственно в режимах разливки и циркуляции металла. Устройство состоит из тигля 1, к боковой стенке которого прикреплен огнеупорный блок 2 с токонесущим каналом 3. В огнеупорный блок 2 встроен индуктор 4. Кроме того, в огнеупорном блоке 2 на участке присоединения к тиглю 1 выполнено по меньшей мере два дополнительных канала 5, соединяющих полость токонесущего канала 3 с тиглем 1. Слив металла осуществляется по сливному желобу 6. который сообщается с полостью токонесущего канала 3. На участках соединения дополнительных каналов 5 с полостью токонесущего канала 3 установлены электромагниты 7. Тигель 1 с огнеупорным блоком 2 установлены на раме 8, которая крепится на основании 9 и имеет возможность поворота в вертикальной плоскости с помощьюпривода 10. Устройство работает следующим образом. Перед запуском устройства в работу в тигель 1 заливают жидкий металл, например, чугун с исходной температурой 1300°C. Он заполняет токонесущий канал 3, и вокруг индуктора 4 образуется короткозамкнутый виток. При включении индуктора 4 в электрическую сеть в токонесущем канале 3 индуктируется электрический ток I, который подогревает жидкий металл в канале. Так как масса металла в токонесущем канале (около 200кг) значительно меньше массы металла в тигле (например, 5000кг), температура металла в канале быстро возрастает, При достижении требуемой температуры заливки (например, 1500°C) включают электромагниты 7. В зазоре электромагнитов создается электромагнитное поле B, которое взаимодействует с электрическим током I в канале. При этом в металле возникает электромагнитная сила, под действием которой жидкий металл приводится в движение. В режиме заливки форм напряжение на каждый электромагнит включают так, чтобы возникающая электромагнитная сила F1 была направлена в сторону сливного желоба 6 (фиг.4), и жидкий металл с температурой 1300°C поступает из тигля в токонесущий канал 3 и вытесняет на сливной желоб 6 перегретый до 1500°C металл из токонесущего канала 3. Жидкий металл из сливного желоба 6 поступает в литейную форму. По такому принципу можно производить заливку форм металлоемкостью, например, 10 50кг, что меньше массы перегретого металла, находящегося в полости токонесущего канала (200кг). Для заливки форм, металлоемкость которых превышает массу металла в токонесущем канале, в огнеупорном блоке 2 выполнена дополнительная емкость 11, масса металла в которой в 2 - 3 раза больше порции металла, заливаемого в форму. Например, при заливке формы металлоемкостью 100 150кг дополнительную емкость выполняют на 300 500кг. В этом случае при заливке форм металл с температурой 1300°C из тигля под действием электромагнитной силы F1 поступает в токонесущий канал и вытесняет из дополнительной емкости перегретый до температуры 1500°C жидкий металл на сливной желоб, и далее этот металл заливается в литейную форму. Поддержание исходной температуры металла в тигле происходит за счет тепла перегретого металла, поступающего из токонесущего канала в тигель. Для этого в перерывах между очередными заливками форм включают один из электромагнитов так, чтобы электромагнитная сила F2 была направлена в сторону тигля (фи г.5). При этом металл из тигля по одному дополнительному каналу 5 поступает в токонесущий канал, подогревается, а по другому дополнительному каналу возвращается в тигель. Имеет место циркуляция металла v между каналом и тиглем, в результате чего происходит усреднение температуры и химического состава металла в тигле. Электромагниты имеют независимые системы электропитания. Это позволяет изменять полярность напряжения на электромагнитах и направление действия электромагнитных сил F1 и F2 в режимах разливки и циркуляции металла. Таким образом, в предлагаемом устройстве для разливки металла вся масса в тигле, которая значительно больше металлоемкости литейной формы, выдерживается при температуре на 200°C ниже температуры заливки литейной формы. Это позволяет значительно сократить общие теплопотери и снизить расход электроэнергии на разливку металла. Кроме этого, сохранение всей массы металла при низкой температуре позволяет уменьшить угар основных и легирующи х элементов, снижается также расход огнеупорных материалов, повышается надежность и долговечность работы устройства для разливки жидкого металла.