Установка для обробки розплавленого металу

Изобретение относится к области металлургии, в частности к установкам для вне-печной обработки расплавленного металла. Известна установка для электрогидроимпульсной обработки расплавленного металла (авт. св. СССР №1734299, кл. В 22 D 27/08), содержащая источник упругих колебаний в виде закрепленной на поворотной стреле электроразрядной камеры с электродами и волноводом-излучателем, у которого верхняя часть выполнена в виде мембраны, механизм перемещения стрелы и пневмосистему, причем пневмосистема снабжена пневмораспределителем, электроразрядная камера - отъемным дном с центральным отверстием под волновод-излучатель, мембрана выполнена в виде поршня, размещенного в электроразрядной камере с образованием сообщенной с пневмосистемой герметичной полости между ней и отъемным дном и с возможностью перемещения этого поршня вдоль продольной оси электроразрядной камеры, а механизм перемещения стрелы выполнен в виде каретки с приводом для возвратно-поступательного перемещения, стрела шарнирно соединена с кареткой и снабжена катками, установленными с возможностью перемещения по наклонным направлениям. Признаками, совпадающими с существенными признаками заявляемого изобретения, являются следующие: источник упругих колебаний в виде электроразрядной камеры, установленной на стреле; электроразрядная камера выполнена с электродами, излучателем и мембраной. Данная конструкция установки предусматривает лишь вертикальный ввод волновода-излучателя в расплав, что снижает ее технологические возможности, т.к. это всегда связано с размерами траверсы, используемой на данном предприятии, или возможностью ее удаления перед введением волновода в ковш. Кроме того, наличие вертикального и наклонного путей перемещения вибратора увеличивает габаритные размеры установки и не позволяет применить ее в литейных цехах, использующих 1-3 тонные ковши. Прототипом заявляемого изобретения является установка для виброимпульсной обработки расплавленного металла (авт. св. СССР №1469685, кл. В 22 D 27/08), содержащая источник упругих колебаний в виде прокачиваемой рабочей жидкостью разрядной камеры, установленной на упругих опорах планшайбы поворотной стрелы механизма ее перемещения и со встроенными в нее положительным и отрицательным электродами, соединенными с генератором импульсов тока и мембраной, закрепленной против положительного электрода с центральным выступом, на котором смонтирован излучатель с насадкой, механизм перемещения разрядной камеры снабжен вертикальной цилиндрической полой колонной с направляющим профильным пазом и трособлочной передачей, размещенной в колонне и закрепленной на ее основании, причем поворотная стрела смонтирована на колонне и ее перемещение ограничено профилем направляющего паза к ее вертикальной оси, причем излучатель установлен наклонно. Признаками, совпадающими с существенными признаками заявляемого изобретения, являются: источник упругих колебаний выполнен в виде разрядной камеры, установленной на стреле, со встроенными в нее положительным и отрицательным электродами, соединенными с генератором импульсов тока, мембраной и излучателем, установленным наклонно; механизм перемещения разрядной камеры, снабженный полой колонной с направляющей и трособлочной передачей; система прокачки разрядной камеры. Конструкция данной установки позволяет осуществить ввод волновода-излучателя в ковш только при условии снятой (или отклоненной на 90°) траверсы. Габаритный размер по высоте завышен за счет направляющей механизма перемещения (поворота стрелы). Все это ограничивает технологические возможности установки. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования установки для обработки расплавленного металла, в которой путем усовершенствования элементов механизма перемещения и введением конструктивных решений по регулировке угла поворота разрядной камеры относительно горизонта, обеспечивается обработка расплава в ковшах различной емкости и с различными размерами траверс, а также снижение габаритных показателей (по высоте) установки и за счет этого расширяются ее технологические возможности. Сущность изобретения заключается в том, что в установке для обработки расплава, содержащей источник упругих колебаний в виде разрядной камеры, установленной на стреле, со встроенными в нее положительным и отрицательным электродами, соединенными с генератором импульсов тока, мембраной и излучателем, установленным наклонно, механизм перемещения разрядной камеры, снабженный полой колонной с направляющей и трособлочной передачей, связанной со стрелой, систему прокачки разрядной камеры, согласно изобретению, полая колонна механизма перемещения разрядной камеры выполнена в виде параллелепипеда с направляющими, размещенными наклонно к ней, стрела снабжена катками, установленными с возможностью перемещения по полкам направляющих, а разрядная камера установлена на стреле с возможностью ее поворота в вертикальной плоскости относительно направляющих, при этом угол наклона излучателя разрядной камеры к горизонту равен 45-65°. Существенными отличиями заявляемой установки от прототипа является выполнение полой колонны в виде параллелепипеда с наклонными направляющими, в которых установлена (на катках) стрела с камерой и обеспечение возможности поворота стрелы камеры относительно направляющих. Данная конструкция обеспечивает ввод излучателя как в вертикальной плоскости, так и под углом к горизонту (уровню расплава в ковше), что позволяет применить ее для ковшей различной емкости с различными размерами траверс без существенных изменений конструкции. Уменьшаются массогабаритные показатели установки, т.к. вместо массивной колонны используется стандартный профиль, исключается поворот стрелы относительно колонны и более чем в 2 раза снижается высота колонны. Исключение поворота стрелы (большая консоль и масса) в пазе колонны повышает надежность работы установки. Наличие оптимального значения угла наклона излучателя камеры (45-65°) позволяет увеличить эффективность воздействия в 1,8-1,7 раз (по степени дегазации: с 29-31% до 52-54% при a=65° или 54-56% при a=45°; по степени удаления неметаллических включений: с 10-15% до 20-24% при a=65°или 21-24% при a=45°), а в сочетании с конструктивной возможностью регулировки угла наклона излучателя разрядной камеры относительно направляющих - обеспечивает применение установки для большинства технологических схем обработки расплава. Экспериментальные данные по определению оптимальных значений угла наклона излучателя разрядной камеры относительно горизонта приведены в таблице. Результаты получены при моделировании 60 τ ковша, при интенсивности воздействия 7 Дж/с · кг и перегреве расплава 100-120°С. Как следует из таблицы, оптимальным является угол 45-65°, при котором существенно повышаются показатели эффективности обработки расплава. Вместе с тем, сам по себе наклонный ввод излучателя в расплавив более широких пределах изменения угла (30-70°) дает лучшие результаты по эффективности, чем в прототипе (a=90°). На фиг. 1 изображена установка, вид сбоку: на фиг. 2 - то же, вид в плане; на фиг. 3 - элемент А на фиг. 1. Установка содержит полую колонну 1 в виде параллелепипеда, снабженного направляющими 2, расположенными наклонно к ней, стрелу 3 с катками 4, установленными с возможностью перемещения по полкам направляющих 2, разрядную камеру 5, установленную на опорах 6 (фиг. 2), закрепленных на стреле 3 болтовыми соединениями, с возможностью ее поворота в вертикальной плоскости на осях 7 относительно направляющих 2, со встроенными в нее положительным 8 и отрицательным (корпус разрядной камеры 5) электродами, соединенными с генератором импульсов тока 9 (показан схематично), мембраной 10 (фиг. 3) и излучателем 11, механизм перемещения разрядной камеры 5, снабжен полой колонной 1, в которой закреплен реверсивный привод 12, соединенный тросом 13 через блок 14 со стрелой 3. Система прокачки разрядной камеры 5 расположена в нижней части полой колонны 1 и состоит из бака 15, заполненного водой, электронасосного агрегата 16 и гибких трубопроводов (на чертеже не показаны). Угол наклона излучателя 11, соединенного жестко через мембрану 10 и кремальеру 17 с разрядной камерой 5, относительно горизонта устанавливается в зависимости от конкретных условий производства в пределах 45°-65° и фиксируется упором 18, выполненным в виде металлической пластины, один конец которой закреплен на стреле, например, сваркой, а второй конец контактирует с боковой поверхностью корпуса разрядной камеры 5, ограничивая ее поворот под действием собственного веса, учитывая, что центр тяжести находится ниже контакта упора 18 с боковой поверхностью корпуса разрядной камеры 5. Уплотнение корпуса разрядной камеры 5 и мембраны 10 осуществляется прокладкой 19. Работает установка следующим образом: ковш 20 с расплавом 21 на траверсе 22 подается грузоподъемными средствами в приямок 23 и центрируется по упору 24. Включением реверсивного привода 12 опускают стрелу 3 с разрядной камерой 5 из верхнего исходного положения в нижнее положение,при этом стрела 3 с разрядной камерой 5, опускаясь, под действием собственного веса, по наклонным направляющим 2, обеспечивает беспрепятственный ввод излучателя 11 в ковш 20 на заданную глубину без съема траверсы 22. Включают электронасосный агрегат 16 системы прокачки разрядной камеры 5 и генератор импульсов тока 9. Под воздействием электрических разрядов в разрядной камеры 5 возникают плоские волны сжатиярастяжения, которые передаются излучателем 11 в расплав 21, что приводит к дегазации расплава, увеличению центров кристаллизации, уменьшению и равномерному распределению оставшейся части неметаллических включений и, в конечном итоге, улучшается качество отливок и слитков, полученных из металла после электрогидроимпульсной обработки. После завершения электрогидроимпульсной обработки выключают генератор импульсов тока 9. Включением реверсивного привода 12 выводят излучатель 11 из ковша 20 в исходное положение. Выключают электронасосный агрегат 16 системы прокачки разрядной камеры 5. На этом цикл заканчивается. Применение предложенного технического решения позволит расширить технологические возможности установки за счет упрощения конструкции и уменьшения массогабаритных показателей, а также обеспечит повышение эффективности воздействия на расплав путем подбора оптимального угла наклона излучателя разрядной камеры к горизонту.