Установка для віброімпульсної обробки розплавленого металу

Изобретение относится к металлургии, а конкретно к внепечной обработке жидкого металла. Целью изобре Изобретение относится к металлургии, а конкретно к внепечной обработке жидкого металла. Целью изобретения является повышение эффективности обработки. На фиг. 1 изображено устройство, общий виді н а Лиг, 2 - разрез А—А на Лиг. 1; на Лиг. 3 - разрез Б-Б на Лиг.1, В металлическую емкость 1 с расплавленным металлом 2, покрытым сверху ишаком 3, погружено устройство, состоящее нз корпуса 4 и поршня 5, который установлен в расточке корпуса 4 и образует с ним разрядную камеру. На мембранном дне 6 поршня 5 16-89 тения является повышение эЛЛективности обработки. Установка снабжена дополнительной насадкой 23, установленной на границе раздела металл - шлак, при этом обе насадки выполнены с наружным диаметром, равным 0,2-0,5 внутреннего диаметра емкости, и имеют конические отверстия, с ориентированными меньшими основаниями поочередно вверх и вниз, а суммарная площадь меньших оснований отверстий равна 0,1-0,15 площади торцовой поверхности насадки. Ударные и акустические волны, возникающие в разрядной камере, передаются через волновод 21 и насадки 22, 23 в расплавленный металл. В конусных отверстиях возникают турбулентные потоки, способствующие интенсивному перемешиванию расплава, повышению его однородности, 3 ил. с внутренней стороны выполнен выступ 7, являющийся электродом-катодом. Соосно ему в полость камеры введен электрод-анод 8. Электроды 7 и 8 соединены с генератором 9 импульсных токов. Полость разрядной камеры заполнена прокачиваемой рабочей жидкостью 10. Юбка 11 поршня 5 входит в кольцевую проточку, выполненную в корпусе 4 со стороны рабочего торца с возможностью свободного возвратно-поступательного перемещения. Для герметизации разрядной полости на внутренней стороне кольцевой проточки выполнено несколько секций кольцевых лабиринтных \плотнений 12, 05 го 00 1476728 а на наружной поверхности поршня 5 кольцевые манжеты 13. На внутренней стороне поршня 5 установлена втулка 14, В корпусе 4 выполнена выточка 15, связанная каналом с атмосферой. Со стороны рабочего торца корпуса 4 в последний встроены ^попные выступы 16, Между поршнем 5, корпусом 4 и опорными выступами 16 установлены 10 пружины 17 таким образом, что поршень оказывается подвешенным на них. Нижней стороной своих буртиков направляющие 16 установлены через пружины-демпферы 18 на плите 19, к которой прикреплен тепловой экран 20. Мембранное дно поршня 5 переходит в волноводный стержень 21, нижняя излучающая часть которого выполнена в виде профильной насадки 22. На вол- 20 новодном стержне 21 на границе металл - шлак расположена дополнительная профильная насадка 23. Обе насадки 22 и 23 выполнены с наружным диаметром d H , равным (0,2- 25 0,5) d, где d n ~ внутренний диаметр литейной формы. Со стороны торцовых поверхностей на насадках выполнены конусные отверстия, одна часть которых расположена вверх меньшим осно- 30 ванием, а другая часть - большим, причем суммарная площадь Ї. S отверстий по меньшему основанию на каждой насадке равна (0,1-0,15) S H , где S w площадь торцовой поверхности насадки. Устройство работает следующим об- 35 разом. В установленную на подставку литейную форму 1, заполненную расплавом 2 с наведенными на поверхности 40 жидким шлаком .3, погружают рабочие органы устройства — стержень—волновод 21 с насадками 22 и 23 с помощью вспомогательного устройства (на чертеже не показано). 45 После этого включается система прокачки полости разрядной камеры и генератор 9 импульсных токов. Между электродами 7 и 8 в рабочей жидкости • 10 происходит высоковольтный электри50 1 ческий разряд, сопровождающийся появлением в ней ударных волн, кавитации и пульсации парогазовой полости, приводящих к появлению акустической волны и гидропотока. 55 Ударные и акустические волны, возникающие в зоне высоковольтного электрического разряда, попадая на мембрану 6 разрядной камеры, переда ются через волновод 21 и насадки 22 и 23 в расплавленный металл. Часть энергии гидропотока, попадающая на мембрану, приводит к массовым вертикальным перемещениям поршня 5 с волноводом 21 и насадками 22 и 23 вниз, сжимая при этом пружины 17. При этом в конусных отверстиях 24, расположенных вершинами вверх, возникают турбулентные потоки жидкого металла, направленные вверх. Потоки, созданные над насадкой, расположенной на границе металла со шлаком, перемешивают металл со шлаком и усиливают их взаимодействие, что повышает эффект рафинирования металла от неметаллических включений и газов. Турбулентные потоки, созданные в конусных отверстиях 24 нижней насадки 22, встречаются с потоками металла, созданными нижней торцовой поверхностью верхней насадки 23, что способствует интенсивному перемешиванию металла, выравниванию его температурного градиента, уменьшению микронеоднородности расплава. При падении давления в рабочей жидкости 10 нижние пружины 17 за счет накопившейся в них потенциальной энергии перемещают поршень 5 и волновод 21 с насадками 22 и 23 вверх. При этом насадка 23, установленная на волноводе на границе шлак - металл, создает колебания поверхности расплава. За счет расположения конусных отверстий 24 вершинами конусов вверх вниз турбулентные потоки образуются при движении волновода как вверх, так и вниз. Направление этих потоков противоположно направлению движения волновода. При этом эффективность обработки расплава максимальна при значениях наружного диаметра насадок, равных (02-0,5) d. При d „ L 0,2 d мала масса жидкого расплава и шлака, подвергаемая интенсивной обработке, а при d H У 0,5d масса волновода с насадками настолько велика, что амплитуда, скорость и ускорение его перемещения незначительны и эффективность обработки снижается. Суммарная площадь (Is) конусных отверстий по малому их диаметру в интервале эффективной обработки распла 1476728 ва равна (0,1-0,15) S4. При I S ^ 0,1 SH пульсов тока устройство удаляется недостаточный объем расплава шлака из расплава 2. Затем отключается (вовлекается в участие виброструйного система прокачки и охлаждения. эффекта, а при X S У 0,15 S H уменьша- „ ется площадь плоской торцовой поПо сравнению с прототипом предверхности насадок, что приводит к лагаемое устройство позволяет созснижению акустического воздействия дать в расплавленном металле турбуна расплав. лентные гидропотоки и более интенКроме того, часть энергии высоко- ю сивное взаимодействие металла со вольтного разряда в виде ударной шлаком, что способствует активному волны, гидропотока и кавитации возперемешиванию расплава, увеличению действует на верхнюю и боковую почисла центров кристаллизации, повыверхности разрядной камеры и создает шению степени ратинирования металла вертикальную и горизонтальную сое15 и удаления газов. тавляющие импульсного усилия, приложенного к корпусу 4, В результате Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я того, что корпус 4 устройства установлен на демпферы, расположенные Установка для виброимпульсной обравномерно по окружности его основа- 20 работки расплавленного металла, сония и имеющие переменную жесткость, держащая емкость для расплава, разразрядная камера устройства в момент рядную камеру с рабочей жидкостью и электродами, мембрану с центральным приложения импульсного усилия на корвыступом и излучателем, снабженным пус начнет колебательное движение, а вместе с этим возникнут перемеще25 в нижней части стержня насадкой, при этом мембрана выполнена в виде подния камеры вокруг ее оси (крутильные пружиненного поршня, размещенного в колебания). кольцевой проточке разрядной камеры, Горизонтальные, вертикальные и о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, крутильные колебания корпуса 4, склас целью повышения эффективности обдываясь с перемещениями порыня 5 от- 30 работки, она снабжена дополнительной носительно корпуса, усиливают эффекнасадкой, установленной на стержне тивность обработки за счет создания излучателя, при этом обе насадки выв расплавленном металле 2 дополниполнены с наружным диаметром, равтельных гидропотоков. ным 0,2-0,5 внутреннего диаметра емПосле того как перемещения волно- д± кости, и имеют конические отверстия, вода 21 с насадками 22 и 23 затихнут сориентированные меньшими основанияили станут малоэффективными, на элекми поочередно вверх и вниз, причем троды 7 и 8 подается очередной имсуммарная площадь меньших оснований пульс тока и процесс повторяется. отверстий равна 0,1-0,15 площади После окончания виброимпульсной обдо торцовой поверхности насадки. работки выключается генератор 9 им tA 7Ь7^8 Фиг Г A-A Фиг.3 Фиг.2 Редактор Л.Народная 5 5 Составитель В.Самсонов Техред л.Олийнык Корректор Л.Патай Заказ 628/ДСП Тираж 464 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101