Пристрій для обробки розплавів

Реферат: Пристрій для обробки розплавів, що містить ківш, обладнаний відокремлюваною ванною з неферомагнітним корпусом, розташованою між полюсами електромагніта, електроди з електроізольованою боковою поверхнею з можливістю вертикального переміщення, робочий простір ванни з'єднаний з робочим простором ковша переливними каналами, причому електроди занурені в відокремлювану ванну на 1/3-2/3 глибини металу, який її заповнює. UA 104813 U (12) UA 104813 U UA 104813 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до металургії, переважно металургії залізо-вуглецевих сплавів, і призначена для створення в ємкості розплаву потоків довільної швидкості при одночасному модифікуванні, рафінуванні і (або) легуванні металу. Відомий спосіб вилучення елементів з відвальних шлаків [Спосіб вилучення елементів з відвальних шлаків: патент 60820 / Проценко М.Ю., Ессельбах С.Б., Куберський С.В., Ессельбах B.C. та ін.; власник ДонДТУ - № 201015668; заявл. 24.12.2010; публік. 25.06.201 1, Бюл. № 12. 4 с. іл.], за яким розплав обробляють електричною дугою, зануреною вглиб металу, дуговий розряд створений між електродом і розплавом, бокова поверхня електрода електроізольована сумішшю відновлюваних оксидів з відновником. Недоліком відомого способу являється недостатня величина тиску, який створює заглиблена дуга на розплав. Найближчим за технічною сутністю до пропонованої корисної моделі є проміжний ківш машини безперервного (напівбезперервного) лиття заготовок, в якому потрібний тиск створюється схрещеними магнітним і електричним полями в додатковій відокремлюваній від проміжного ковша ванні, розташованій між полюсами електромагніта, робочий простір додаткової ванни з'єднаний з робочим простором проміжного ковша переливними каналами, постійний струм підведений на поверхню розплаву додаткової ванни через дві електричні дуги [Проміжний ківш машини безперервного (напівбезперервного) лиття заготовок: патент 71324; Смірнов О.М., Ессельбах С.Б., Куберський С.В., Проценко М.Ю. та ін.; власник Дон ДТУ. - № 201115435; заявл. 27.12.201 1; публ. 10.07.2012, Бюл. № 13. - 3 с. іл.]. Недоліком відомого проміжного ковша є нерівномірний розподіл електромагнітного тиску по глибині розплаву додаткової ванни Найбільший струм спостерігається в поверхневих шарах, метал і, додатковій ванні сильно турбулізується, що заважає створенню потрібних потоків сталі в робочому просторі проміжного ковша. Спостерігаються великі втрати тепла з відкритих дуг. В основу розробки даної корисної моделі поставлено задачу створити максимально можливий електромагнітний тиск в відокремлюваній ("активній") ванні, мінімально можливу в ній турбулізацію розплаву і зменшення теплових втрат при одночасному модифікуванні, рафінуванні і (або) легуванні металу за рахунок насичення металу елементами, відновленими в розплав із електроізоляційних оболонок електродів. Експериментально встановлено, що поставлена задача вирішується тим, що в пристрої для обробки розплавів, що містить ківш, обладнаний відокремлюваною ванною з неферомагнітним корпусом, розташованою між полюсами електромагніта, електроди з електроізольованою боковою поверхнею з можливістю вертикального переміщення, робочий простір ванни з'єднаний з робочим простором ковша переливними каналами, згідно корисної моделі, електроди занурені в відокремлювану ванну на 1/3-2/3 глибини металу, який її заповнює. Пропонована корисна модель зображена на кресленні. До корпусу ковша 1 (на кресленні показаний його фрагмент) приєднані, футерована ванна 2 з неферомагнітним корпусом 3, постійний струм введений в метал ванни 2 електродами 4 і 5, бокова поверхня електроді в 4 і 5 електроізольована сумішшю оксидів відновлюваних елементів з відновником, ванна 2 розташована між полюсами електромагніта (на кресленні не показаний), електроди занурені в ванну 2 на 1/3-2/3 глибини металу. Електроди 4 і 5 виконані з можливістю вертикального переміщення. Електроживлення електродної системи і обмоток збудження електромагніта від автономних джерел постійного струму. Робота пристрою за даною корисною моделлю полягає в наступному. Ківш 1 з приєднаною ванною 2 встановлюють на робочу позицію, ванна 2 розташовується між полюсами електромагніта (на кресленні не показаний). На обмотки збудження електромагніта подають постійний струм, внаслідок чого в розплаві, який заповнює ванну 2, з'являється магнітне поле з індукцією B . На електроди 4 і 5 подають напругу постійного струму і системою вертикального переміщення електродів запалюють електричні дуги електродів 4 і 5 на поверхню метала ванни 2. Після виходу електричних дуг на заданий режим горіння електроди занурюють в ванну на 1/3-2/3 глибини металу. Електричний постійний струм I проходить по металу від одної дуги до другої, взаємодіє з індукцією магнітного поля B і утворює електромагнітне прискорення ge . Внаслідок цього в металі ванни 2 спостерігається електромагнітний тиск: Pe  geh , де g e - електромагнітне прискорення;  - щільність розплаву; h - глибина ванни. 1 UA 104813 U Під дією електромагнітного тиску Pe розплав витискається із ванни 2 в робочий простір ковша 1 крізь нижній переливний канал зі швидкістю W1 , і повертається назад в ванну 2 крізь верхній переливний канал зі швидкістю W2 . Швидкість циркуляції розплаву регулюють силою 5 10 15 20 25 струму I і індукцією магнітного поля B , внаслідок проходження струму I між дугами від 1 електродів 4 і 5 на глибині 1/3-2/3 ванни (в середньому близько /2) спостерігається мінімальна турбулізація розплаву і максимальна витрата механічної енергії на створення швидкості циркуляції розплаву в робочому просторі пристрою. Теплова енергія, яка виділяється в електричних дугах, витрачається на спалювання електродів 4 і 5, на синхронне витрачання оболонки бокової поверхні електродів і на нагрівання розплаву. Швидкість тепломасообмінних процесів в зоні плазми електричних дуг регулюють відбором потужності електроживлення пристрою. Внаслідок відсутності при роботі даної корисної моделі відкритих електричних дуг потужність електроживлення засвоюється з великим коефіцієнтом корисної дії (до 99 %) і цим досягається вирішення поставлених задач при створенні даної корисної моделі, а саме: створення максимально можливого електромагнітного тиску Pe  geh ; мінімальна турбулізація в ванні 2; зменшення втрат теплової енергії; модифікування, рафінування і (або) легування металу за рахунок відновлення корисних елементів (магнію, кальцію, ванадію, марганцю тощо) із електроізоляційної оболонки електродів 4 і 5. Передбачається ефективне застосування даної корисної моделі для позапічної обробки розплавів в ковшах невеликої місткості (0,5-5 т), переважно в плавильних відділеннях ливарних цехів. Пристрій дає змогу здійснювати ефективне (прецизійне) доведення хімічного складу металу без його охолодження (при потребі нагрівання) під час позапічної обробки. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 Пристрій для обробки розплавів, що містить ківш, обладнаний відокремлюваною ванною з неферомагнітним корпусом, розташованою між полюсами електромагніта, електроди з електроізольованою боковою поверхнею з можливістю вертикального переміщення, робочий простір ванни з'єднаний з робочим простором ковша переливними каналами, який відрізняється тим, що електроди занурені в відокремлювану ванну на 1/3-2/3 глибини металу, який її заповнює. 2 UA 104813 U Комп’ютерна верстка О. Гергіль Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3