Пристрій для перемішування рідких сплавів у виливниці

1.УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ ЖИДКИХ СПЛАВОВ В ИЗЛОЖНИЦЕ,содержащее корпус с трубой, введенной в полость изложницы и сообщенной с системой подвода газа, и прижимы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения энергии перемешивающего импульса и эффективности пег ремешивания, устройство снабжено обоймой в виде концентрически расположенных кожуха, теплоизолятора, электронагревателя и металлического цилиндра, а труба выполнена длиной более 0,5 высоты изложницы,_причем в полости цилиндра размещена верхняя часть трубы, равная 0,4-0,7 ее длины электронагреватель выполнен в виде отдельных, установленных друг над другом секций, а труба сообщена дополнительно с вакуумной системой. 2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения прочности конструкции, сопрягаемые поверхности концентрически расположенных деталей обоймы и трубы.выполнены коническими. о . t. 957501 Изобретение относится к области черной и цветной металлургии, в частности к устройствам для получения слитков и отливок. Наиболее близким техническим 5 решением к предложенному является устройство для перемешивания металла, содержащее корпус с трубой, введенной в полость изложницы и сообщенной с системой подвода газа, и 10 Целью изобретения яваяется повышение энергии перемешивающего импульса и эффективности перемешивания, прочности конструкции. Для достижения цели в устройстве, для перемешивания жидких сплавов в изложнице, содержащем корпус с трубой, введенной в полость изложницы и сообщенной с системой подвода газа, и прижимы, труба выполнена боприжимы [l J. лее 0,5 высоты изложницы, и устройство снабжено обоймой в виде Недостатком этого'устройства концентрически расположенных кожуха, является затвердевание расплава в теплоизолятора, электронагревателя и канале трубы и ее эакупориьание металлического цилиндра,, причем в пов процессе перемешивания. Зат)5 лости последнего размещена верхняя вердевание металла в трубе обусловчасть трубы, равная 0,4-0,7 ее длины, лено следующими причинами. электронагреватель выполнен в виде Во время пульсации газа уровень отдельных установленных яруг над металла в трубе колеблется. Точка 20 другом секций, а труба сообщена дополравновесия совпадает с уровнем менительно и с вакуумной системой, приталла в изложнице. Отклонения от чем сопрягаемые поверхности концентположения равновесия примерно одинарически расположенных деталей обоймы ковы как при движении металла вверх, и трубы в&шоннены коническими. так и при его движении вниз. Поэтому если в нижнем положении уровень " Труба выполнена длиной более металла находится у торца трубы, то 0„5 высоты изложницы. в верхнем он затапливает рассекатель Как показали исследования, маки колпак. Поскольку верхняя часть ч'ру- симальній эффект от перемешивания,, бы, а также корпус и колпак с рассепри прочих равных условиях, достикателем охлаждаются вездухомвпроисхо- 30 гается, если источник энергии (в на-ДЇЇТ затвердевание металла и закупоришем случае-отверстие трубы ) размевание трубы в верхней части. Затверщен в центре перемешиваемого объедевание металла в канале трубы исклю-. ма. Поэтому глубина погружения тручает возможность практического исполь- бы, равная 0*5 высоты изложницы, явзования данного устройства. 35 ляется оптимальной и может быть обеспечена, если длина трубы больше 0,5 Другим недостатком устройства , высоты полости ИЭЛОЗАКИЦЫ. Увеличеявляется короткая длина трубы, равние трубы приводит к увеличению ная 0,7-0,9 высоты прибыли слитка. амплитуды и энергии перемешивающего Энергия, затрачиваемая на перемешивание расплаваі в первом приблмже- 40 импульса, что повышает эффективность перемешивания. Максимальная длина нии, равна работе, которую совершает трубы не указана, так как опредегаз перемещая в трубе металл, г.е, ляется конкретными задачами и усК » PSA, ловиями работы устройства, которые1 где Р - давление газа; S - площадь поперечного сечения 45 в разных случаях различны. Часть трубы от 0,4-0,7 ее длины помещена трубы; в металлический или огнеупорный циЛ - амплитуда колебаний. линдр обоймы. Это объясняется следующим. При достаточной прочности и При оптимапьном давлении и площади поперечного сечения трубы увеличить 50 стойкости трубы з расплаве она погружается до середины высоты изложэнергию перемешивающего импульса ницы, т.е. на 40% длины. При ттом можно увеличив амплитуду колебаний, основное назначение обоймы-поддеркоторая определяется длиной трубы. жать температуру у верхнего уровня Поэтому короткая труба, ограничивая амплитуду колебанийметалла в трубе, 55 металла в трубе, равной температуре ликвидуса расплава. Для этого доста-^ ограничивает также энергию перемешиточно обогреть до 30% трубы, помесвающего имгсульса, что снижает эффек-^ тив в обойму около 40" ее длины. тивность перемешивания. 957501 В условиях, когда труба обладает пожены равномерно по дпине цилиндра 2, малой прочностью п стойкостью в на расстояниях, соответствующих серасплаве (при температурах выше редине секций электронагревателей 6, ї000°СІ, в расппав погружается расположенных на наружной поверхности до 0,3 длины трубы, а выступающая цилиндра. 5 над расплавом часть грубы, около 0,7 Назначение секций электронагреваее длины, заключается в цилиндр обойтелей состоит в том, чтобы поддермы, назначение которой - поддержать живать в интервале колебаний уровня температуру на поверхности трубы, металла температуру на внутренней равной температуре ликвидуса распла- ю поверхности выступающей из расплава на, и уравновесить усилия, действуючасти трубы, соответствующую темпещие на тр^оу со стороны находящегося ратуре ликвидуса расплава. Часть в ней газа. трубы со стороны погруженного в расплав конца нагревается до темНа чертеже изображено устройство для перемешивания металлов, плавя-j 5 пературы расплава и является наиболее нагретой. Верхний конец трубы нащихся при температурах до 1000°С. ходится в атмосфере воздуха и являОно состоит из трубы 1 и обонмы, коется наиболее холодным. торая включает: цилиндр 2 из жаропрочной стали, теплоизолятор, сосРаспределение температуры по длитоящий из изоляционного слоя 3 и 20 не трубы неравномерно и изменяется теплоизоляционного огнеупорного циот максимума со стороны расплава линдра 4 с ребрами, и кожух 5. до минимума со стороны атмосферы. Для того, чтобы по всей длине трубы Труба 1 служит для всасывания и поддерживать температуру ликвидуса выталкивания жидкого металла, прида25 обрабатываемого сплава, необходимо ния металлу направленного движения наибольшее количество тепла переи сообщения ему необходимой энердать трубе в верхней ее части и гии. Она подвергается воздействию наименьшее количество - в нижней высокой температуры» химическому части. Эта цель достигается с пои физическому воздействию расплавмощью нескольких отдельных сек30 ций нагревателей, расположенных ленного металла, испытывает давление газа. Поэтому она должна быть горизонтальными участками по вертихимически стойкой в среде перемекали. На чертеже таких секций три: шиваемого расплава, прочной при верхняя, средняя и нижняя. высокой температуре и обладать достаЭлектронагреватели электрически точной теплопроводностью, чтобы 35 изолированы от поверхности цилиндбыстро воспринимать температуру ра 2, например, с помощью огнеупоррасплава. Труба для обработки распланых материалов (например, базальтовов, имеющих температуру до 1000°С, вой ленты Т пл. = 1260 С),составляюможет быть как металлической, так 40 щих изоляционный слои 3. Назначение и огнеупорной, поскольку, например, термопар 8 - контролировать темперажаропрочные и нержавеющие стали туру на участке трубы, нагреваемом обладают высокой химической стойданной секцией электронагревателя. костью в некоторых металлических^ Электронагреватели и термопары расплавах (магния, свинца, цинка и др. ) и высокой прочностью при ука- 4$ подключены к автоматической системе контроля и управления температурой. занных температурах. Труба является сменной. Цилиндр 2 служит для размещения на нем секции электронагревателей 6. В него вставляется и на нем укрепляется труба, которой цилиндр 5° передает тепловую энергию от электронагревателей. Поэтому цилиндр изготавпивают из жаропрочной стали, как более теплопроводной по сравнению с огнеупорным материалом. На внутрен-5S ней поверхности цилиндра имеется вертикальный паз 7, в ко і ороч помещаются термопары 8, Спаи термопар распо Назначение теплоизоляционного цилиндра 4 - уменьшить потери тепла в атмосферу. В кожухе 5 размещаются перечисленные выше детали обоймы вместе с трубой. Работает устройство следующим образом. Перед заливкой металла устройство устанавливают на прибыльную надставку 9 изложницы, подготавливают систему подачи газа и вакуумную систему, устанавливая нужные значения і. 957501 давления газа и вакуума. Поверхность труоы за счет увеличения толщины стенки нельзя, т.к. при этом увеличиватрубы 1 с помощью электронагреватеется тепловая инерция и ухудшаются •' лей 6 и автоматической системы контусловия поддержания постоянной темпероля и регулирования температуры нагревается до температуры ликвидуса 5 ратуры на ее поверхности. Повысить прочность конструкции, в которой обрабатываемого металла, что исклюформируется перемешивающий импульс, чает возможность затвердевания ме'можно, если трубу 1 и концентричесталла в трубе и ее закупоривание. ки расположенные детали обоймы 2-4 Так достигается одна из целей изобизготовить коническими с одинаковой ретения. 10 конусностью сопрягаемых поверхностей После заполнения прибыльной н при сборке прижать их друг к другу надставки металлом включается пульсас помощью фланца 10. В этом случае ция газа, которая осуществляется ' давление газа% действующего на стенки путем поочередного подсоединения к полости трубы 1 то давления газа, 15 трубы, передается названным деталям, которые находятся при более низкой то вакуума. Под воздействием давления температуре и которые можно изготогаза и вакуума металл в трубе 1 привить с нужной толщиной стенок. ходит в колебательное движение. Технико-экономическая эффективНа чертеже показаны положения уровня металла в трубе во время 20 ность устройства. При испытании указанного устройпульсаций. В крайнем нижнем положества на модельном сплаве, имеющем нии уровень металла (1-1} находится теплофизические свойства (теплоу нижнего торца трубы. Вследствие емкость, теплопроводность,плотность, того, что выхлоп газа подсоединен к вакуумной системе, уровень метал- 25 теплоту кристаллизации J такие же или близкие этим свойствам у стали, ла в верхнем положении поднимается была достигнута высокая эффективна большую высоту ( t - d , чем при iftJ ность перемешивания слитка весом отсутствии вакуума (П-П). Этим 70 кг^ В полученной отливке ползначительно увеличивается амплитуда колебаний металла, энергия перемезо ностью отсутствует усадочная раковина и другие дефекты усадочного прошивающего импульса и эффективность исхождения. Структура слитка мелкоперемешивания, чем достигается другая зернистая, плотная, однородная по цель изобретения. всему сечению. После того, как расплав охлаждаПри применении данного устройства •етія до нужной температуры, вклю3_ для обработки слитков отпадает необчают пульсацию газа и вынимают устходимость в прибыльных надставках и ройство из расплава. их утеплении при разливке спокойных При обработке расплавов, имеющих марок стали. температуру П00-1300°С, для трубы Ожидаемый экономический эффект и деталей обоймы лучше подходят ^о будет получен за счет отливки спокойогнеупорные материалы, т.к. при этих ных сталей в уширяющиеся книзу изложтемпературах жаропрочные стали теряют ницы, повышения выхода годного месвою прочность. В качестве нагреваталла и улучшения его качества. теля может быть применена проволока из железохромоалюминиевого сплава, 45 В этом случае устранение усадочной раковины и дефектов усадочного содержащая до 2% кобальта, позволяюпроисхождения позволит уменьшить щая получать температуру до 1380 С в головную обрезь в слитках спокойатмосфере воздуха. При температурах ной стали с 10-16% до 4%. При этом перемешиваемых расплавов выше 1400 С прочность огнеупорных материалов 50 выход годного металла будет увеличен соответственно на 6-12%. По предзаметно снижается, При этом сопротивварительному расчету это соответстление разрушению трубы становится вует уменьшению затрат на производстменьше растягивающих напряжений в во 1 т спокойной стали на 3-5 руб. стенке трубы. Повышать прочность 957501 Газ Редактор О.Головенко Составитель • .. . , Техред Л.Коцюбняк Корректор М.Максимигошец Заказ 4300/ДСП Тираж 655 Подписное ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035,Москва, Ж-35,Раушская наб., д.4/5 Филиал ППН "Патент", г.Ужгрод,ул.Проектная,