Устройство для снятия перегрева жидкого металла

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СНЯТИЯ ПЕРЕГРЕВА ЖИДКОГО МЕТАЛЛА, содержащее наружный обратный усеченный конус сi дном, над которым расположен открытый торец внутреннего обратного усеченного конуса с каналом для подвода охладителя, и патрубок для отвода охладителя, отличающееся тем, что, с целью повышения однородности структуры литого металла, оно снабжено ротором с постоянными магнитами, размещенными в теле ротора , и крыльчаткой, при этом ротор установлен между наружным и внутренним обратными усеченными конусами, а крыльчатка расположена в канале для подвода охладителя и жестко свя-cg зана с ротором.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

3(5g В 22 D 11/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

" /

1

ГОСУДАРСТВЕНН Й HOMEY CCe

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1(21 ) 3506136/22-02

1(22) 29,10. 82 (46) 23.04.84. Бюл.Р 15 (72) Л.A.Cîêîëoâ, В.M.Ïàðøèí, Т.К.Калнинь, Я.В.Нефедкин, A.È.Òàрасенко, В.B.Ïîëÿêoç, Ю.A.Гусенков и А.В.Ципий (71) Центральный ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский институт черной металлур— гии им. И.П.Бардина (53) 621.746.27(088.8) (56) 1. Германн 3 ° Непрерывное литье. М., 1961, с.487, рис.14651466.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 818737, кл. В 22 D 11/04, 1978.

„Su„„1087250 А (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СНЯТИЯ ПЕРЕГРЕВА ЖИДКОГО МЕТАЛЛА, содержащее наружнь.й обратный усеченный конус с, дном, над которым расположен открытый торец внутреннего обратного усеченного конуса с каналом для подвода охладителя, и патрубок для отвода охладителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения однородности структуры литого металла, оно снабжено ротором с постоянными магнитами, размещенными в теле ротора, и крыльчаткой, при этом ротор установлен между наружным и внутренним обратными усеченнь1ми конусами, а крыльчатка расположена в канале для подвода охладителя и жестко свя-3 зана с ротором.

1087250

Изобретение относится к металлургии, в частности к устройствам для снятия перегрева жидкого металла, Известно устройство для снятия перегрева жидкого металла, представляющее собой металлический вибратор, выполненный в виде концентрично расположенных труб, причем наружная труба снабжена со стороны рабочего конца сферическим дном, над которым расположен открытий торец внутренней трубы. Отвод тепла производится за счет охладителя, циркулирующего внутри данного устройства. Наружная труба вибратора покрыта теплоиэоляцией (1 ). 5

Наличие изоляции, как показали исследования, не устраняет роста корочки на поверхности устройства. Вместе с тем изоляция существенно снижает теплоотвод от устройства, заметно снижая эффективность его работы.

Устройство сложно в эксплуатации и, как следствие этого, наблюдается

era низкая работоспособность.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство, содержащее наружный обратный усеченный конус, снабженный со стороны рабочего конца дном, над которым со" осно расположен внутренний обратный усеченный конус. Внешняя и внутренняя образующие наружного конуса выполнены под углами 12-20 и 7-10 к оси симметрии соответственно. Отвод тепла от устройства производится эа 35 счет охладителя, циркулирующего через его внутренние каналы f2).

Однако отпадание кристаллиэующейся корочки от стенок устройства происходит только после того, как 40 ее толщина достигнет 10-15 мм. Это снижает частоту попадания корочки вглубь слитка и, как следствие, снижает эффект снятия перегрева жицкого металла и порождает неоднородность структуры литого металла слитка

Целью изобретения является повышение однородности структуры литого металла.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для снятия перегрева жидкого металла, содержащее наружный обратный усеченный конус с дном, над которым расположен открытый торец внутреннего обратного усеченного конуса с каналом для подвода охладителя, и патрубок для отвода охладителя, снабжено ротором с постоянными магнитами, размещенными в теле ротора, и крыльчаткой, при этом 60 ротор установлен между наружным и внутренним обратными усеченными конусами, à крчльчатка расположена в канале для подвода охладителя и жестко связана с ротором. 65

60Ч 60 ° 3 53 — — 1775 об /г:., 8а фиГ. 1 изображ ."иО устроис тно, продольный разрез; н, фиг.2 — резв реэ A-А на фиг.1.

Устройство состоит иэ наружного обратного усеченного конуса 1 с дном

2 и открытого с обоих концов внутреннего обратного усеченного конуса 3, в котором имеется цилиндрический канал 4 для подвода охладителя х устройству, патрубка 5 для отвода охладителя. от устройства, ротора 6, в теле которого встроены постоянные магниты 7. Ротор, выполненный иэ алюминиевого сплава, жестко связан посредством соединительной планки 8 с крыльчаткой 9, укрепленной на оси

10, крепящейся с помощью упора 11 и крестовины 12 в цилиндрическом канале устройства.

Устройство работает следующим образом.

Сначала подается охладитель в цилиндрический канал устройства. Охладитель, проходя по каналу, приводит во вращение крыльчатку и жестко связанный с ней ротор с размещенными в его теле постоянными магнитами. Затем конусообразная часть устройства погружается в жидкий металл.

При вращении ротора будет наводиться вращающееся магнитное поле в жидком металле, контактирующим с конусной частью устройства. Вращающееся магнитное поле будет смывать кристаллизующуюся на конусной части устройства корочку. В результате этого произойдет снятие перегрева жидкого металла и образование в нем дополнительных центров кристаллизации. Все это обеспечит однородность структуры литого металла.

Расчет полезной мощности гидротурбинки, установленной в канале устройства.

Исходные данные:

Диаметр калана D = 0,038 м.

Расход воды через канал 4 = 4 л/с (определено экспериментально). удельный вес воды у= 1000 кг/м.

КПД при угле наклона лопаток

36,,= 0,8. Б 3,14 -0 038

0,0011335 м . Средняя скорость потока вычисляется, где V — скорость потока элементарной струйки, :сечение водотока. Так как интеграл

0 А=6, т.е. равен общему расходу

w воды через данное сечение, средняя скорость определится по формуле

6 0,004 (у 0 QQ1 1335 = 3, 529 м/с. скорость вращения крильчатки определяем по известной формуле:

108725 !

Фиа2 где у — скорость потока воды, — диаметр водотока, м .

Полезная мощность гидротурбин ай ки - < 2 (к8т) . или, учитывая, 02 5 чтб = 1000 кг/м, и = 9,8 ° 0 - и 1=

9,8 ° 0,004 . 50 0,8 = 1,568 кВт,,где Н вЂ” напор в канале.

Расчет электрической мощности гид-1О ротурбинки. !

Исходные данные: л = 1775 об/мин крыльчатки.

d = 9 см — средний диаметр конуса устройства.

В = 0,5 Тл = 5000 Го — индукция в жидкой стали. гр = 4 — число пар полюсов ротора.

15 см - высота жидкого металла, подвергаемого воздействию маг- 20 нитного поля, которая равна длине магнитных полюсов.

0,25 — коэффициент полезного действия системы ротор-металл. — окружная скорость ротора, определяемая из

nJtd. 1775. 3 14 9 V

8 = О, 7 — отставание вращения жидкого металла от вращения ротора.

1о известной формуле определяем 35

ЭДС, наводимой жидком металле:

E = 2р ° b 8 .w ° 10 = 4 ° 5000 .15- 836 10

2,3 В. Для определения силы тока выбираем толщину слоя жидкого металла, окружающего охлаждаемую поверх- 40 ность устройства, 5 мм, а длину его

15 см = 150 мм.

Тогда сечение выбранного контура

150 ° 5 = 750 мм.

Омическое сопротивление, согласно формуле

R — — — =- 0,000272 0М я 7 где у — удельное сопротивление стали при 1500 С. Сила тока, наводимая при

E 2 3 этом, 1 = — = -ф = 8455>

Электрическая моыность без учета вращения жидкого металла определится

Рд = IE 1,= 8455 2,3 0,?5 = 4862 Вт.

При вращении металла с известным отставанием его от вращающегося магнитного поля чс = 0,7, действующая величина мощности будет

Р = Р и (1-Гс) =4862 0,3 =1,46 кВт где Р— мощность при вращении металB ла;

Р— мощность .в состоянии покоя и жидкого металла.

Конструкция устройства проста в изготовлении и надежна в эксплуатации. Для работы устройства не требуется дополнительный источник энергии, так как сам охладитель является таковым.

Вращение постоянных магнитов, встроенных в ротор, позволяет наводить без подвода электроэнергии извне вращающееся магнитное поле в жидком металле, контактирующим с устройством. Экранирующий фактор наружного конуса устройства для поля,создаваемого постоянными магнитами, будет бесконечно мал по сравнению с наводимыми ими электромагнитным полем вокруг наружн и поверхности устройства.

В пересчете на годовую программу разливки высокоуглеро дистой стали экономическая эффективность составит:

Э = 230000 ° 1,19 = 274000 руб.

ВНИИПИ Заказ 2540/8

Тираж 775 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðaä,ул.Проектная,4