Устройство для плавления, обработки и заливки металла

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЛАВЛЕНИЯ,ОБРАБОТКИ И ЗАПИВКИ МЕТАЛЛА, содержащее два боковых,центральный и донные, сообщающиеся с емкостью для металла : каналы, замкнутые вокруг боковых каналов магнитопроводы с обмотками, питаемыми переменным током, разомкнутый магнитопровод с обмотками,питаемыми переменным током той же частоты и съемный сливной трубопровод, о тли чающееся тем, что., с целью повышения энергетических характеристик и.надежности устройства и удобства его эксплуатации, донные каналы вьптолнены под углом 15- 75 к оси центрального канала при отношении его длины к высоте общего участка донных каналов 0,5-2, отношение полудлины емкости к длине донного канала 0,8-2у отношение ширины центрального канала к высоте общего участка донных каналов 0,5-10, а общий участок донных каналов и центральный ка- ( нал установлены в зазоре разомкнутоW го магнитопровсзда. со о 4ib СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

ИЧЮФКОН

РЕСПУБЛИК (1% 0 ) 11 В 22 И 3И00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

fl0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

Н АВТОРСЙОЬЮ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2914728/22-02 (22) 22.04.80 (46) 23 ° 12.84. Бюл. Ф 47 (72) В.П.Полищук, В.А.Середенко, В.И.Дубоделов „М.Р. Цин,Н.Р. Аронова, Л.В.Марушевский и В.А.Трефняк (71) Институт проблем литья АН Украинской ССР (53) 621 ° 746.043(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 288183, кл. Н 05 В 5/10, 1966. (54)(57) УСТРОЙСТВО grrS nSae mHm,oSРАБОТКИ И ЗАЛИВКИ МЕТАЛЛА, содержащее два боковых, центральный н донные, . сообщающиеся с емкостью для металла каналы, замкнутые вокруг боковых каналов магнитопроводы с обмотками, питаемыми переменным током, разомкнутый магнитопровод с обмотками, питаемыми переменным током той же частоты н съемный сливной трубопровод, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что., с целью повышения энергетических характеристик и.надежности устройства и удобства его эксплуатации, донные каналы выполнены под углом 15-75 к оси о центрального канала при отношении его длины к высоте общего участка донных каналов 0,5-2, отношение полу; длины емкости к длине донного канала 0,8-2 отношение ширины центрального канала к высоте общего участка донных канапов 0,5-10, а общий участок донных каналов и центральный ка- Pg нал установлены в зазоре разомкнутого магнитопровсда.

1130437

Изобретение относится к области литейного производства, в частности к устройствам для плавления,обработки и заливки металла в ковши, литейные формы и другие металлонриемники.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемым результатам является устройство для плавления, обработки и заливки 10 металла, содержащее две боковых, центральный и донные сообщающиеся с емкостью для металла каналы, замкнутые вокруг боковых каналов магнитопроводы с обмотками, питаемыми переменным 15 током, разомкнутый магнитопровод с обмотками, питаемыми переменным током той же частоты, и съемный сливной трубопровод (1) .

Недостатком известного устройст- 20 ва является то, что электрический ток, прямолинейно :протекающий по горизонтальному каналу в насосном режиме, в зоне стыка с центральным вертикальным каналом не создает дополни- 25 тельных электродинамических сил, вынуждающих двигаться металл в центральный канал. Соединяющий вертикальные каналы горизонтальный канал, особенно его участок, расположенный в зазоре разомкнутого магнитопровода, являются наиболее низкими областями канальной системы, в которых задерживается максимальное количество находящихся в металле включений, причем

35 этот процесс интенсифицируется электромагнитнппж эффектами. Доступ в этот канал для его очистки эат.руднен, а в процессе работы установки с жидким металлом вообще исключен. Это приводит к тому, что выход из строя этого участка канала вызывает необхо,цимость остановки всего устройства для смены канала, что вызывае.т увеличение эксплуатационных затрат и снижает надежность работы устройства.

Целью изобретения является ïîâûшение энергетических характеристик, надежности устройства и удобства его эксплуатации, 50

Поставленная цель дьстигается тем, что в устройстве для плавления, обработки и заливки металла, содержащем два боковых, центральный и донные, сообщающиеся с емкостью для металла 55 каналы, замкнутые вокруг:боковых каналов магнитопроводы с обмотками, питаемыми переменным током, разомкнутый магнитопровод с обмотками, питаемыми переменным,током той же частоты, и съемный сливной трубопровод, донные каналы выполнены под углом о

15-75 к оси центрального канала при отношении его длины к высоте общего участка донных каналов 0,5-2, отношение полудлины емкости к длине донного канала 0,8-2, отношение ширины центрального канала к высоте общего участка донных каналов 0,5-10, а общий участок донных каналов и цент» . ральный канал установлены в зазоре разомкнутого магнитопровода.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, продольный разрез на фиг.2 — то же, поперечный разрез;на фиг.3 -продольное сечение зоны центрального канала и соединяющих каналов;на фиг.4 " распределение токов в каналах при нагреве и плавлении металла в устройстве; на фиг.5взаимодействие токов и внешнего магнитного поля в центральном канале и общем участке соединяющих каналов при нагреве и плавлении металла; на фиг.б - разрез А-А на фиг.5, на фиг.7 — направление движения металла в каналах при нагреве и плавлении; на фнг.8 — распределение токов в каналах при включении устройства на заливку или обработку! иа фиг.9 — взаимодействие токов и внешнего мавиитного поля в центральном канале и общем . участке соединяющих каналов при включении устройства на заливку или обработку; на фиг.10 - разрез Б-Б на фиг.9; на фиг.!1 — направление движения металла в каналах при включении устройства на заливку или обработку.

Устройство состоит иэ емкости 1, боковых каналов 2 и 3, центрального

ràíàëà 4, донных каналов 5 и 6, выполненных под углом 15-75 к оси о центрального канала, замкнутых магнитопроводов 7 и 8 с обмотками 9 и 10, пи-. таемыми переменным током, которые могут быть цилиндрическими или дисковыми и расположены на любой части магиитоправодов, охватывающих боковые каналы, разомкнутого магнитопровода 11 с обмоткамИ 12 и 13, питаемыми переменным током,в зазоре которого установлен общий участок донных каналов и центральный канал 4.С одним из каналов 2-4 сообщается съемный сливной трубопровод 14.

Выполнение соединяющих каналов под у.глом 15-75 к оси центрально0

3 1130

ro канала выбрано из условий эффективного использования моторного эф-

1 фекта для усиления циркуляции метал- <, ла в каналах, перемещения зоны-взаимодействия электрического тока и магнитного поля из неблагоприятной нижней зоны и обеспечения доступа внутрь соединяющих каналов при их механической очистке. Уменьшение указанного угла менее 15 приводит к усложнению футеровки стыка соединяющих каналов н вызывает черезмерное увеличение индуктивного сопротивления замкнутых витков, образованных каналами, а увеличений угла более

25 ©.вызывает значительное снижение положительного действия моторного эффекта и увеличение индуктивного. сопротивления витков, снижающего энерге» тические характеристики устройства.

Отношение длины центрального канала и высоты общего участка донных каналов, равное 0,5-2, а также отношение ширины центрального канала к высоте общего участка соединяющих каналов 0,5-10 выбраны из условий оптимального взаимовлияния электрических токов; индуктируемых в кана» лах, и обеспечения легкого доступа; для очистки соединяющих каналов от окислов на стенках.

Уменьшение отношения длины центрального канала к высоте менее 0,5 приводит к резкому отрицательному проявлению эффекта взаимодействия двух рядом протекающих в противопо- 35 ложных направлениях токов, определяющего растекание тока в центральном канапе и снижающего напор металла в трубопроводе при разливке через центральный канал. Увеличение указан-40 ного отношения более 2 seger к затруднению доступа в соединяющие каналы для их очистки и росту тепло- вых нагрузок футеровки каналов.

Уменьшение отношения ширины к вы 45 соте канала мерзее 0,5 приводит к возникновению значительных сжимающих усилий, воздействующих на металл в центральном канале, обусловленных протеканием по металлу, суммарного, 50 тока, что может привести к разрыву .. витка. Увеличение этого соотношения более .10 вызывает существенное растекание электрического тока по центральному каналу, что снижает но- 55 лезное действие электромагнитных сил в области угла, образованного донными каналами.

437 4

С целью доступа в соединяющие какали для очистки их стенок от окислов в процессе работы установки обеспечено отношение .нолудлины емкости Ь к длине 11 соединяющего канала

0,8-2.

Снижение данного отношения менее

0,8 значительно затруднит доступ к стенкам соединяющего канала по всей его длине, так как уменьшение длины, емкости вызывает усложнение геометрии инструмента для чистки каналов и условий очистки, а увеличение длины соединяющего какала повысит индуктивное сопротивление витка.

Увеличение отношения †- более 2

4.

Р ухудшит .равномерность перемешивания металла в емкости, так как при этом создаются области, удаленные от каналов со значительными объемами металла, в которых снижается интенсивность циркуляции металла. Устройство работает следующим образоме

В емкость 1 заливают жидкий ме талл, который, заполняя каналы 2-6, образует короткозамкнутые жидкометаллические витки, являющиеся вторичными обмотками замкнутых магнитолооводов 7 и 8, Для нагрева и плавления металла, осуществляется противофазное включение обмоток 9 н 10 замкнутых магннтопроводов 7 и 8. При этом в общем участке соединяющих каналов 5 и 6 и в центральном канале 4 протекает ток

?, равный геометрической сумме токов, создаваемых магнитопроводами 7 и 8 с обмотками 9 и 10 в витках. При дополнительном включении обмоток 12; и 13 разомкнутого магнитопровода 11 создаваемый ими суммарный магнитный поток В совпадает па фазе с током

1 в металле. При взаимодействии. магнитного потока В с током I в

t t металле возникают составляющие 1 и 1 электромагнитной силы .У,направленные в донный канал 5. Под действием этих сил металл перемещается из емкости 1 в каналы 3,6,5 и 2, а из них возвращается со скоростью Ч в емкость. Циркуляция металла в канале

4 осуществляется аналогично его движению в общем участке соединяющих каналов. В результате из каналов отводится перегретый металл, причем скорость его перемещения может определяться заданной величиной перегре-) 11:30437

Э ва металла в каналах по сравнению с

его температурой в емкости.

Этот режим работы устройства может быть использован для плавления, нагрева и эффективного перемешивания металла в емкости в том числе.с жидкнмн и.твердыми присадками. Движущий»,, ся вниз по каналу 3 металл увлекает присадки в канал. Проходя по последнему, присадки взаимодействуют с металлом, что повышает скорость их плавления и усвоения.

Для транспортиронки металла обмотки 9 н 10 замкнутых магнитопроводов 7 и 8 включаются синфазно, при этом: в канале 4 геометрическая сумма токов, индуктируемых н каналах

2 и 5 3 и 6, равна нулю, т.е. ток 1 фактически протекает только по каналам 2 3 5 и 6, проходя но об- 20 щему участку донных каналов 5 и 6.

11ри дополнительном включении обмоток 12 и 13 разомкнутого магнитопроУг вода 11 суммарный магнитный поток В в зазоре разомкнутого магнитопровода совпадает по фазе с током I в металле.

При взаимодействии магнитного

И (f потока В с током I в металле возникает электродинамическая сила 30

Il

Р . Кроме того, моторный эффект, возникающий s результате обтекания

- 0 током Я угла, образованного соединяющими каналами 5 и б, создает дополни,Н тельную результирующую силу F,, сов- 3 падающую по направлению с силой Р9.

Иод действием этих сил металл дви- . жется со скоростью U по каналу 4 в ф емкост.ь 1.

Для осуществления подачи метал-,40 ла в описанном режиме из устройства в приемник (не показан) предварительно на канал 4 устанавливается съемный сливной трубопровод.и под действием сил F и F (фиг ° 8)металл транспорги- 45

i руется по нему к месту потребления, В

Величина развиваемого давления регулируется изменейием напряжения питания обмоток разомкнутого магнитопровода, например, с помощью трансформатора. Кожно также в случае необходимости регулировать давление путем из менения величины напряжения, подаваемого на обмотки замкнутых маЬнитопроводов или сдвига фаз между током в металле и магнитным потоком, созданным разомкнутым магнитопроводом.

Транспортировка металла в приемник

° прекращается реверсированием обмоток

12 и 13 разомкнутого магнитопровода,пе реключением обмоток замкнутых магнитопроводов в режим противофазного включения или отключением обмоток замкнутых или разомкнутых магнитопроводов.

Дополнительное использование для транспорта жидкого металла моторного эффекта, создаваемого в углу соединяющих каналов, повышает напор, развива« емый устройством до 15%.

Использование в режиме плавления и нагрева суммарного тока для усиления циркуляЦии металла в системе каналы — емкость позволяет при тех же энергетических затратах повысить эф фективность применения установки для гомогенизации температуры и химсостава сплава на 25-30Х.

Вследствие доступности всех каналов для механической очистки в процессе работы устройства и снижения тепловых деформаций футеровки .продолжительность непрерывной работы предлагаемого устройства повышается в

3-5 раз, а эксплуатационные затраты за счет снижения расхода материалов, простоя оборудования и экономии труда ремонтных служб уменьшаются в

2"2,5 раза.

Ожидаемый экономический эффект по предварительным расчетам составит

50 тыс. руб. на одно устройство.

1130437

1 130437

1130437

Составитель Г,Кибовский

Редактор А.Гратилло Техред:О.Вацишина . Корректор Е.Сирохман

Заказ 9492/14 Тираж 774 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретвннй и открытий

11ЗД35,Москва, Ж-35, Рауюская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4