Устройство для получения гранул из металлических расплавов

 

Изобретение относится к области литейного производства, в частности к технологии гранулирования металлических расплавов, и может быть использовано для получения гранул монодисперсного состава из алюминия, меди, железа и других металлов и сплавов на их основе. Цель - получение из металлических расплавов гранул монодисперсного состава. Жидкий металл поступает в тигель и истекает через вставки, расположенные днище тигля, под действием гидростатического давления металла и постоянной составляющей магнитного давления. Так как вставки с отверстиями установлены на равных расстояниях от оси тигля, т.е. в местах с одинаковым магнитным давлением, то это позволяет обеспечить получение частиц равных размеров. 1 ил. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„Л0„„1405 75 А1 (51) 4 В 22 F 9/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

RO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ / ", К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) = 4129175/31-02 (22) 15.08. 86 (46) 30. 06. 88. Бюл. Ф 24 (72) А.П.Бундя, Л.В.Галиева, Ю. М. Гориславец, B. Н. Граудул, А. Г. Заиграйкин, В.А. Золотухин, А. Ф. Колесниченко, А. Н. Кузнецов и Н. Х. Эркенов (53) 621. 762. 2 (088. 8) (56) Патент ФРГ Ф 3116792, кл. В 22 F 9/ 10, опублик. 1982.

Патент США М- 3378883, кл. 18-27, опублик. 1968. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛ

ИЗ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ РАСПЛАВОВ (57) Изобретение относится к области литейного производства, в частности к технологии гранулирования металлических расплавов, и может быть использовано для получения гранул монодисперсного состава из алюминия, меди, железа и других металлов и сплавов на их основе. Цель — получение из металлических расплавов гранул монодисперсного состава. Жидкий металл поступает в тигель и истекает через вставки, расположенные в днище тигля, под действием гидростатического давления металла и постоянной составляющей магнитного давления.

Так как вставки с отверстиями установлены на равных расстояниях от оси тигля, т.е. в местах с одинаковым магнитным давлением, то это позволяет обеспечить получение частиц равных размеров. 1 ил.

1405975 коэффициент скорости вставки 9 плотность жидкого металла; у ск оре н ие сил тяжес ти; высота гидростатического столба жидкого металла; где

Р

И

Изобретение относится к литейному оизводству, в частности к технолоии гранулирования металлических рас лавов9 и может быть использовано для

1толучения гранул монодисперсного состава из алюминия9 меди, железа и друих металлов, а также сплавов на их снове.

Целью изобретения является полуI ение из металлических расплавов частиц (гранул) монодисперсного состава.

На чертеже изображено предложенное устройство9 общий вид.

Устройство содержит тигель 1, вьг полненный в виде двух коаксиально расположенных труб, соединенных между собой днищем. Внутри тигля соосно с ннм установлен шихтованный из электротехнической стали ферромагнитный сердечник 2, охлаждаемый водой. Для возбуждения электрического тока в жидком металле тигель с внешней стороны охвачен индуктором 3. В днище тигля 1 на равных расстояниях от его 25 оси установлены вставки 4 с отверстиями, сквозь которые истекает жидкий металл. Тигель 1 изолирован от индуктора 3 и ферромагнитного сердечника

2 теплоизоляцией 5 (например, мине- 3Q ральной ватой).

Устройство работает следующим образом.

При питании индуктора 3 переменным током в жидком металле, находящемся

- 35 в тигле 1, индуцируется электрический ток. Взаимодействие этого тока с собственным магнитным полем и полем индуктора 3 приводит к появлению в металле объемных электромагнитных сил, имеющих постоянную и переменную во

:времени составляющие. Последняя изменяется с двойной частотой питающего тока.

Жидкий металл истекает через встав45 ки 4, расположенные в днище тигля 1, под действием гидростатического давления металла и постоянной составляющей магнитного давления. Скорость струи на выходе из вставки 4

50 — постоянная составляющая магнитного давления перед вставкой.

Частота собственных продольных колебаний струи, истекающих из вставки 4, диаметр которого d составляет

Ue

f = ----—

ДГ d, Если в такую струю вносить воз= мущения с частотой f,òî будет происходить резонансный распад ее с образованием жидких частиц равных размеров. В цанном устройстве такие возмущения вносятся переменной составляющей магнитного давления. Для этого индуктор запитывается напряжением, частота которого равна f/2. Наличие ферромагнитного сердечника и размещение его в устрбйстве такыр образом, что жидкий металл как вторичная среда индукционной системы оказывается расположенным между индуктором и ферромагнитным материалом, существенно увеличивают индуцированный в жидком металле ток и, следовательно, увеличивают магнитное давление в тигле, которое обуславливает резонансный распад струй. Поскольку магнитное давление в металле меняется по радиусу тигля, то для обеспечения одинаковых скоростей истечения жидкого металла сквозь вставки они располагаются по окружности на равных расстояниях от оси тигля ° Последнее обуславливает равенство частот собственных колебаний для всех истекающих из вставок струй. Внося в истоки этих струй возмущения в виде переменного магнитного давления, частота которого совпадает с собственной частотой струй, получаем резонансный режим, обеспечивающий распад струй на частицы равных размеров.

В отсутствие ферромагнитного сердечника из-за малой индуктивной связи между индуктором и жидким металлом величина переменной составляющей магнитного давления, обуславливающая резонансный распад струи металла, является недостаточной. Наличие сердечника 2, установленного внутри тигля, увеличивает магнитное давление в металле в 2 — 3 раза °

Так как вставки 4 с отверстиями установлены на равных расстояниях от оси тигля 1, т.е. расположены в местах с одинаковым магнитным дав3 14059 лением, то скорости всех струй, а следовательно, их собственные частоты также одинаковые (при условии, что диаметры отверстий равны) .

Таким образом, размещение внутри тигля 1 ферромагнитного сердечника и расположение вставок 4 с отверстиями на равных расстояниях от его ocu позволяет обеспечить резонансный рас- 10 пад всех струй на одной частоте, что обуславливает получение частиц равных размеров из всех вставок 4.

Использование устройства в производстве гранул из высокотемпературных и агрессивных металлов и сплавов позволяет получать частицы, а при последующей их кристаллизации — гранулы монодисперсного состава. В этом случае отпадает необходимость в даль- 20 нейшей их классификации, поскольку выход годной продукции, т.е. гранул, пригодных для дальнейшей переработки, при реализации резонансного распада струй составляет 95-98Х. При этом значительно сокращаются потери металла, связанные с повторным переплавом бракованных гранул.

Пример. С помощью устройства производили гранулирование расплава алюминия и сложнолегированных алюминиевых сплавов. Для этого приготавливали расплав в индукционной канальной печи, откуда его по желобу подавали в тигель устройства. Требуемый уровень металла в тигле поддерживался с помощью запорного устройства, установленного в летке печи.

Кристаллизация частиц осуществлялась в специальной вязкой жидкости, которая позволяла к минимуму свести деформацию гранул при входе частиц в охлаждаемую жидкость и при дальнейшей их кристаллизации. Диаметр от75

4 верстий насадков для получения гранул диаметром 1,7 мм был 0,95 мм, а для гранул диаметром 1,0 мм—

0,55 мм. Уровень металла в тигле в обоих случаях был примерно одинаковым и составлял 60-70 мм. Частота образования частиц — 100 Гц. Процесс гранулирования осуществлялся при постоянном значении ампер-витков индуктора, равным 9 кА.

В случае отсутствия ферромагнитного сердечника (когда его убирали) уровень электромагнитных усилий в жидком металле значительно снижался, При dq- =0,55 мм истечение расплава вовсе не наблюдалось, а при d0 =

0,95 мм распад струй был не регулярным.

Таким образом, наличие ферромаг" нитного сердечника, расположенного внутри тигля с жидким металлом, и установка в днище тигля вставок с отверстиями, сквозь которые истекает струя расплава, на равном расстоянии от оси тигля позволяют получить сферические гранулы монодисперсного состава.

Формула изобретения

Устройство для получения гранул из металлических расплавов, содержащее тигель, охваченный индуктором, и вставки с отверстиями, размещенные в днище тигля, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью получения частиц монодисперсного состава, оно снабжено шихтованным ферромагнитным сердечником, установленным внутри тигля соосно с ним, а оси отверстий вставок расположены на равных расстояниях от оси тигля.

140597 5

Boda

1 1

Составитель Г. Коломейцев

Техред Л. Сердюкова Корректор И. Муска

Редактор Н.Горват

Заказ 3141/14 Тираж 740 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4