Фильтр для очистки жидкого металла от неметаллических включений

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к устройствам для механической очистки жидкого металла в литейном производстве, например чугуна,от неметаллических включений. Целью изобретения ябляется снижение наружных и внутренних дефектов путем более полного извлечения неметаллических включений в жидком металле и снижения степени турбулентности потока фильтруемого жидкого металла. Фильтр выполнен из проницаемого материала, имеющего пористую структуру, образованную объёмными перовыми ячейками„ расположенными в несколькослоев. Поровые ячейки фильтра выполнены в виде сообщающихся между собой пентагондодэкаэдров. образующих изютропную структуру, в которой величина отношения эквивалентного диаметра поровых пентагондодекаэдрических ячеек фильтра к толщине стенок пор равна 3-20. Степень турбулентности потока снижается в 2-2.8 раза, что позволяет получать более качественные отливки. 4 з.п. ф-лы. 9 ил.^

союз соВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

nl)s В 22 С 9/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ (21) 4719742/02 (22) 14.07.89 (46) 30.01.92. Бюл. N. 4 (71) Государственный научно-исследовательский и проектный институт азотной промышленности и продуктов органического синтеза и Каунасский завод "Центролит" (72) M.В.Жельнис и А.С.Пушнов (53) 621.744.06 (088.8) (56) Шибряев Б.Ф. Пористые проницаемые спеченные. материалы. M.: Металлургия, 1982, с. 168. (54) ФИЛЬТР ДЛЯ ОЧИСТКИ ЖИДКОГО

МЕТАЛЛА ОТ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ

ВКЛЮЧЕНИЙ (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к устройствам .для механической очистки жидкого металла в литейном и роизводстве, например чугуна, от неметалИзобретение относится к металлургии, в частности к устройствам для механической очистки жидкого металла в литейном производстве, например чугуна. от неметалличе ских включений.

Цель изобретения — снижение наружных и внутренних дефектов в металлических отлйвках за счет более полного извлечения неметаллических включений в жидком металле и снижения степени турбулентности фильтруемого жидкого металла.

Фильтр изготавливают следующим образом.

Матрицы из пенополиуретана пропитывают суспензией керамического порошка.

Полученную заготовку подвергают сушке и, последующему нагреву в восстановитель„„!Ж„„1708491 А1 лических включений. Целью изобретения яВляется снижение наружных и внутренних дефектов путем более полного извлечения неметаллических включений в жидком металле и снижения степени турбулентности потока фильтруемого жидкого металла.

Фильтр выполнен из проницаемого материала. имеющего пористую структуру, образованную объемными поровыми ячейками. расположенными в несколькослоев. Поровые ячейки фильтра выполнены.в виде сообщающихся между собой пентагондодэкаэдров. образующих иэотропную структуру, в которой величина отношения эквивалентного диаметра поровых пентагондодекаэдрических ячеек фильтра к толщине стенок пор равна 3 — 20. Степень турбулентности потока снижается в 2-2,8 раза, что позволяет получать более качественные отливки. 4 з.п. ф-лы. 9 ил. ной среде с целью удаления органических соединений и спекания.

На фиг. 1 представлен фильтр, общий вид; на фиг. 2 — фильтр с наклонной входной торцовой плоскостью; на фиг. 3 — фильтр с косыми срезами; на фиг. 4 — фильтр с конической верхней частью в двух проекциях: на фиг. 5 — структура пентагондодекаэдрических ячеек материала фильтра; на фиг, 6— схема расположения фильтра в литниковой системе; на фиг. 7 — графическая зависимость гидравлического сопротивления Л Р . потока от его скорости (кривая 1 соответствует предлагаемой конструкции фильтра с эквивалентным диаметром пор 1.8 мм, э кривая 2 — известной); на фиг. 8 — зависимость степени турбулентности потока Т; оТ критерия Рейнольдса R для предллiаек1:I;:

1708491 фильтров при различной величине эквивалентного диаметра пор (кривая 1 для d3 = 0,4 мм, кривая 2 для d> = 0,9 мм, кривая 3 для d

=1,8 мм); на фиг. 9 — график для сравнения степени турбулентности потока через предлагаемый (кривые 1-3) и известный (кривая

4) фильтры.

На фиг. 8

Ти = — . —,%

1/Г2, Re =(U D)/ т где D — характерный линейный размер потока диаметр фильтра);

U — средняя скорость потока;

Π— среднее квадратичное отклоне,12 ние от средней скорости потока; v — кинематическая вязкость жидко1

Фильтр представляет собой цилиндрическое пористое тело 1 (фиг. 1), образованное объемными поровыми ячейками, расположенными в несколько слоев, в котором сообщающиеся между собой пентагондодекаэдрические ячейки фильтра имеют изотропную пористую структуру, Фильтр может быть также выполнен с наклонной входной торцовой плоскостью 2 по отношению к горизонтальной плоскости (фиг. 2), с двумя косыми срезами во входной части 3 (фиг. 3) или в виде конуса во входной части 4 фильтра (фиг. 4).

Поровые ячейки 5 фильтра (фиг. 5) выполнены в виде сообщающихся между собой пентагондодекаэдров, образованных стенками 6 толщиной д.

Фильтр работает следующим образом.

Фильтр, выполненный в виде проницаемого огнеупорного материала, имеющего пористую структуру, образованную объемными поровыми ячейками 5 (фиг, 5), расположенными в несколько слоев, поровые ячейки которого выполнены в виде сообщающихся между собой пента гондодекаэдров, устанавливают на пути потока металла в литниковой системе (фиг. 6).

Металл, заливаемый в стояк 8, попадает в верхний металлоприемник 9 и фильтруется предлагаемым фильтром 7. Очищенный металл попадает в нижний металлоприемник 10 и питатели 11. Движение потока очищаемого жидкого металла показано на фиг, 6 стрелками.В процессе фильтрации металла через поровые ячейки 5, образованные стенками

6 (фиг,5 ) и имеющие форму пентагондодекаэдров, s этих ячейках происходит прилипание неметаллических включений к материалу фильтра. Ооыты показывают, что внутри фильтра задерживаются частицы размером до 1-2 мм. Ьолее крупные неметаллические частицы задерживаются на

5 входе во входных пбрах фильтра.

Расположение входной торцовой плоскости фильтра (фиг. 2-4) по отношению к горизонтальной плоскости под углом обеспечивает самоочищение фильтра от круп10 ных неметаллических частиц и увеличивает его пропускную способность на 32-41% в зависимости от конструкции. угла наклона входной плоскости фильтра и формы частиц.

Предлагаемый фильтр благодаря пента15 гондодекаэдрйческой форме его пор позволяет ламинизировать протекающий через него поток жидкого металла. В сопоставимых условиях (при идентичных числах Re)

Л Р в сравнении с известнь1м фильтром сни20 жается на 220-300 %, а степень турбулентности потока, — в 2-2.8 раза (фиг. 7 -9).

Формула изобретения

1. Фильтр для очистки жидкого металла от неметаллических включений, выполнен25 ный в виде тела вращения из проницаемого материала, имеющего пористую структуру. образованную объемными поровыми ячейками, о т л и ч à ю шийся тем, что, с целью снижения наружных и внутренних дефектов

30 в металличес."ких отливках за счет более полного извлечения неметаллических включений в жидком металле и снижения степени турбулентности потока фильтруемого жидкого металла, поровые ячейки фильтра вы35 полнены в виде сообщающихся между собой пентагондодекаэдров. образующих изотропную структуру, в которой величина отношения эквивалентного диаметра поровых пентагондодекаэдрических ячеек к тол40 щине стенок пор находится в пределах

3 — 20. а высота фильтра составляет 8-32 эквивалентных диаметров пор.

2. Фильтр по п..1, отличающийся тем, что входная торцовая плоскость фильт45 ра выполнена наклонной с углом наклона к горизонтальной плоскости 3-30 . .3. Фильтр по пп. 1 и 2. отл ича ю щий с я тем, что наклонная поверхность выполнена двускатной с углом между ними 15050 175 .

4. Фильтр по пп. 1 и 2. о т. л и ч а ю щ ий с я тем. что наклонная поверхность выполнена конической с углом при вершине 150175 .

55 5. Фильтр по и. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что его входная торцовая плоско ь 1 выходная торцовая плоскпсть пэрал пел t.- ь .

1708491

lj

ФигУ

1170 8491

Фиг. 7

17084Р

Sro о S o о

Фиг.8

5 10

Составитель В.Сазонов

Техред M.Ìîðlåíòàë Корректор О.Ципле

Редактор А.Огар

Заказ 385 Тираж Подписное

В НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101