Устройство для электромагнитного рафинирования электропроводных расплавов

 

Изобретение относится к области металлургии, а именно к устройствам для внепечного электромагнитного рафинирования электропроводных расплавов в процессе приготовления и литья сплавов. Устройство содержит индуктор и металлопровод, выполненный в виде футерованных каналов, в области которых создается вращающееся электромагнитное поле, приводящее жидкий металл в каналах во вращение, систему ввода рафинирующего газа и систему поворота. Металлопровод фиксируют под углом 20-70^o по отношению к вертикальной плоскости при помощи системы поворота. Изобретение позволяет изменять длину пути и траекторию движения рафинирующего газа в металлопроводе в зависимости от марки сплава. 2 ил.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к устройствам для внепечного электромагнитного рафинирования электропроводных расплавов в процессе приготовления и разливки сплавов.

Известно устройство для магнитогидродинамического рафинирования, представленное в статье "МГД-устройства для приготовления высококачественных алюминиевых сплавов" В.Н.Тимофеев, С.А.Бояков, Р.М.Христинич и др. Вестник Красноярского гос. техн. университета: Сб. научн. трудов. Под ред. В.В. Слабко /КГТУ. Вып. 2. Красноярск, 1996. - С. 13-18, содержащее индуктор, футерованные каналы, в области которых создается вращающееся электромагнитное поле, приводящее жидкий металл во вращение и систему ввода рафинирующего газа, выполненную в виде трубы, на которой закреплены диски.

Недостатками такого устройства являются: 1. Наличие сложной системы газораспределения в виде дисков, установленных в канале, приводит к существенному изменению сопротивления металла в каналах и к снижению коэффициента полезного действия установки. При этом снижается надежность установки в целом из-за возникновения пинч-эффектов в узких местах для металла: диск-стенка канала.

2. Быстрый подъем рафинирующего газа по вертикально расположенному каналу с металлом и уменьшение времени коагуляции рафинирующего газа и жидкого металла приводит к слабой проработке расплава, что требует увеличения времени рафинирования и расхода газа.

Наиболее близким к заявленному устройству является устройство для электромагнитного рафинирования электропроводных расплавов, описанное в патенте РФ 2130503, МКИ⁷ С 22 В 9/00 авторов Р.М.Христинича, В.Н.Тимофеева, Н.П. Маракушина, опубл. в БИ 14 от 20.05.99 г., содержащее индуктор и металлотракт, выполненный с футерованным цилиндрическим каналом, на входе которого расположен впускной клапан, индуктор создает вращательно-винтовое бегущее электромагнитное поле в области металлотракта и охватывает металлотракт по всей его длине.

Недостатками такого устройства являются наличие сложного индуктора для создания вращательно-винтового бегущего электромагнитного поля и необходимость регулирования его электрических параметров при рафинировании расплавов с различными свойствами, что требует специального регулятора напряжения или преобразователя частоты. Последнее приводит к громоздкости устройства и к его удорожанию в целом.

В основу изобретения положена задача создания устройства для электромагнитного рафинирования электропроводных расплавов, позволяющего изменять длину пути и траекторию движения рафинирующего газа в металлопроводе в зависимости от марки сплава.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для электромагнитного рафинирования электропроводных расплавов, содержащем индуктор и металлопровод, выполненный в виде футерованных каналов, в области которых создается вращающееся электромагнитное поле, приводящее жидкий металл в каналах во вращение, и систему ввода рафинирующего газа, согласно изобретению металлопровод расположен под углом 20-70 градусов по отношению к вертикальной плоскости и зафиксирован при помощи системы поворота.

На фиг. 1 изображено устройство для электромагнитного рафинирования электропроводных расплавов, выполненное на базе индукционной единицы; на фиг. 2 - то же, выполненное на базе футерованного прямолинейного металлотракта с электромагнитным вращателем.

Устройство состоит из приемной камеры 1, металлопровода 2, нижней камеры 3, индуктора 4, газового ввода 5, верхнего упора 6, направляющей 7, верхней герметичной крышки 8 и боковой герметичной крышки 9.

Устройство работает следующим образом. При поступлении жидкого металла в приемную камеру 1 происходит заполнение им также металлопровода 2 и нижней камеры 3. После этого установка устанавливается в рабочее положение под углом α = 20-70 градусов, конкретная величина которого зависит от производительности установки и вида сплава, подвергающегося рафинированию. В дальнейшем подается напряжение на индуктор 4, работающий подобно статору асинхронного двигателя, создающий вращающееся электромагнитное поле в области металлопровода с электропроводным расплавом. Электромагнитное поле приводит электропроводный расплав в металлопроводе во вращательное движение. После этого через газовый ввод 5 подается рафинирующий газ, который поступает в нижнюю часть металлопровода, заполненного жидким металлом. Пузырьки рафинирующего газа устремляются вертикально вверх, упираются в стенку металлопровода и подхватываются вращающимся металлом, линейная скорость которого у стенки канала металлопровода будет максимальной. При этом происходит их дробление, что улучшает процесс рафинирования. Под действием сил выталкивания пузырьки газа поднимаются вверх по металлопроводу навстречу движущемуся металлу. В совокупности с вращательным движением жидкого металла в металлопроводе пузырьки двигаются вверх по спирально-винтовой траектории. Тем самым увеличивается поверхность контакта пузырьков с металлом и удлиняется путь пузырька газа при всплытии на поверхность, что усиливает рафинирующий эффект. Учитывая, что в верхней части установки расположен упор 6, вокруг оси которого может вращаться установка, при помощи направляющей 7 производится подстройка угла α уже в процессе работы устройства.

Если угол наклона установки составляет более 45 градусов, то верхняя герметичная крышка 8 приемной камеры 1 закрывается и фиксируется при помощи болтовых соединений. При этом боковая герметичная крышка 9 открывается и заливка жидкого металла в приемную камеру производится с боковой стороны.

Формула изобретения

Устройство для электромагнитного рафинирования электропроводных расплавов, содержащее индуктор и металлопровод, выполненный в виде футерованных каналов, в области которых создается вращающееся электромагнитное поле, приводящее жидкий металл в каналах во вращение, и систему ввода рафинирующего газа, отличающееся тем, что металлопровод расположен под углом 20-70^o по отношению к вертикальной плоскости и зафиксирован при помощи системы поворота.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2