Устройство для очистки расплавленного металла от неметаллических включений

 

Изобретение относится к металлургии, а именно рафинированию металлов и сплавов при помощи электромагнитных сил. Устройство состоит из желоба, охваченного снаружи магнитопроводом корытообразного сечения со стороны его продольных стенок, и днища. Желоб встроен в металлопровод с протекающим по нему электрическим током. Содержит сменный контейнер для сепарации частиц и регулирования скорости движения жидкого металла, состоящий из боковых, горизонтальных и вертикальных стенок, образующих внутри него систему каналов. Изобретение позволяет использовать сменный контейнер несколько раз, а также свободно варьировать его конструкцию. 1 ил.

Устройство относится к области рафинирования металлов и сплавов при помощи электромагнитных сил.

Известно устройство для очистки расплавленного металла от неметаллических включений по а.с. СССР 162554, МПК С 22 В 2/02, состоящее из очистного желоба, в который из печи поступает расплавленный металл, сливного канала, разомкнутого магнитопровода с катушками, токопроводящей шины, охватывающей замкнутый магнитопровод с катушкой. Недостатками конструкции являются затруднение выполнения многократной очистки, необходимость использования дополнительных керамических пористых фильтров для регулирования скорости движения металла, неизбежная потеря определенной части металла в процессе отвода неметаллических включений, ограниченность протяженности участка очистки - участка, где всплывают неметаллические включения.

Известен магнитогидродинамический сепаратор по а.с. СССР 1461508, МПК В 03 С 1/30, состоящий из магнитопровода с первичной обмоткой, кольцевого тигля с дном и входным и выходными патрубками, перегородками внутри тигля, U-образного магнитопровода вокруг тигля. Недостатками конструкции являются неравномерность по высоте электромагнитной силы - в результате чего частицы со дна тигля не поднимаются, необходимость использования дополнительного насоса для слива очищенного металла с предварительным вакуумированием, трудность выполнения U-образного магнитопровода, неизбежная потеря определенной части металла в процессе отвода неметаллических включений, затруднение выполнения многократной очистки.

Наиболее близким по конструкции и достигаемому техническому результату и выбранное за прототип является устройство для очистки расплавленного металла от неметаллических включений по а.с. СССР 248231 МПК С 22 В 9/02, состоящее из желоба, охватывающего желоб снаружи магнитопровода, вмонтированных в торцевые стенки желоба электродов, вертикальных перегородок. Недостатками конструкции являются затруднение выполнения многократной очистки, загрязнение и трудность очистки электродов, неравномерность по высоте электромагнитной силы - в результате чего частицы со дна тигля не поднимаются, затруднение извлечения всплывших частиц, затруднение регулирования хода процесса: регулирование скорости движения металла осуществляется либо посредством изменения электрического тока - что изменяет эффект сепарации, либо переделкой конструкции.

Целью изобретения является устранение выше названных недостатков.

На чертеже показано устройство для очистки расплавленного металла от неметаллических включений, которое состоит из желоба 1, охваченного снаружи магнитопроводом 2, и представляющего собой часть металлопровода 3 с протекающим по нему электрическим током, а также сменного контейнера 4. На чертеже показан вариант выполнения сменного контейнера 4, состоящего из боковых стенок 5, горизонтальных стенок 6, и вертикальных стенок 7. Вертикальные стенки 7 выполнены из проводящего электрический ток материала.

Устройство для очистки расплавленного металла от неметаллических включений работает следующим образом.

Электрический ток, проходя через расплавленный металл, взаимодействует с создаваемым им же собственным магнитным полем, которое усиливается ферромагнитным магнитопроводом 2. Возникающие при этом электромагнитные силы направлены вертикально вниз внутрь магнитопровода. Эти силы создают перепад давления между входным 8 и выходным 9 отверстиями контейнера 4. Этот перепад давления приводит к возникновению насосного эффекта и движению металла по системе каналов контейнера 4, количество которых может быть любым. Регулирование скорости движения жидкого металла по системе каналов достигается изменением размера отверстий 10.

Электромагнитные силы действуют только на проводящий электричество материал (на жидкий металл), производя его квазиутяжеление, но на непроводящие неметаллические включения эти силы не действуют. На неметаллические включения внутри контейнера 4 действует выталкивающая вверх сила, подобная силе Архимеда, вследствие чего они поднимаются до горизонтальных стенок 6 и, коагулируя, удерживаются на них. Также на неметаллические включения (в меньшей степени) действует сила тяжести, вследствие чего часть их опускается вниз до горизонтальных стенок 6 и, коагулируя, удерживается на них. При циркуляционном движении металла через всю систему и сквозь контейнер 4, происходит его постепенное "засорение" - осаждение неметаллических включений на стенках и, как следствие, общая очистка металла.

Преимущества описанного устройства состоят в том, что и сепаратор и насос содержатся в одном сравнительно простом в выполнении элементе - сменном контейнере 4, для которого возможно многоразовое применение (после осуществления процесса сепарации он вынимается и очищается от осажденных на его стенках примесей механически, а также промывкой). Варьируя размеры его проходных отверстий 10, можно увеличивать или уменьшать общую скорость движения металла без изменения электрического тока, что прямым образом влияет на эффективность очистки. Возможно варьировать расположение стенок контейнера 4 для достижения наибольшей эффективности процесса (например, сделать входное отверстие внизу, что обеспечит очистку от затонувших более тяжелых неметаллических включений). Возможно встроить данное устройство в замкнутую систему из кольцевого металлопровода и емкости для металла, что обеспечит непрерывную многократную очистку.

Формула изобретения

Устройство для очистки расплавленного металла от неметаллических включений, состоящее из желоба, охваченного снаружи магнитопроводом корытообразного сечения со стороны его продольных стенок и днища, отличающееся тем, что желоб встроен в металлопровод с протекающим по нему электрическим током и содержит сменный контейнер для сепарации частиц и регулирования скорости движения жидкого металла, состоящий из боковых, горизонтальных и вертикальных стенок, образующих внутри него систему каналов.

РИСУНКИ

Рисунок 1