Устройство для фильтрации жидких металлов и сплавов

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 555155 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 27.08.75 (21) 217 057 2/02 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 25.04.77Бюллетень № 15 (45) Дата опубликования описания 23.05.77 (51) М. Кл,>

С 22 В 9/02

Гасударственный комитет

Фоввта Министров СССР по делам иэооретений и открытий (53) УДК 669.046. .54 .55 (088,8) В. В. Зоробьев, Н. А. Сорокин и Л. Г. Березин (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФИЛЬТРАЦИИ ЖИДКИХ МЕТАЛЛОВ

И СПЛАВОВ

Изобретение относится к металлургии цветных и черных метаппов и предназначается для использования в процессах рафинирования и фильтрации металлов и сплавов с применением ультразвуковой и элек- 5 тромагнитной обработки.

Известно устройство дпя фильтрации жидких металлов и сплавов, содержащее емкость, электроды и расположенные один под другим эпектромагниты. Устройство 1О снабжено индуктором, охватывающим зону фильтрации (1) .

Недостатком этого устройства является низкая эффективность фильтрации жидкого металла, загрязненного мелкодисперс- 15 ными неметаллическими вкпючениями, а также его неудобство в эксппуатации, закпючающееся в необходимости периодической остановки устройства и снятия фильтра дпя очистки ипи смены прореагировавшего фипьт«20 рующего материапа.

Цепь изобретения-повышение эффективности фильтрации и получение мелкозернис« той структуры заливаемого в кристаплизатор отфильтрованного метаппа. 25

Дпя этого в устройстве выполняется фильтр в виде сплющенной трубы, установленной вертикально между полюсами электромагнитов, а к бопее широким сторонам трубы прикреплены излучатели ультразвуковых магнитострикционных преобразователей.

Благодаря такому выпопнению устройства повышается эффективность фильтрации жидкого метапла загрязненного мелкодисперсными неметаппическими включениями типа окисных пленок и микрочастиц шлака, появляется возможность получения мелкозернистой структуры заливаемого в кристалпизатор отфильтрованного металла, отпадает необходимость в фипьтрующем материапе, исключается остановка устройства в процессе фильтрации для смены прореагировавшего фильтрующего материала, упрощается эксплуатация устройства.

На фиг, 1 изображено устройство дпя фильтрации жидких металлов и сплавов (разрез А-А); на фиг. 2 «разрез Б-Бна фиг.l; на фиг, 3 — разрез В-В на фиг. 1; нафиг.4— разрез Г-Г и вид по стрепке lj нафиг.3.

555155

Устройство содержит емкость 1 дпя метаппа, фильтр 2, электромагниты 3,4 электроды 5,6,7,8.

Фильтр 2, являясь продолжением емкости

1, выполнен в виде сплющенной трубы, широкие стороны которой в ее поперечном сечении в 4-8 раз больше узких сторон. Труба установлена вертикально между полюсами электромагнитов 3,4 таким образом, что ее широкие стороны обращены к попюсам 10 электромагнитов 3,4, а узкие стороны — к электродам 5,6,7,8, которые введены внутрь трубы на уровне псаюсов электромагнитов 3,4. Объем 9 внутри фильтра 2, ограниченный внутренней поверхностью трубы, 15 является зоной повышенного статического давления, испытываемого фильтруемым металпом, которая начинается на уровне полюсов электромагнита 3, электродов,6 и заканчивается на уровне полюсов эпектро- 20 магнита 4 и эпектродов 7,8, В средней части трубы фильтра 2 к ее широким сторонам прикреплены излучатели

10,11 двух симметрично расположенных ультразвуковых магнитострикционных пре- 25 образоватепей 1 2 и 1 3.

Снизу к фипьтру 2 примыкает расширение 14, несущее керамическую пробку 15 с выпускным отверстием 16 дпя слива отфильтрованного металла. 30

Дпя непосредственного соприкосновения фильтруемого металпа с поверхностями из пучателей 10,11 труба фильтра 2 выполнена с прямоугольными отверстиями 17,18.

Присоединение излучателей 10,11 к фильтру 2 осуществляется при помощи пайки ипи сварки.

Труба фипьтра 2, емкость 1 и расширение 14 изготавливаются из отрезка цель- 40 нотянутой круглой трубы путем сппющивания ее в той части, которая устанавливается между полюсами элеКтромагнита, преимущественно из жароупорной хромоникелевой стали. Например, при фильтрации жид- 4 кого алюминия, целесообразно применить дпя изготовлении емкости, фильтра и расширения трубу из стали 1 х18 Н 9 Т.

Иля уменьшения расхода электроэнергии емкость, фильтр и расширение изнутри жела- у тельно покрыть тонким слоем жароупорного нетокопроводяшего лака.

Электромагниты 3,4 и электроды 5,6, 7,8 подсоединены к источнику постоянного тока 19, а ультразвуковые преобразовате- у пи 12,13 — к генератору переменного тока высокой частоты (на чертежах не показан) .

При работе устройства, подлежащий фильтрации жидкий метапл заливается неп- 40 рерывной струей в емкость 1, откуда он перетекает по внутренней поверхности трубы фильтра 2 в расширение 14, спиваясь через отверстие 16, постепенно заполняя объем 9 и емкость 1. В момент напопнения заливаемым жидким металпом емкости

1 подачу его уменьшают настопько, чтобы зеркало его поверхности оставалось на одном уровне, включают источники постоянного тока 19 и переменного тока высокой частоты.

При пропускании постоянного эпектричес» кого тока по электродам 5,6 и электромагниту 3, распопоженным выше изпуча телей 10,11, в фильтруемом металле, на ходяшемся в верхней части объема 9, возникают электромагнитные силы, стремящиеся перемешать фипьтруемый металл вниз, которые "утяжепяют металл, увеличивая его плотность. При пропускании постоянного электрического тока по эпектродам 7,8 и электромагниту 4, расположенным ниже изпучателей 10,11, в фипьтруемом метаппе, находящемся в нижней части объема 9, возникают электромагнитные силы, стремящиеся перемешать фильтруемый металл вверх, которые "облегчают" металл, уменьшая его плотность.

Возникновение указанных эпектромагнит»ных сип в фильтруемом металле обусловлено взаимодействием. эпектрического и магнитного полей в соответствии с законом. Фарадея. При этом налравпение тока в электрических полях выше и ниже излу чателей 10,11 одинаковые,а направление магнитных силовых линий в магнитном попе, создаваемом электромагнитом. З,.про тивоположно направлению силовых линий в магнитном попе, создаваемом электромагнитом 4, что обеспечивается соответ ствующим. подсоединением электромагнитов и электродов к источнику постоянного тока 19. Вследствие действия на фипьтруемый металл сил, он испытывает, проходя объем 9, статическое давление, которое, в зависимости от подводимых мощностей магнитного и электрических полей, может достигать 5 кгс/см и бопее. Йпя уравно

L вешивания действия сил, направленных сверху вниз (электромагнитных сип и сил веса) действием. сип, направпенных снизу вверх, по электродам 7,8 и электромагниту 4 пропускают эпектрический ток несколько бопьшей сипы, чем по эпектродам 5,6 и электромагниту 3.

Так как находящиеся в фильтруемом ме» таппе во взвешенном состоянии мелкодж персные неметаппические вкпючения типа окисных пленок m микрочастичек шлака, от которых необходимо очистить металл, практически не проводят электрического тока, то они не испытывают действия укаэанных электромагнитных сил, их плотность остается неизменной. Поэтому нетокопроводящие микрочастички, попадая в верхнюю часть объема 9 — в зону действия электрического и магнитного полей, создаваемых электродами 5,6 и электромагнитом 3-останавливаются, как бы всплывая из фильт- ip руемого металла, движущегося непрерывным потоком сверху вниз.

При пропускании электрического переменного тока через ультразвуковые магнитострикционные преобразователи 12,13 про- 15 исходит высокочастотное колебание излучателей 10,11., вследствие чего в фильтруемом металле, находящемся в объеме 9, возникает высокочастотное акустическое поле. Под действием такого акустического 20 пола в фильтруемом металле происходит образование мельчайших кавитационных пузырьков газа, неравномерно распределенных до этого в металле, которые, пульсируя в ультразвуковом поле, наполняются газом за 25 счет направленной внутрь пузырька диффузии растворенного в жидком металле газа и укрупняются как вследствие самостоятельного роста, так и в результате объединения с соседними пузырьками. 30

Выделяющиеся из фильтруемого металла под действием ультразвука газовые пузырьки обволакивают частички неметаллических включений, это ускоряет их всплытие из-за значительного снижения сил вязкостного трения между жидким металлом и всплываюшими частичками. При этом. в металле, находящемся в объеме 9 под повышенным давлением, создаваемом направленными навстречу друг другу электромагнитными cmлами, под действием ультразвука происходит образование многочисленных активных центров зарождения кристаллов, что дает возможность получить мелкозернистуюструктуру эалйваемого в кристаллизатор отфильтрованного металла.

Использование предложенного устройства для фильтрации жидких металлов и сплавов дает:

- повышение эффективности фильтрации металла, загрязненного мелкодисперсными неметаллическими включениями; — удобство в эксплуатации, заключающееся в возможности непрерывной работы без снятия фильтра; — получение мелкозернистой структуры заливаемого в кристаллизатор отфильтрованного металла.

Формула изобретения

Устройство для фильтрации жидких металлов и сплавов, содержащее емкость, электроды, фильтр и расположенные один под другим электромагниты, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности фильтрации, фильтр выполнен в виде сплющенной трубы, установленной вертикальнО между полюсами электромагнитов, а к более широким сторонам трубыприкреплены излучатели ультразвуковых магнитострикцйонных преобразователей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР № 349740, М.Кл . С 22 В 9/02, 25.01.71.

I — лобериуюо

Ви А подернуто

Составитель Г. Титова

Редактор Н. Раумова Техред М. Ликович Корректор С, Болднжар

Заказ 422/14 Тираж 8О2 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Мнннстров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент, г. Ужгород, ул. Проектнай, 4