Агрегат для вакуумирования жидкого металла

пц 55 б 183 ОП ИСА НИ Е ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУСаюа Советских Социалистических Республик) Приоритет осударственныи комит овета Министров ССС па делам изобретении 669,187,2(5 Опубликовано 30.04.77. БюллетеньДата опубликования описания 30.05.7 и открыт(54) АГРЕГАТ ДЛЯ 0 30 Изобретение относится к области металургии, в частности к конструкции агрегатов длявакуумной обработки жидкого металла, позволяющих получить высококачественныесплавы,Известный агрегат состоит из плавильнойпечи, вакуумного миксера и транспортной магистрали для жидкого металла с механическим клапаном, который перекрывает магистраль при создании вакуума в миксере. Приоткрывании механического клапана жидкийметалл из печи по транспортной магистралиустремляется в миксер, где происходит егодегазация.Процесс вакуумирования происходит в процессе перелива и сопровождается интенсивным выделением газа и других включений изжидкого металла. По окончании перелива механический клапан вновь должен сработать иотсечь атмосферу печи от миксера, а одновременно с этим. прервать поток металла вмагистрали. После этого происходит отстойметалла в ванне миксера и последующая разливка в среде инертного газа.Вышеуказанный агрегат обладает существенными недостатками, не позволяющими вполной мере использовать эффективность динамического вакуумирования.Во-первых, механический клапан для отсечки вакуума при переливе жидких металлов,особенно таких агрессивных как алюминиевые сплавы, ненадежен в работе. Кроме высоких требований к точности изготовления движущихся деталей, имеющих непосредственный 5 контакт с жидким металлом, необходимы соответствующие материалы для их изготовления, Одним из основных требований к материалу заслонки и седла клапана является их инертность к жидкому металлу (особенно к 10 алюминию и его сплавам) и несмачиваемость,а также высокая механическая прочность. Таким жестким требованием удовлетворяют некоторые довольно дорогие и дефицитные материалы, но и те со временем частично раст воряются в жидком металле, что приводит квыходу из строя всего клапана, Кроме того, малейшее попадание металла между седлом клапана и заслонкой приводит к неплотности, а следовательно, к срыву вакуума в миксере. Во-вторых, агрегат не имеет устроиства для дробления струи при входе в вакуумную атмосферу, что резко ухудшает условия дегазации, Обработка происходит непосредственно в струе металла, вытекающей из транспортной магистрали в миксер, что, естественно, ограничивает время перелива и удельную поверхность металла, подвергающуюся воздействию вакуума. Оба эти фактора являются решающими при оценке эффективности процесса, в55 65 частности качества полученного металла 1, производительности агрегата в целом,ь 1 астично недостатки, присущие механическому клапану, устранены в устройствс для подачи жидкого металла в вакуумную камеру, в котором запорный элемент выполнен в виде фольги из легкоплавкого металла. Однако это устройстьо не может быть применено для закрытия металлопровода с движущимся металлом, так как фольга не выдерживает напора металла, его агрессивного и температурного воздействия.Наиболес удовлетворительные результаты лает запнрание металла в трубопроводе индукционны м вентилем. Однако его одностороннее исполнение (порог внутри трубопровода и охватываю.ций его индуктор) и отсутствие элементов, предотвращающих прорыв газов в вакуумную среду, нс позволяет производительно использовать это решение для вышеуказанного агрегата.Целью изобретения является создание агрегата для динамического вакуумирования в струе жидкого металла с повышенной производительностью и эффективностью проведения процесса.Зто достигается тем, что запорный клапан выполнен в виде наклонной в сторону миксера секции металлопровода с вертикальным патрубком, ограниченной изнутри выступами и охваченной снаружи двумя кольцевыми индукторами электрически, связанными с датчиками поплавкового указателя уровня металла в печи, а металлопровод в микссре переходит в расширяющийся лоток, выпуклость которого направлена вверх.Такое выполнение агрегата повышает его производительность и надежность благодаря установке на транспортном металлопроводе быстродействующего спаренного индукционного затвора-клапана. Надежное уплотнение обеспечивает вертикальный патрубок на затворе, в котором будет находиться жидкий металл, уровень последнего определяется величиной уклона металлопровода в сторону миксера. Эффективность динамического вакуумирования в миксере возрастает вследствие увеличения пути жидкого металла по лотку и интенсивного растекания металла по последнему, Это приводит как к увеличению площади металла, одновременно подвергающегося про. цессу дегазации, так и к утонению струи, что позволяет более полно провакуумировать весь объем металла.На фиг. 1 показан агрегат в разрезе; на фиг. 2 - разрез по А - А на фиг. 1.Агрегат состоит из вакуумного миксера 1 и плавильной печи 2, связанных между собой Г-образным металлопроводом 3. Наклонная в сторону миксера секция металлопровода имеет вертикальный патрубок 4 с шарнирной крышкой 5, на которой выполнен штуцер 6 для выпуска излишка газа при срабатывании индукционного затвора. Внутри металлопровода с обеих сторон патрубка 4 выполнены по 5 10 15 20 25 Зо 35 40 45 50 роп 7, зона которых О.наспа снаружи 1 о:ьцевыми пндукОра: 8 и 9, удср 2 кВао ын жидкий мста, 10 в металлопроводе 3 и патрубке 4. Такое выполнение индукционного затвора-клапана обеспечивает надекное уплотнение металлопровода при остаточном давлении внутри миксера 1 - 10 мм рт. ст.Для подогрева жидкого металла 10 и предотвращения его замерзания металлопровод 3 охвачен индукционной катушкой 11 в зоне патрубка 4 и катушкой 12 выше патрубка.Для улучшения условий дегазации металла в миксере металлопровод 3 заканчивается расширяющимся лотком 13, выпуклость которого направлена вверх. Это обеспечивает растекание струи металла, выходящего из металлопровода 3, по плоскости лотка 13 в разные стороны, что резко увеличивает плошадь обрабатываемого в единицу времени металла, а следовательно, повышает эффективность вакуумирования. При этом кроме увеличения поверхности струи металла будет происходить ее утонение, а это, в свою очередь, позволит более полно вакуумировать весь проходящий объем металла.В кармане печи 2 установлен поплавковый указатель уровня 14, стержень 15 которого взаимодействует с индуктивными датчиками 16 и 17. Эти датчики электрически связаны с системой управления запирающими индукторами 8 и 9.Для очистки вертикального участка металлопровода 3 от шлаковых и другх отложений установлен съемный люк 18,Агрегат работает следующим образом.Перед окончанием плавки металла в печи 2 включают индуктор 8, а также катушки 11 и 12 на металлопроводе 3. После этого открывают шарнирную крышку 5 и в патрубок 4 заливаот жидкий металл 10, в котором под воздействием магнитного поля индуктора 8 возникают вихревые токи. Жидкий металл 10 удерживается от растекания у нижнего порога 7 за счет электромагнитных сил, возникающих при взаимодействии вихревых токов с магнитным полем индуктора 8, По достижении в патрубке 4 определенного заданного уровня мегалла, определяемого наклоном горизонтальной части металлопровода в сторону миксера, включают индуктор 9, и металл под воздействием электромагнитных сил образует своеобразный затвор-пробку в металлопроводе, Затем включают систему создания вакуума в миксере и по достижении в последнем остаточного давления 1 - 10 мм. рт. ст. агрегат готов к работе.После этого в цепь управления индукторами включают датчики уровня металла в печи 16 и 17, а индукторы 8 и 9 обесточивают. Жидкий металл 10 нз полости запирающего клапана стекает в миксер н открывает металлопровод 3.Жидкий металл из печи 2 устремляется по металлопроводу 3 под воздействием перепада давления в мпксср, Благодаря попаданию вКорректор Л. Орлова Редактор Т. Ларина Заказ 1106/4 Изд,418 Тираж 690 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4,5типография, пр, Сапунова, 2 сильно разреженную атмосферу миксера в металле происходит дегаз;.ппя. 11 узырьки газо дпффундируют через слой металла за счет перепада давления между атмосферой миксера и пузырьком. 11 ри этом эффект дегазации резко возрастает. вследствие растекания металла по лотку 13 в разные стороны.В результате растекания металла увеличивается его удельная поверхность, которая соприкасается с вакуумом, что приводит к увеличению количества выделяемого газа в единицу времени,огда стеркснь 15 указателя уровня опускается до индукт 11 вного дат 1 ика 17, поступает электрическпЙ сигнал В систему упраВ- ления запирающи.ди индукторами 8 и 9. На индукторы 8 и 9 подается питание, и начинается пережим струи металла в металлопроводе 3. Когда стержень 15 выйдет из зоны действия датчика 17, индукторы полностью пережмут сечение струи металла и атмосфера миксера будет отключена от печи.После этого производят выдержку для успокоения ванны металла в миксере, а затем начинают подавать в миксер инертный газ, например аргон, при обработке алюминиевых сплавов. По достижени ив миксере остаточного давления, соответству 1 ощсго высоте столба металла в гсртикальном участке мсталлопровода 3, отключают индукторы 8 и 9 и металл 10 сливается в миксер. После этого производят разливку обработанного расплава, а затем цикл работы агрегата повторяется в той же последовательности. Формула изобретения10 Агрегат для вакуумирования жидкого металла, содержащий плавильную печь, вакуумный миксер, металлопровод для подачи металла из печи в миксер с запорным клапаном и системой управления, элементы индукционного подогрева металла в металлопроводе и указатель уровня металла в печи, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности процесса вакуумирования и увеличения производительности агрегата, запорный клапан выполнен в виде наклонного в сторону миксера металлопровода с вертикальным патрубком, ограниченного изнутри выступами и имеющего снаружи кольцевые индукторы электрически связаные с датчиками указателя 25 уровня металла в печи, а металлопровод вмиксере переходит в расширяющийся лоток выпуклостью вверх.