Лабораторная установка для вакуумной обработки жидких металлов

(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 17.07,78 (21) 2645825/22-02с присоединением заявки РЙ -по делам наабретеннй и аткрытнй,517(088.8) Дата опубликования описания 28.07,80 В, Н, Баранкевич, К. Н, Милицын, С, Н, Семенов и М. Н. Жигалкина(54) ЛАБОРАТОРНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ВАКУУМНОЙОБРАБОТКИ ЖИДКИХ МЕТАЛЛОВ- .3 Изобретение относится к устройствам для вакуумной дегаэации и рафинированитт металлических расплавов. Оно является универсальной лабораторной установкой, так как позволяет с целью выбора оптимального способа и параметров вакуумирования производить вакуумную дегазацию металлических расплавов некоторыми различными способами.Известна установка для дегазации и рафинирования металлических расплавов в вакууме, в которой вакуумирование металла осуществляется на отдельном участке непрерывно движущейся струи расплава, путем создания в нем разря.- жения при помощи индукционных насосов, действующих на струю в противоположные стороны, устройство, включающее вакуумную камеру, два вертикальных канала и .индукционный насос, где с целью увеличения свободной поверхности при вакуумировании производится разбрызгивание струи расплава в вакуумной камере И. 2Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результатуявляется устройство для очистки и разливки металлов в вакууме, включающеевакуумную камеру, выполненную в виде 5двух расположенных одна под другойсекций. В верхней секции находится плавильный тигель с клапаном в донной части и нагреватель, а в нижней - приемтоный тигель с отверстиями в донной части для разливки металлов ( 21. Указанное устройство предназначено для повы-шения степени чистотыи удобства транспортирования слитков металлов подгруппы галия и не может быть использовано для отработки оптимальных режимов при некоторых других способах вакуумирования,Целью данного изобретения являетсясоздание лабораторной вакуумной установки, которая позволяла бы отработатьоптимальные параметры при некоторыхразличных способах вакуумирования ина их основе создать промышленные установки для вакуумной дегазации металлических расплавов. Эта цель достигается тем, что установка, снабженаФплитой с вертикальными штангами исменной емкостью с отверстиями вдонной части, позволяющими произво дить вакуумирование расплавов различными способами. Причем плита установлена в верхней части камеры а сменйая емкость расположена соосно под 10правильным тиглем и закреплена на вертикальных штангах.На чертеже изображено предлагаемоеустройство,Верхняя камера 1 представляет собой 15водоохлаждаемый корпус, выполненный изнержавеюшей стали, в котором смонтирована электропечь сопротивления 2 и водоохлаждаемую крышку 3 с центральнымотверстием, на которой установлена плита 4 с элементами крепления к крышкеверхнейкамеры, На верхней части плиты4 смонтирован подъемный механизм 5стопорной пробки 6, а к нижней частикрепятся четыре штанги 7, на которыхмонтируется поддон 8 для установкиплавильного тигля и сменная емкость9. В основании кассеты имеется смотровое окно 10, которое может быть использовано для заливки в тигель порции жид- . З 0кого металла, расплавленного в какойлибо другой печи. Нижняя камера 11 ус" танбвкй служит для приема отдельныхпорций вакуумированного металла, Она. так же выполнена из сталиимеет герме- З 5тично закрывающийся люк 12 для простановки и извлечения приемного тйгля 13и смотровое окно 14. Верхняя камераимеет патрубок 15 для соединения с вакуумной системой и патрубок 16 с зажимом 40для создания натекания в камеру, т. е.соединения с атмосферой. Температураметаллического расплава в плавильномтигле 17 определяется с помощью термопары 18, помещенной в штангу 19 стопор ной пробки 6 и замеряется регулирующиммилливольтметром,Установка позволяет исследовать и оп .ределять оптимальные параметры при вакуумировании жидкого металла следующими способами.При вакуумировании в покое. В этомслучае определенное количество металларасплавляется в плавильном тигле 17верхней камеры, или через патрубоксмотрового окна 10 с помощью воронкизаливается в разогретый до определеннойтемпературы плавильный тигель. Смотровое окно задраивается, устанавливаетсянеобходимая для работы температураметаллического расплава. В камерах создается определенная степень разряжения,при которой металлический расплав выдерживаетсяопределенное время, после чего через патрубок 16 натекания камера соединяется с атмосферой.При вакуумировании в струе различногодиаметра, При этом могут использоватьсяплавильные тигли 17 с различным диаметром отверстий в донной части, или постоячный тигель со сменными втулками 20 в донной части тигля. При достижении расплавом определенной температуры и создании определенной степени разряжения с йомощью подъемного механизма 5 стопорная пробка 6 поднимается над донным отверстием тигля и происходит истечение расплава в приемный тигель 13 нижней камеры 11 установки.При многоструйном вакуумировании через отверстия различного диаметра. Для этого на штанги 7 под плавильным тиглем 17 крепится емкость 9 с отверстиями в. донной части. Диаметр отверстий и их количество могут быть различными.При ступенчатом вакуумировании мо-гут быть исследованы различные комбинации описанных выше способов вакуумирования: в покое в тигле и в струе; в покое и многоструйное и др.При комбинированном вакуумировании на дно емкости 9, укрепленной на штангах 7 под плавильным тиглем 17 кладется фильтрующий материал, Происходит фильтрация и струйное истечение расплава в вакууме.Установка работает следующим образом.Для исследований и определения оптимальных параметров выбирается один изспособов вакуумирования расплава, В нижнюю камеру 11 устанавливается приемный тигель 13. Верхняя камера 1, в которую устанавливается плавильный ти гель 1 7 с отверстием необходимого диаметра в донной части ( или без отверстия),крепится фильтрующий элемент, емкость 9 и другая необходимая для проведения процесса вакуумирования оснастка. В штангу 19 стопорной пробки вставляется термопара. Включается вакуумный насос и проверяется герметичность установки. Подается вода для охлаждения токовводов и резиновых уплотнений. Регулирую щим потенциометром задается необходи749909 б Формула изобретения мая температура и включается электро- ,печь 2. При достижении заданной температуры через патрубок 10 смотрового окна с помощью воронки в плаввтьный тигель заливается порция расплавленно- го металла. Закрывается патрубок смот- рового окна и в установке создается необходимая степень разряжения. Производится вакуумирование расйлава по одно му из выбранных способов. 10Данная установка в отличие от известных позволяет выбрать и исследовать оптимальный способ вакуумирования, определить необходимые для этого параметры расплаватемпературу, степень раз ряжений, скорости истечения и т. д.) и отработать конструкцию оснастки и приспособлений.Спроектированная и изготовленная в НПО "Агроприбор" универсальная установ ка для некоторых способов. вакуумной об-. работки жидкого металла показала ее простоту в эксплуатации и эффективность в работе. На ней проведен выбор и исследование, с целью внедрения в производст во, оптимального способа вакуумированияалюминиевого сплава (А 1 + З ) для улучшения его фязико-механических и технологических свойств. 1. Лабораторная установка для вакуумной обработки. жидких металлов,.содержащая верхнюю и нижнюю камеры с плавильным и приемным тиглями соответственно,о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, сцелью обработки оптимальных параметров, верхняя камера снабжена плитой свертикальными штангами и сменной емкостью с отверстиями в донной части,причем плита установлена в верхней час.ти камеры, а сменная емкость расположена соосно под плавильным тиглем и,закреплена на вертикальных штангах.2, Лабораторная установка по п. 1,о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с.целью выбора оптимальной скорости подачи расплава в сменную емкость, онаснабжена установленными в донной части плавильного тигля сменными втулками с различными диаметрами проходного сечения.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 158291, кл, С 21 С 7/10, 1957.2, Авторское свидетельство СССРМ 206085, кл, Р 27 В 14/04, 1965,/20ЦНИИПИ Гос по делам и5, Москва,Тираж 608 . По ударственного комитета зобретений и открытий Ж, Раушская наб., д