Устройство для получения керамических изделий

,1574 4 В 35/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ ИПРИ ГКНТ СССР ИТЕТРЫТИЯМ ЕНИЯ У СВИДЕТЕЛЬСесе и разрабо ния кальци укционных глем. Отче 511, Л., 1 ка пр анплавит НИР,85,КЕРАНИЯ тносится к метали к оборудованию акалки расплава кемущественно оксиднык,т применяться для или пластинок немеалов в аморфном еравновесных кристакже гранул иков кристаллических изобретения являет- тва изделий за мпературы истекаю" ели Изобрете ии, в часте относится к металлсти к оборудованиюзакалки расплава кимущественно оксидожет применяться длл или пластинок нериалов в аморфном вновесных кристаллиже гранул и плавленоталлических материянии, в виде нческих фаз, алитых блоков к ра сверхбыст мических,ных мая по- еталалов.Целью изобр ие качества и а истекающего териалов, илучения гранулических мат о расплава,ОПИСАНИЕ ИЗ(56) Исследованиецесса остекловываных отходов в индлях с холодным тиинв. Р 02,85.0071с. 69-84,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ(57) Изобретение олургии, в частностдля сверхбыстрой 3рамических, преиматериалов, и можеполучения гранулталлических материсостоянии в виде нталлических,фаз, аплавленнолитых бломатериалов. Цельюся повышение качессчет повышения те щего расплава. Изобретение содержитиндуктор 1, охваченный им тигель 2,состоящий из охлаждаемых металлических трубок 3, которые укрепленына дне тигля 4, одновременно служащем распределителем охлаждающей жидкости. Тигель имеет выпускной йосок5, размещенный в выработанной зоне 6тигля, отделенный от плавильной зоны 7 перепускной перегородкой 8, Подсливным носком 5 расположено устройство для обработки струи расплава 9.В плавильную зону 7 из бункера вводятшихту и формируют ванну расплава 10,зеркало которой поднимается до уровнясливного носка 5. Зеркало ванны расплава 10 достигает перепускной пе- Ерегородки 8 и плавильное пространст- ррво тигля разделяется на плавильную 7и выработочные 6 зоны, после чегошихта 11 не попадает в выработочнуюзону 6Стенки тигля и перепускной йперегородки отделены от ванны расплава гарнисажем 12. Когда зеркало рас- рплава поднимается несколько вышеуровня сливного носка, расплав вытекает из выработочной зоны и струярасплава 13 поступает в устройство ффобработки струи 9, на выходе из которого получают изд е 14. 4 ил СЛ тения является повышеделий за счет перегре 1574575На фиг, 1 изображено устройстводля получения керамических изделий,продольный разрез; на фиг, 2 - то же,вид сверху; на фиг. 3 - то же, расплав максимально перегревается перед выпуском в устройство дробленияструи на гранулы;на фиг, 4 - то же,для получения плавленолитых изделийпри перегреве расплава путем выполнения вогнутой стенки тигля противоположной к выпускному носку,Устройство содержит индуктор 1,подключенный к источнику ВЧ энергииламповому генератору (не показан),тигель 2, охваченный индуктором 1 исостоящий из охлаждаемых металлических трубок 3, которые укреплены надне тигля 4, одновременно служащемраспрщелителем охлаждающей жидкос 20ти (воды). Тигель 2 имеет выпускнойносок 5, размещенный в выработочнойзоне 6 тигля 2, отделенной от плавильной зоны 7 перепускной перегородкой 8. Под сливным носком 5 расположено устройство 9 для обработки струирасплава. Выпускной носок 5 размещенна стороне тигля 2, расположеннойвдоль большого размера поперечногосечения плавильного пространства.Кроме того, плавильное пространствотигля 2 в области расположения выработочной зоны 6 сужается, но минимальная ширина тигля в этой областине менее чем глубина проникновениятока в расплав переплавляемого материала при температуре расплава вэтой области тигля,Устройство работает следующим образомеВ .плавильное пространство тигля 2загружают исходную шихту для плавки и вводят электропроводный материал для осуществления стартовогоплавления, так как обычно керамические и оксидные материалы неэлектропроводны при комнатной температуреи не нагреваются индукционно, Дляначала плавки их нужно нагревать илирасплавлять, например с помощью металла, оксид которого входит в состав шихты, Включают источник ВЧэнергии, Электропроводный материалнагревается в электромагнитном полеиндуктора 1, расплавляет окружающуюшихту, образовавшийся расплав, нагреваясь индукционно, увеличивается вобъеме и заполняет плавильное пространство тигля 2, При этом в плавильную зону 7 из бункера (не показан) вводятшихту и формируют ванну расплава 10,зеркало которой поднимается до уровнясливного носка 5. Зеркало ванны расплава 10 достигает перепускной перегородки 8 и плавильное пространствотигля разделяется на плавильную зону7 и выработочную зону 6, после чегошихта 11 не попадает в выработочнуюзону 6. Стенки тигля и перепускнойперегородки отделены от ванны расплава 10 гарнисажем 12, что предохраняет их от коррозии, Когда зеркалорасплава поднимается несколько вышеуровня сливного носка 5, расплав вытекает из выработочной зоны 6 и струярасплава 13 поступает в устройствообработки струи 9, на выходе из которого получают иэделие 14,Получаемый в плавильной зоне 7расплав при плавлении шихты 11 проходит под перепускной перегородкой 8и поступает в выработочную зону 6 квыпускному носку 5. В области сужения плавильного пространства тигляповышается плотность тока по сечению ванны расплава и расплав, поступая через область сужения и выработочную зону 6, дополнительно перегревается. Наибольшая плотность тока вванне расплава достигается в наиболее узкой области плавильного пространства тигля напротив сливного носка 5 и расплав достигает наивысшейтемпературы перед самим выпуском ипри такой температуре в виде струи 13поступает в устройство 9 обработкиструи, Перегретый до требуемой температуры расплав позволяет получитьвысокое качество изделия.П р и м е р 1Необходимо получитьгранулы оксида алюминия при температуре струи расплава 2300 С, ИсточникВЧ энергии - ламповый генератор имеетмощность 60 кВт и рабочую частоту тока 5,28 ИГц. Оптимальные условия дляплавки оксида алюминия в охпаждаемомтигле обеспечиваются при температуре расплава около 2200 С, а Л приэтой температуре составляет 0,022 м,Ширину тигля 2 найдем из условия получения устойчивой ванны расплавапри этой температуре, что обеспечивается при отношении ширины тигляк Д, равном 4-5. Для определенностивыберем отношение равным 4,5, откудаширина тигля 2 равна О, 1 м,Чтобы непереохлаждать расплав перел выпуском,74575 6 55 5 15выпускной носок 5 необходимо размес тить на стороне тигля не ближе чем3 дот боковых сторон тигля, т. е.поперечный размер тигля, вдоль стороны, на которой размещен выпускнойносок 5, должен быть не менее О, 132 м.Следовательно, в поперечном сеченииплавильное пространство тигля 2 будетнеравноосным, Расчет теплового баланса плавки йри использовании всей,мощности лампового генератора 60 кВтпоказывает, что можно увеличить размер стороны тигля до 0,28,м и тем самым увеличить производительность установки. Для уменьшения напряженности электрического поля в углах тигля2 выполняют их в форме многогранников (см. фиг. 2). Для получения перегрева расплава стенку тигля, на которой расположен выпускной носок 5,выполняют вогнутой внутрь плавильного пространства в обпасти расположения выработочной зоны. При этом минимальную ширину плавильного пространства располагают по оси сливногоноска и выполняют равной 0,06 м, чтосоставляет 3,2 й при температурерасплава в этой области ванны, Расплав, поступая к выпускному носку через сужающуюся область плавильногопространства, перегревается до температуры 2300-2320 С и поступает в устройство 9 обработки струи расплава,выполненное в виде водоохлаждаемыхметаллических валков, вращающихся сбольшой угловой скоростью. Струя расплава 13, попадая между валками 9,сплющивается и охлаждается с высокойскоростью, определяемой степеньюсплющивания струи перед ее охлаждением. Высокий перегрев расплава обеспечивает его высокую энтальтию и,в свою очередь, позволяет достаточнодолго поддерживать расплав жидкотекучим и обеспечивать малую толщинусплющивания струи расплава в валкахи высокую скорость охпаждения. В результате получают неравновесные кристиллические фазы или стеклообразноесостояние керамического материала ввиде пластинок 14,П р и м е р 2. Для получения максимального перегрева расплава вструе 3 минимальную ширину тигля 2в области расположения выработаннойзоны 6 необходимо выполнить равнойот ддо 2 Б. Такое сужение плавильного пространства тигля 2 обеспечива 5 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 ется выполнением вогнутыми двух противоположных сторон тигля (фиг. 3).Минимальную ширину тигля образуют пооси расположения сливного носка 5,При этом вогнутости стенки тигля,противоположной слинному носку 5,добиваются размещением съемной водоохлаждаемой металлической секции 15в плавильном пространстве тигля 2.Это дает возможность эксперименталь-.но оптимизировать размер. минималь"ной ширины тигля по температуре струирасплава, изменением размера и конфигурации съемной секции 15 без переделки всего тигля. Работа установкитакой конструкции не отличается отработы установки описанной вьппе,П р и м е р 3, На фиг. 4 показанаустановка для получения отливок изоксидного расплава путем выпуска расплава с выпускного носка 5 в устройство обработки струи расплава, представляющего собой графитовую изложницу,Сужение плавильного пространстватигля 2 в области расположения выработочной эоны 6 достигают выполнением вогнутой во внутрь противоположной от выпускного носка 5 стенки тигля, Чтобы увеличить электромагнитнуюсвязь между индуктором 1 и ваннойрасплава в тигле 2, индуктор 1 повторяет форму тигля в области суженияплавильного пространства, Работа установки не отличается от работы установок, описанных выше,По сравнению с прототипом в установке предлагаемой конструкции возможно получить заданную температурувыпускаемого расплава. локальным перегревом его перед выпуском в устройство обработки струи расплава, Степень перегрева расплава можно изменять в широком диапазоне путем изменения ширины плавильного пространстватигля в области его сужения без изменения других параметров установки,Например, при получении иэделий изоксида алюминия была достигнута темопература струи расплава 2320-2350 С,в то время как средняя температурарасплава в плавильной зоне составляет 2260 С, Таким образом, температуравыпускаемого расплава была вьппе,чем температура расплава в плавильнойзоне, что не достигалось в установкепрототипе, Достижение заданной температуры струи расплава обеспечивает1574575 Составитель С,АкиньшиРедактор Т.Лазоренко Техред М.Ходанич рек ЫЫуй Под обретениям и о Раушская наб., писноеткрытиям и ГКНТ ССС о Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужго агарина, 101 Заказ 1755 Тираж 570ВНИИПИ Государственного комитета113035, Москва, Ж К осточникуЮ яьеаеииФиг. Ф