Устройство для плавления, обработки и заливки металла

СОЮЗ СОВЕТСКИХКЧЮЭКОНесмииРЕСПУБЛИК 11% О.) Ц 11 В 22 11 39/00 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН а ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ МУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Институт проблем литья АН Укской ССР(56) 1. Авторское свидетельство СМ 288183, кл. Н 05 В 5/10, 966.(54)(57) УСТРОЙСТВО ДНЯ ПЛАВЛЕНИИРАБОТКИ И ЗАЛИВКИ МЕТАЛЛА, содержщее два боковых, центральный и до. сообщающиеся с емкостью для металлканалы, замкнутые вокруг боковых кналов магнитопроводы с обмотками,питаемыми переменным током, разомк тый магнитопровод с обмотками, питаемыми переменным током той же частоты и съемный сливной трубопровод, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что., с целью повышения энергетических каракте" ристик и.надежности устройства и удобства его эксплуатации, донные каналы выполнены под углом 15-75 к осио центрального канала при отношении его длины к высоте общего участка донных каналов 0,5-2, отношение полу; длины емкости к длине донного канала 0,8-2 отношение ширины центрального канала к высоте общего участка донных канапов 0,5-10, а общий участок донных каналов и центральный канал установлены в зазоре разомкнутого магнитопровсда.Изобретение относится к областилитейного производства, в частности к устройствам для плавления,обработки и заливки металла в ковши, литейные формы и другие металлоприемники,Наиболее близким к изобретениюпо технинеской сущности и достигаемым результатам является устройстводля плавления, обработки и заливки 1 Ометалла, содержащее.две боковых, центральный и донные сообщающиеся с емкостью для металла каналы, замкнутыевокруг боковых каналов магнитопроводы с обмотками, питаемыми переменным 15током, разомкнутый магнитопроводс обмотками, питаемыми переменнымтоком той же частоты, и съемный сливной трубопровод Ц .Недостатком известного устройства является то, что электрическийток, прямолинейно :протекающий по го"ризонтальному каналу в насосном режиме, в зоне стыка с центральным вертикальным каналом не создает дополни. 25тельных электродинамических сил, вынуждающих двигаться металл в центральный канал, Соединяющий вертикальныеканалы горизонтальный канал, особенно его участок, расположенный взазоре разомкнутого магнитопровода,являются наиболее низкими областямиканальной системы, вкоторых задержи"вается максимальное количество находящихся в металле включений, причем35этот процесс интенсифицируется электромагнитными эффектами. Доступ вэтот канал для его очистки затруднен, а в процессе работы установки сжидким металлом вообще исключен, Этоприводит к тому, что выход из строяэтого участка канала вызывает необхо",цимость остановки всего устройства длясмены канала, что вызывает увеличение эксплуатационных затрат и снижает надежность работы устройства. Целью изобретения является повышение энергетических характеристик, надежности устройства и удобства его эксплуатации, 50Поставленная цель дьстигается тем, что в устройстве для плавления, обработки и заливки металла, содержащем два боковых, центральный и донные, сообщающиеся с емкостью для металла 55 каналы, замкнутые вокруг боковых каналов магнитопроводы с обмотками, питаемыми переменным током, разомкнутый магнитопровод с обмотками, питаемыми переменным,токомтой же частоты, и съемный сливной трубопровод, донные каналы выполнены под угломо15-75 к оси центрального канала при отношении его длины к высоте общего участка донных каналов 0,5-2, отношение полудлины емкости к длине донного канала 0,8-2, отношение ширины центрального канала к высоте общего участка донных каналов 0,5-10, а общий участок донных каналов и цент ральный канал установлены в зазоре разомкнутого магнитопровода.На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, продольный разрез нафиг.2 - то же, поперечный разрез;нафиг.3 -продольное сечение зоныцентрального канала и соединяющихканалов;на фиг.4 " распределениетоков в каналах при нагреве и плавлении металла в устройстве; на фиг.5 взаимодействие токов и внешнего магнитного поля в центральном каналеи общем участке соединяющих каналовпри нагреве и плавлении металла;на фиг.б - разрез А-А на фиг.5, на фиг.7 - направление движения металлав каналах при нагреве и плавлении; на фнг,8 - распределение токов в каналахпри включении устройства на заливкуили обработку на фиг.9 - взаимодействие токов и внешнего мавиитного . поля в центральном канале и общемучастке соединяющих каналов привключении устройства на заливку илиобработку; на фиг.10 - разрез Б-Б на фиг.9; на фиг.1 - направление движения металла в каналах при включенииустройства на заливку или обработку.Устройство состоит иэ емкостибоковых каналов 2 и 3, центральногоканала 4, донных каналов 5 и 6, выполненных под углом 15-75 к осиоцентрального канала, замкнутых магнитопроводов 7 и 8 с обмотками 9 и 10, пи-.таемыми переменным током, которые могут быть цилиндрическими или дисковыми и расположены на любой части магиитопроводов, охватывающих боковые каналы, разомкнутого магнитопровода 11с обмоткамИ 12 и 3, питаемыми переменным током,в зазоре которого установлен общий участок донных каналов и центральный канал 4.С однимиз каналов 2-4 сообщается съемныйсливной трубопровод 14.Выполнение соединяющих каналовпод углом 15-75 к оси центрально- й31.30 го канала выбрано из условий эффективного использования моторного эф- фекта для усиления циркуляции метал- , ла в каналах, перемещения зоны.взаимодействия электрического тока и магнитного поля из неблагоприятной нижней зоны и обеспечения доступа внутрь соединяющих каналов при их механической очистке. Уменьшение указанного угла менее 15 приводит О к усложнению футеровки стыка соединяющихканалов н вызывает чрезмерное увеличение индуктивного сопротивления замкнутых витков, образованных каналами, а увеличений угла более 75 ф.вызывает значительное снижение положительного действия моторного эффекта и увеличение индуктивного. сопротивления витков, снижающего энерге тические характеристики устройства.Отношение длины центрального канала и высоты общего участка донных каналов, равное 0,5-2, а также отношение ширины центрального канала к высоте общего участка соединяющих 25 каналов 0,5-10 выбраны из условий оптимального взаимовлияния электрических токов; индуктируемых в кана лах, и обеспечения легкого доступа; для очистки соединяющих каналов от окислов на стенках.Уменьшение отношения длины центрального канала к высоте менее 0,5 приводит к резкому отрицательному проявлению эффекта взаимодействия двух рядом протекающих в противопо ложных направлениях токов, определяющего растекание тока в центральном канапе и снижающего напор металла в трубопроводе при разливке через центральный канал. Увеличение указанного отношения более 2 ведет к затруднению доступа в соединяющие каналы для их очистки и росту тепловых нагрузок футеровки каналов.Уменьшение отношения ширины к вы 45 соте канала мерзее 0,5 приводит к возникновению значительных сжимающих усилий, воздействующих на металл в центральном канале, обусловленных протеканием по металлу, суммарного , 50 тока, что может привести к разрывувитка. Увеличение этого соотноше" ния более .10 вызывает существенное растекание электрического тока по центральному каналу, что снижает но лезное действие электромагнитных сил в области угла, образованного донными каналами. 437 4 С целью доступа в соединяющие каналы для очистки их стенок от окислов в процессе работы установкиобеспечено отношение .нолудлины емкости Ь к длинесоединяющего канала0,8-2.Снижение данного отношения менее0,8 значительно затруднит доступ кстенкам соединяющего канала по всейего длине, таккак уменьшение длины,емкости вызывает усложнение геометрииинструмента для чистки каналов иусловий очистки, а увеличение длинысоединяющего какала повысит индуктивное сопротивление витка.Увеличение отношения в - более 2Ь.0ухудшит равномерность перемешиванияметалла в емкости, так как при этомсоздаются области, удаленные отканалов со значительными объемами ме-талла, в которых снижается интенсивность циркуляции металла,Устройство работает следующим образом,В емкость 1 заливают жидкий металл , который, заполняя каналы 2-6,образует короткозамкнутые жидкометаллические витки, являющиеся вторичными обмотками замкнутых магнитолооводов 7 и 8,Для нагрева и плавления металла,осуществляется противофазное включение обмоток 9 н О замкнутых магннтопроводов 7 и 8. При этом в общемучастке соединяющих каналов 5 и 6 ив центральном канале 4 протекает ток11 , равный геометрической сумме токов,создаваемых магнитопроводами 7 и 8 собмотками 9 и 10 в витках. При дополнительном включении обмоток 12;и 13 разомкнутого магнитопровода 11создаваемый ими суммарный магнитныйпоток В совпадает по фазе с токомв металле. При взаимодействии.магнитного потока В с током 1 вметалле возникают составляющие 1и 1 электромагнитной силы .Р,направленные в донный канал 5. Под действием этих сил металл перемещается иземкостив каналы 3,6,5 и 2, а изних возвращается со скоростью Ч вемкость. Циркуляция металла в канале4 осуществляется аналогично его движению в общем участке соединяющих каналов. В результате из каналов отводится перегретый металл, причемскорость его перемещения может определяться заданной величиной перегре11:30437 1 О Эва металла в каналах пд сравнению сего температурой в емкости.Этот режим работы устройства может быть использован для плавления,нагрева и эффективного перемешиванияметалла в емкости в том числе.с жидкнмн и.твердыми присадками. Движущий",ся вниз по каналу 3 металл увлекаетприсадки в канал. Проходя по последнему, присадки взаимодействуютс металлом, что повышает скоростьих плавления и усвоения,Для транспортировки металла обмотки 9 н 10 замкнутых магнитопроводов 7 и 8 включаются синфазно, приэтом: в канале 4 геометрическая сумма токов, индуктируемых н каналах2 и 5 3 и 6, равна нулю, т.е.ток 1 фактически протекает толькопо каналам 2,3,5 и Ь, проходя но об Ощему участку донных каналов 5 и 6.11 ри дополнительном включении обмоток 12 и 13 разомкнутого магнитопроУгвода 11 суммарный магнитный поток Вв зазоре разомкнутого магнитопровода совпадает по фазе с током 1 вметалле.При взаимодействии магнитногоИпотока В с током 1 в металлевозникает электродинамическая сила 30Р . Кроме того, моторный эффект,возникающий в результате обтекания- 1током Я угла, образованного соединяющими каналами 5 и б, создает дополни,йтельную результирующую силу Р совпадающую по направлению с силой Р",Иод действием этих сил металл движется со скоростью 7 по каналу 4 в1.емкость 1.Для осуществления подачи металла в описанном режиме из устройствав приемник (не показан) предварительно на канал 4 устанавливается съемныйсливной трубопроводи под действиемсил Р и У (фиг8 металл транспоргируется по нему к месту потребления,Величина развиваемого давления регулируется изменейием напряжения питания обмоток разомкнутого магнитопровода, например, с помощью трансформатора. Можно также в случае необходимости регулировать давление путем изменения величины напряжения, подаваемого на обмотки замкнутых маЬнитопроводов или сдвига фаз между током в металле и магнитным потоком, созданным разомкнутым магнитопроводом.Транспортировка металла в приемник прекращается реверсированием обмоток 12 и 13 разомкнутого магнитопровода,пе реключением обмоток замкнутых магнитопроводов в режим противофазного включения или отключением обмоток замкнутых или разомкнутых магнитопроводов,Дополнительное использование для транспорта жидкого металла моторного эффекта, создаваемого в углу соединяющих каналов, повышает напор, развива емый устройством до 15%.Использование в режиме плавления и нагрева суммарного тока для усиления циркуляЦии металла в системе каналы - емкость позволяет при тех же энергетических затратах повысить эф фективность применения установки для гомогенизации температуры и химсостава сплава на 25-307Вследствие доступности всех каналов для механической очистки в процессе работы устройства и снижения, тепловых деформаций футеровки .продолжительность непрерывной работы предла" гаемого устройства повышается в 3-5 раз, а эксплуатационные затраты за счет снижения расхода материалов, простоя оборудования и экономии труда ремонтных служб уменьшаются в 2"2,5 раза. Ожидаемый экономический эффект попредварительным расчетам составит50 тыс. руб. на одно устройство.1130437 Составительтор А.Гратилло Техред:О.Вациши писное П с иал ПШ "Патент", г, Уагород, ул. Проектная, 4 Заказ 9492/14 Тир ВНИИПИ Государственн по делам изобре 11 ЗД 35,Москва, Ж774го коний и Кибовскийна . Корректор Е.Сирохман тета СССР ткрытийая наб д,