Устройство для фильтрации жидких металлов и сплавов

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(51) М, Кл,е С 22 В 9/О Государственный комитет оввта Министров СССР по делам иэооретений и открытийриорнтет 3) Опубликовано 25,04,77.Бюллетень45) Дата опубликования описания 23.05.7(5 СТРОЙСТВО ДЛЯ ФИЛЬТРАЦИИ ЖИДКИХ МЕТАЛ И СПЛАВОВ 2 Изоетны ние относится к мета лургии дназначерных металлов и пр использования в проц я и фильтрации метал енением ультразвуково ой обработки. ессах раов и спл чается длфинированивов с при тромагнит На ф ьтрац А-А изображено устройидких металлов и с во дл лавов ( разна фиг.1; ; нафнг. 4- нафиг, 3,; на фиг. 2 разрезБ-Б - разрез В-В на фиг. 1 Г-Г и вид по стрелке Д на фиг, - разре Известно устройство для фильтрации жидких металлов и сплавов, содержащее емкость, электроды и расположенные одинпод другим электромагниты, Устройство снабжено индуктором, охватывающим зону фильтрации 11 .Недостатком этого устройства является низкая эффективность фильтрации жидкого металла, загрязненного мелкодисперсными неметаллическими включениями, а также его неудобство в эксплуатации, заключающееся в необходимости периодической остановки устройства и снятия фильтра для очистки или смены прореагировавшего фильт рующего материала,Цель изобретения-повышение эффективности фильтрации и получение мелкозернис той структуры заливаемого в кристаллизатор отфильтрованного металла. Для этого в устройстве выполняетсяфильтр в виде сплющенной трубы, установленной вертикально между полюсами электромагнитов, а к более широким сторонам5 трубы прикреплены излучатели ультразвуковых магнитострикционных преобразователей.Благодаря такому выполнению устройства повышается эффективность фильтрациижидкого металла загрязненного мелкодис 10 персными неметаллическими включениямитипа окисных пленок и микрочастиц шлака,появляется возможность получения мелкозернистой структуры заливаемого в кристаллизатор отфильтрованного металла, отпада 1 б ет необходимость в фильтрующем материале, исключается остановка устройства впроцессе фильтрации для смены прореагировавшего фильтрующего материала, упрощается эксплуатация устройства,20Устройство содержит емкость 1 дпя металпа, фильтр 2, электромагниты 3,4 электроды 5,6,7,8,Фильтр 2, являясь продолжением емкости1, выполнен в виде сплющенной трубы, ши- Брокие стороны которой в ее поперечном сечении в 4-8 раэ больше узких сторон. Труба установлена вертикально между полюсами электромагнитов 3,4 таким образом,чтоее широкие стороны обращены к попюсам 10электромагнитов 3,4, а узкие стороны - кэлектродам 5,6,7,8, которые введены внутрьтрубы на уровне полюсов электромагнитов 3,4. Объем 9 внутри фильтра 2, ограниченный внутренней поверхностью трубы, 15является зоной повышенного статическогодавления, испытываемого фильтруемым металпом, которая начинается на уровне полюсов электромагнита 3, электродов ,6 изаканчивается на уровне полюсов эпектромагнита 4 и эпектродов 7,8,В средней части трубы фильтра 2 к еешироким сторонам прикреппены излучатели10,11 двух симметрично расположенныхультразвуковых магнитострикционных преобразоватепей 12 и 13.Снизу к фипьтру 2 примыкает расширение 14, несущее керамическую пробку 15с выпускным отверстием 16 дпя слива отфильтрованного металла. 30Дпя непосредственного соприкосновенияфильтруемого металпа с поверхностями изпучателей 10,11 труба фильтра 2 выполнена с прямоугольными отверстиями 17,18,Присоединение изпучателей 10,11 к филь- З 5тру 2 осуществляется при помощи пайкиипи сварки. Труба фильтра 2, емкость 1 и расширение 14 изготавливаются из отрезка цепь нотянутой круглой трубы путем сппющивания ее в той части, которая устанавливается между полюсами элеКтромагнита, преимущественно из жароупорной хромоникелевой стали. Например, при фильтрации жид. кого алюминия, целесообразно применить дпя изготовлении емкости, фильтра и расширения трубу из стали 1 х 18 Н 9 Т. Йля 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 преобразоватепи 12,13 - к генератору переменного тока высокой частоты (на чертежах не показан).При работе устройства, подлежащий фильтрации жидкий метапл заливается неп 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 перемещать фипьтруемый металл вниз, которые футяжепяют металл, увеличивая его плотность. При пропускании постоянного электрического тока по эпектродам 7,8 и электромагниту 4, расположенным ниже иэпучателей 10,11, в фипьтруемом металле, находящемся в нижней части объема 9 возникают электромагнитные силы, стремящиеся перемещать фильтруемый металл вверх, которые "обпегчаютф металл, уменьшая его плотность.Возникновение указанных эпектромагниъных сил в фильтруемом металле обусловлено взаимодействием. эпектрического и магнитного полей в соответствии с законом. Фарадея. При этом направпение тока в электрических полях выше и ниже излу- чателей 10,11 одинаковые,а направпение магнитных силовых линий в магнитном попе, создаваемом электромагнитом. 3, 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. Дпя уравно вешивания действия сил, направленных сверху вниз (электромагнитных сип и сил веса) действием. сип, направпенных снизу вверх, по электродам 7,8 и эпектромагниту 4 пропускают эпектрический ток несколько бопьшей сипы, чем по эпектродам 5,6 и электромагниту 3.Так как находящиеся в фильтруемом метаппе во взвешенном состоянии мелкодж персные неметаплические вкпючения типа окисных пленок и микрочастичек шлака, откоторых необходимо очистить металл, практически не проводят электрического тока, то они не испытывают действия укаэанных электромагнитных сил, их плотность остается неизменной. Поэтому нетокопроводя шие 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 руемого металла, движущегося непрерывным потоком сверху вниз.При пропускании электрического переменного тока через ультразвуковые магнитострикционные преобразователи 12,13 про исходит высокочастотное колебание излучатепей 10,11., вследствие чего в фильтруемом металле, находящемся в объеме 9, возникает высокочастотное акустическое попе. Под действием такого акустического 20 попа в фильтруемом металпе 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. 30Выделяющиеся из фильтруемого металла под действием упьтразвука газовые пузырьки обволакивают частички неметаллических включений, это ускоряет их всплытие из-за значительного снижения сип вязкостного З 5 трения между жидким металлом и всплываю- шими частичками. При этом в металле, находящемся в объеме 9 под повышенным давлением, создаваемом направленными навстречу друг другу электромагнитными силами, под действием ультразвука происходит образование многочисленных активных центров зарождения кристаллов, что дает возможность получить мелкозернистую структуру 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 изобретенияУстройство для фильтрации жидких металпов и спнавов, содержащее емкость,эпектроды, 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 выпопнен в виде сплющенной трубы, установленной вертикальнО между попюсами электромагнитов, а к бопее широким сторонам трубыприкреппены излучатели ультразвуковых магнитострикцйонных преобразователей.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Авторское свидетельство СССР349740, М.Кл . С 22 В 9/02, 25,01.71.Вид А подернуто Составитель Г. Титоваактор Н. Раумова Техред М. Ликович Корректор С. Бщщи 22/14 иал ППП фПатент, г. Ужгород, ул. Проектнав 4 Тираж 8 О 2 И Государственного коми по делам изобрете 35, Москва, Ж, РауПодписноетета Совета Министрний и открытийскан наб., д. 4/5