RU1838029C - Способ непрерывной разливки металлического сплава в полужидком состо нии и печь дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени : способ включает в себ  подачу металла в печь посредством барометрической колонны, охлаждение его до выделени  твердой фазы и выпуска его через статический смеситель в стационарном ламинарном режиме, печь при этом герметизируют и подают в нее газ. Печь содержит крышку и корпус, статический смеситель , барометрическую колонну со средствами ее нагрева и средством подачи газа в нее. Печь установлена с возможностью поворота . 2 с и 5 з.п. ф-лы, 2 ил. .

Description

Изобретение относитс  к литейному производству и может быть использовано д;   непрерывной разливки расплава в пол- ухидком состо нии.

Целью изобретени   вл етс  повышение эффективности процесса и сокращение HI производительных потерь сплава.

На фиг.1 изображена печь в разрезе; на фиг.2 - то же в наклонном положении.

Печь 1 предназначена дл  разливки сплава 2 в полужидком состо нии. например лег- Kkx сплавов, через статический смеситель 3 в зиде цилиндрической трубы. Печь, выложенна  изнутри огнеупорной футеровкой (н показана), содержит корпус 4, в основа- Hi/ и которого выполнены огнеупорна  моно- лктна  футеровка.5 и разливочное отверстие 6, соединенное с помощью герметичного уплотнени  со статическим смесите IBM 3, прикрепленным к корпусу 4 сразу ж« под разливочным отверстием 6. Огнеупорна  монолитна  футеровка 5 и разли- вомное отаерстие-б образуют нижнюю часть пе,чи 1. В корпусе 4 имеетс  камера 7, образующа  верхнюю часть печи 1, в которой размещены средства нагрева, например электрическое сопротивление. Камера 7 герметично закрыта крышкой 8, через которую проходит трубка 9 и барометрическа  колонна 10 заданной высоты, погруженна  в жидкую ванну 11 металлического сплава 2 такой высоты, чтобы гарантировать погружение а нее нижнего конца 12 барометрической колонны 10. Печь 1 наклон ющегос  типа предназначена дл  наклона в процессе разливки на заданный угол, чтобы обеспечить смещение жидкой ванны 11 сплава 2 под действием сил т жести с тем, чтобы закрыть и заполнить разливочное отверстие 6 таким образом, чтобы жидкий сплав 2 мог вытекать из печи 1, проход  через разливочное отверстие б, а из него через статический смеситель 3, жестко соединенный с ним. Барометрическа  колонна 10 всегда находитс , даже, когда печь 1 наклонена, в жидкой ванне 11, а поэтому после наклона печь е огнеупорной монолитной футеровкой, заполненна  жидким сплавом 2, герметизируел

с

00

W

00

о

ю ю

со

етс  от внешней среды, сообща сь с ней только через трубу 9, котора  соединена,с источником подачи под давлением инертного газа; аргона или азота таким образом, чтобы внутри печи могло создаватьс  давление любой величины за счет подачи потока сжатого газа внутрь печи через трубку 9.

Барометрическа  колонна 10 состоит из нижней трубы 13, изготовленной из графита и установленной внутри печи 1 так, что она проходит через крышку 8, камеру 7 и оканчиваетс  около монолитной огнеупорной футеровки 5 возле ее нижней стенки, и верхней трубы 14, идущей от крышки 8 наружу печи и имеющей воронкообразный верхний конец 15. С наружной стороны верхней трубы 14 расположены нагревательные средства , представл ющие в данном примере электрическое сопротивление 16, спирально закрученное вокруг нее, при этом сама труба герметично соедин етс  своим концом с нижней трубой 13 с помощью фланцевого соединени  17. Барометрическа  колонна 10 может поддерживать сплав 2 в жидком состо нии.

Печь работает следующим образом. Печь 1 загружают заданным количеством жидкого сплава 2, равным емкости печи , обычным образом, затем кран закрываетс  и принимает положение, показанное на фиг.1, далее она наклон етс , занима  положение, показанное на фиг.2 так, чтобы жидка  ванна 11 закрыла разливочное отверстие 6 и по крайней мере частично заполнила статический смеситель 3. В этих услови х разливка еще не начинаетс  потому , что напора жидкого сплава 2, образующегос  над смесителем 3, оказываетс  недостаточно, чтобы он сам преодолел перепад давлени , который испытывает сплав 2 при частичном затвердевании при прохождении через смеситель 3. Этот напор жидкого сплава имеет в действительности своей целью только установление между барометрической колонной 10, котора  герметично погружена в ванну 11, и статическим смесителем 3, который закрыт и по крайней мере частично заполнен жидкой ванной 11, гидравлического сообщени . После этого во внутренней части печи 1 создаетс  давление за счет подачи в ее верхнюю часть, не зан тую жидкой ванной 11, данном случае в камеру 7, потока инертного газа 18 (фиг.2). Этот поток газа доводит давление внутри печи до величины Р, котора  больше, чем величина падени  давлени , св занна  с прохождением жидкого сплава 2 через смеситель 3, и приводит к началу разливки: сплав 2 течет из отверсти  6 и проходит через смеситель 3. Во врем  этого этапа

сплав 2 находитс  (например, за счет соответствующего регулировани  скорости его потока путем регулировани  давлени  Р, регулировани  его температуры, когда он покидает печь, регулировани  упом нутых нагревательных средств в камере 7 и регулировани  его выходной температуры из смесител  3, вдоль которого сплав 2 испытывает охлаждение) в таких услови х, при

0 которых обеспечиваетс  сегрегаци  внутри массы жидкого сплава твердой фазы (не показана ). Более того, прохождение жидкого сплава 2 через статический смеситель 3 вызывает равномерное смешивание твердой

5 фазы с жидким сплавом 2 таким образом, что на выходе из смесител  3 получают временно стабильную суспензию или даже суспензию , котора   вл етс  достаточно устойчивой длительное врем  дл  ее ис0 пользовани  с целью изготовлени  отливок требуемой формы и размеров. Суспензи  на выходе из смесител  3 собираетс  дл  использовани , например, в соответствующие ковши (не показаны) только тогда, когда гид5 родинамические услови  сплава 2 вместе со смесителем 3  вл ютс  стационарными, т.е. как только прекращаетс  первоначальна  неустановивша с  разливка.

По достижении стационарных условий

0 скорость потока сплава 2, покидающего печь через смеситель 3, уравновешиваетс  равным потоком нового жидкрго сплава 2, который подаетс  внутрь наход щейс  под давлением печи, не снижа  при этом давле5 ни  в ней, а скорее поддержива  ее внутреннюю полость герметичной через

барометрическую колонну 10. Так, напри , мер, жидкий сплав 2 прерывисто подаетс 

путем заливки заданного количества его с

0 интервалом из ковша 19 в воронку 15 так, чтобы образовать и поддержать внутри барометрической колонны 10 столб 20 из жидкого металлического сплава, имеющий такую высоту, котора  позвол ет преодо5 леть давление Р внутри печи. Этот напор жидкости образуетс  частично благодар  наличию барометрической колонны 10 и ее погружению в жидкую ванну 11 при создании давлени  в печи за счет потока инертно0 го газа. Давление Р. действующее на поверхность жидкой ванны 11, смещает в барометрическую колонну 10 в соответствии с известными законами гидростатики часть жидкого сплава 2, образующего ванну

5 11. до тех пор, пока он не образует напор жидкости такой высоты, котора  бы уравновесила давление Р. Подача нового сплава 2 через воронку 15 приводит к увеличению высоты столба жидкости, наход щейс  в барометрической колонне 10, с образованием

HJanopa столба 20, имеющего такую высоту, котора  позвол ет части сплава, содержащегос  в колонне 10, опускатьс  внутрь печи таким образом, чтобы поддержать посто нным количество сплава 2, образующего жидкую ванну 11. Поскольку последн   имеет значительно большую поверхность, чем сечение колонны 10, то едение нового жидкого сплава 2 происход т без изменени  стационарных условий сплава 2, выход щего из разливочного от- рсти  6. При составлении уравнени  Бер- ли дл  сплава 2 в основании колонны 10 ;но, что составл юща  энергетической орости в этой точке равна нулю.С целью мпенсации отвода тепла, которое может леть место в колонне 10 и тем самым обес- зчить поддержание сплава 2, наход щего- в ней, в жидком состо нии даже в течение носительно длительного периода време- л, часть колонны 10, наход ща с  снаружи ;чи, т.е. труба 14, нагреваетс  с помощью тротивлени  16 в течение всего периода рлзливки, часть колонны 10, т.е. труба 13, наход ща с  внутри печи, не требует соответствующего нагреоа, поскольку она нагреваетс  за счет радиации от нагревательных средств, наход щихс  внутри печи.

Величина давлени  Р выбираетс  такой, чтобы сплав 2 проходил через статический смеситель 3 в строго ламинарном режиме с тем, чтобы последний работал правильно.

Преимущества изобретени  очевидны. Благодар  печи котора  проста в работе и уп равлении и имеет экономичную конструкцию , процесс разливки, который в соответствии с существующим уровнем техники мог осуществл тьс  только периодически, может производитьс  непрерывно без потерь благопри тных микроструктурных характеру стик материала, подвергающегос  обработке в смесителе. Возможность осуществл ть непрерывную разливку, котора  может продолжатьс  в течение несколь- Kkx часов, сводит до минимума или полностью устран ет необходимость обслуживани  смесител , который в любом слу- чаэ подвергаетс  неизбежному износу, а поэтому должен замен тьс  после определенного числа разливок.

Claims (7)

1. | Формула изобретени  | 1. Способ непрерывной разливки металлического сплава в полужидком состо нии , включающий подачу металла в печь, охлаждение его до выделени  твердой фазы , после чего сплав пропускают через статический смеситель до получени  на выходе

   вр

   менно устойчивой суспензии, отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности процесса и сокращени  непроизводительных потерь сплава, разливку осуществл ют поэтапно, на первом этапе

   5 металл подают в печь через барометрическую колонну, при этом печь герметизируют и гидравлически соедин ют со статическим смесителем, а на втором этапе осуществл ют подачу металла в статический смеситель,

   0 дл  чего внутри печи создают давление такой величины, при которой металл проходит через статический смеситель в стационарном ламинарном режиме.
2. 2. Способ по п.1, отличающийс  5 тем, что подачу металла в печь осуществл ют через барометрическую колонну прерывисто дозами до определени  давлени  внутри печи, причем барометрическую колонну нагревают по меньшей мере снаружи 0 печи.
3. 3. Способ по п.1,отличающийс  тем, что подачу металла в статический смеситель осуществл ют наклоном печи до установлени  гидравлической св зи 5 барометрической колонны и статического смесител  через ванну металла в нижней части печи, а в печи создают давление путем подачи в ее верхнюю часть инертного газа.
4. 4. Печь дл  непрерывной разливки ме0 таллического сплава в пстужидком состо нии , содержаща  футерованные крышку и корпус с ванной металла и статический смеситель , герметично соединенный с выходным отверстием печи, отличаю ща с 

   5 тем, что, с целью повышени  эффективности процесса и сокращени  непроизводительных потерь сплава, она снабжена барометрической колонной и средством подачи газа в печь, барометрическа  колонна установ0 лена в крышке печи, а ее нижний конец погружен в ванну металла, при этом печь выполнена герметичной, ее футеровка выполнена монолитной по меньшей мере в зоне выходного отверсти , а средство под5 ачи газа расположено на монолитной футеровкой печи.
5. 5. Печь по п.4, отличающа с  тем, что она установлена с возможностью поворота на,угол, обеспечивающий перетекание 0 ванны металла самотеком до выходного отверсти  печи и посто нное погружение нижнего конца барометрической колонны в ванну металла.
6. 6. Печь по п.4, отличающа с  тем, 5 что средство подачи газа выполнено в виде по меньшей мере одной трубки, установленной в крышке печи.
7. 7. Печь по п.4, отличающа с  тем, что барометрическа  колонна выполнена в виде двух труб, герметично соединенных

   торцами посредством фланцевого соединени , нижн   из которых расположена внутри печи, выполнена из графита и пропущена

   через крышку печи и закреплена на ней снаружи , а верхн   труба имеет средства ее нагрева.

   4 Ј рие. 1

   Редактор Т.Ходакова

   Составитель Е.Хлудов Техред М.Моргентал

   19

   г

   1Z

   cpue.Z.

   Корректор М.Керец ман