SU1130437A1 - Устройство дл плавлени , обработки и заливки металла - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЛАВЛЕНИЯ,ОБРАБОТКИ И ЗАПИВКИ МЕТАЛЛА, содержащее два боковых,центральный и донные, сообщающиес  с емкостью дл  металла : каналы, замкнутые вокруг боковых каналов магнитопроводы с обмотками, питаемыми переменным током, разомкнутый магнитопровод с обмотками,питаемыми переменным током той же частоты и съемный сливной трубопровод, о тли чающеес  тем, что., с целью повышени  энергетических характеристик и.надежности устройства и удобства его эксплуатации, донные каналы вьптолнены под углом 15- 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 0,8-2у отношение ширины центрального канала к высоте общего участка донных каналов 0,5-10, а общий участок донных каналов и центральный ка- ( нал установлены в зазоре разомкнутоW го магнитопровсзда. со о 4ib СО

Description

Изобретение относитс  к области литейного производства, в частноети к устройствам дп  плавлени ,обработки и заливки металла в ковши, литейные формы и другие металлоприемники . Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемым результатам  вл етс  устройство дас  плавлени , обработки и заливки металла, содержащее две боковых,центральный и дойные сообщающиес  с емкостью дл  металла каналы, замкнутые вокруг боковых каналов магнитопроводы с обмотками, питаемыми переменным током, разомкнутый магнитопровод с обмотками, питаемыми переменным током той же частоты, и съемньтй сливной трубопровод Q . Недостатком известного устройст- ва  вл етс  то, что электрический ток, пр молинейно протекающий по горизонтальному каналу в насосном режиме , в зоне стыка с центральным вер тикальным каналом не создает дополнительных электродинамических сил, вынуждающих двигатьс  металл в централь ный канал. Соедин ющий вертикальные каналы горизонтальный канал, особенно его участок, расположенный в зазоре разомкнутого магнитопровода,  вл ютс  наиболее низкими област ми канальной системы, вкоторых задерживаетс  максимальное количество наход щихс  в металле включений, причем этот процесс интенсифицируетс  элект ромагнитними эффектами. Доступ в этот канал дл  его очистки затруднен , а в процессе работы установки с жидким металлом вообще исключен. Это приводит к тому, что выход из стро  этого участка канала вызывает необхо димость остановки всего устройства дл  смены канала, что вызывает увеличение эксплуатационных затрат и снижает надежность работы устройства. Целью изобретени   вл етс  повышение энергетических характеристик, надежности устройства и удобства его эксплуатации. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  плавлени , обработки и заливки металла, содержа щем два боковых, центральный и донны сообщающиес  с емкостью дп  металла каналы, замкнутые вокруг боковых каналоз магнитопроводы с обмотками, тштаемыми переменным током, разомкну И 372 тый магнитопровод с обмотками, питаемыми переменным .токомлтой же частоты , и съемный сливной трубопровод, донные каналы вьтолиены под углом 15-75 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,, а общий участок донных каналов и центральный канал установлены в зазоре разомкнутого магнитопровода. На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, продольный разрез; на фиг,2 - то же, поперечный разрез;на фиг.З -продольное сечение зоны центрального канала и соедин н цих каналовfна фиг.4 - распределение токов в каналах при нагреве и плавлении металла в устройстве; на фиг.5 - взаимодействие токов и внеп1него магнитного пол  в центральном канале и общем участке соедин кщих каналов при нагреве и плавлении металла; на фиг.6 - разрез А-А на фиг.5; на фиг.7 - направление движени  металла в каналах при нагреве и плавлении; на фиг.8 - распределение токов в каналах при включении устройстра на заливку или обработку; иа фиг.9 - взаимодействие токов и внеимего марнитиого . пол  в центральном канале и общем участке соедин кицих каналов при включении устройства на заливку или обработку; на фиг.10 - разрез Б-Б на фиг.9; на фиг.П - направление движени  металла в канала х при включении устройства на заливку или обработку. Устройство состоит из емкости 1, боковых каналов 2 и 3, центральногоканала 4, донных каналов 5 и 6, выполненных под углом 15-75° к оси центрального канала, замкнутых магнитопроводов 7 и 8 с обмотками 9 и 10, пиг таемыми переменным током,которые могут быть цилиндрическими или дисковыми и расположены на любой части магнитопроводов , охЪатывакмцих боковые каналы , | азомк утого магнитопровода 11 с обмоткам 12 и 13, питаемыми переменный током,в зазоре которого установлен общий участок донных каналов и цеитральиый канал 4.С одним из каналов 2-4 сообщаетс  съемный сливной трубопровод 14, Выполнение соедин ющих каналов под углом 15-75 к оси центральноJ го канала выбрано из условий эффективного использовани  моторного эф фекта дл  усилени  циркул ции метал ла в каналах, перемещени  зоны взаимодействи  электрического тока и магнитного пол  из неблагопри тной нижней зоны и обеспечени  доступа внутрь соедин ющих каналов при их механическойочистке. Уменьшение указанного угла менее 15 приводит к усложнению футеровки стыка соедин юо (их каиалов и вызывает чрезмерно увеличение индуктивного сопротивлени  замкнутых витков, образованных

каналами, а увеличение угла более 73 вызывает значительное снижение положительного действи  моторного зф:фекта и увеличение индуктивного сопротивлени  JBHTKOB, снижающего энергетические характеристики устройства.

Отношение длины центрального канала и высоты общего участка донных каналов, равное 0,5-2, а также отношение пшрины центрального канала к высоте общего участка соедин ющих каналов 0,5-10 выбраны из условий оптимального взаимовли ни  электрических токов, индуктируемых в каналах , и обеспечени  легкого доступа

дл  очистки соедин ющих каналов от окислов на стенках.

Уменьшение отношени  длины центрального канала к высоте менее 0,5 приводит к резкому отрицательному про влению эффекта взаимодействи  двух р дом протекающих в противоположных направлени х токов, определ ющего растекание тока в центральном канале и снижающего напор металла в трубопроводе при разливке через центральный канал. Увеличение указанного отношени  более 2 ведет к затруднению доступа в соедин ющие каналы дл  их очистки и росту тепловых нагрузок футеровки каналов.

Уменьшение отношени  ширины к высоте канала менее 0,5 приводит к возникновению значительных сжимающих усилий, воздействуннцих на металл в центральном канале, обусловленных протеканием по металлу, суммарного . тока, что может привести к разрыву .. витка. Увеличение этого соотношени  более 10 вызьшает существенное растекание электрического тока по центральному каналу, что снижает полезное действие электромагнитных сил в области угла,образованного донными каналами.

тивное сопротивление витка.

более 2 Увеличение отношени  - ухудшив-равномерность перемешивани  металла в емкости, так как при этом создаютс  области, удаленные от каналов со значительными объемами мталла , в которых снижаетс  интенсивность циркул ции металла.

Устройство работает следующим обрзом .

В емкость 1 заливают жидкий мег талл , который, заполн   каналы 2-6, образует короткозамкнутые жидкометаллические витки,  вл ющиес  вторичными обмотками замкнутых магнитолооводов 7 и 8.

Дл  нагрева и плавлени  металла . осуществл етс  противофазное включение обмоток 9 и 10 замкнутых магни топроводов 7 и 8. При этом в общем участке соедин ющих каналов 5 и 6 и в центральном канале 4 протекает ток I , равный геометрической сумме токо создаваемых магнитопроводами 7 и 8 с обмотками 9 и 10 в витках. При дополнительном включении обмоток 12: и 13 разомкнутого магнитопровода 11 создаваемый ими суммарный магнитный поток В совпадает по фазе с током

1

в металле. При взаимодействии

магнитного потока В с током I в металле возникают составл ющие F и Кд электромагнитной силы F,направленные в донный канал 5. Под действием этих сил металл перемещаетс  из емкости I в каналы 3,6,5 и 2, а из них возвращаетс  со скоростью V в емкость.Циркул ци  металла в канале 4 осуществл етс  аналогично его движению в общем участке соедин ющих каналов . В результате из каналов отводитс  перегретый металл, причем скорость его перемещени  может опрегдел тьс  заданной величиной перегре7 С ;целью доступа в соедин ющие каналы дл  очистки их стенок от окислов впроцессе работы установки обеспечено отношение . полудлины емкости L к длине Q соедин ющего канала 0,8-2. Снижение данного отношени  менее 0,8 значительно затруднит доступ к стенкам соедин н цего канала по всей его длине, так как уменьшение длины, j емкости вызывает усложнение геометрии инструмента дл  чистки каналов и условий очистки, а увеличение длины соедин ющего канала повысит индуква метал  1 Q каналах п{)Сравнеыию с его температурой в емкости. Этот режим работы устройства может быть использован дл  плавлени , нагрева и эффективного перемешивани  металла в емкости в том числе.с жид KicsiH и. твердыми присадками. Движущий с  вниз по каналу 3 металл увлекает присадки в канал. Проход  по последнему , присадки взаимодействуют с металлом, что повышает скорость их плавлени  и усвоени . Дл  транспортировки металла обмотки 9 и Ю замкнутых магнитопроводов 7 и 8 включаютс  синфазно, при этом, в канале 4 гесадетрическа  сумма токов, индуктируемых н каналах 2 и 5. 3 и 6, равна нулю, т.е. ток I фактически протекает только по каналам 2,3,5 и 6, проход  по общему участку донных каналов 5 и 6. При дополнительном включении обмоток 12 и 13 разомкнутого магнитопровода 11 суммарный магнитный поток В в зазоре разомкнутого магнитопровода совпадает по фазе с током 1 в металле. При взаимодействии магнитного потока & с током l в металле возникает электродинамическа  сила Fa. Кроме Toroi моторный эффект, возникающий в результате обтекани  током J угла, образованного соедин  Ю1ЦИМИ каналами 5 и 6, создает дополн тельную ре зультИрун цую силу F , совпадакмцую по направлению с силой Fg. Под действием этих сил металл движетс  со скоростью v по каналу 4 в емкость 1. Дп  осуществлени  подачи металла в описанном режиме из устройства в приемник (не показан) предварител но на канал 4 устанавливаетс  съемны сливной трубопровод л под действием сил F и Fj (фиг.8)металл транспортИ руётс  по нему к месту потреблени  Велнчина развиваемого давлени  регулируетс  изменением напр жени  питани  обмоток разомкнутого магнитопровода , например, с помощью трансформатора . Можно также в случае необходимости регулировать давление путем изменени  величины напр жени ,подаваемого на обмотки замкнутых Mat HHTonpoврдов или сдвига фаз между током в металле и магнитным потоком, созданным разомкнутым магнитопроводом. Транспортировка металла в приемник прекращаетс  реверсированием обмоток 12 и 13 разомкнутого магнитопровода.пе- реключением обмоток замкнутых магнитопроводов в режим противофазного включени  или отключением обмоток замкнутых или разомкнутых магнитопроводов. Дополнительное использование дл  транспорта жидкого металла моторного эффекта, создаваемого в углу соедии - ; ющих каналов, повышает напор, развиваемый устройством до 15%. Использование в режиме плавлени  и нагрева суммарного тока дл  усилени  циркул ции металла в системе каналы - емкость позвол ет при тех же энергетических затратах повысить эф- фективность применени  установки дл  гомогенизации температуры и химсостава сплава на 25-30%. Вследствие доступности всех каналов да  механической очистки в процессе работы устройства и сниженид, тепловых деформаций футеровки продолжительность непрерывной работы предлагаемого устройства повышаетс  в 3-5 раз, а эксплуатационные затраты за счет снижени  расхода материалов, просто  оборудовани  и экономии труда ремонтных служб уменьшаютс  в 2-2,5 раза. Ожидаемый экономический эффект по предварительным расчетам составит 50 тыс. руб. на одно устройство.

Фиг. 2

Фиг.

ul

ГГ- J

.

I

Фиг. 4

Ф1/г.

8 Фиг.6

Фиг. 7

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЛАВЛЕНИЯ,ОБРАБОТКИ И ЗАЛИВКИ МЕТАЛЛА, содержащее два боковых, центральный и донные, сообщающиеся с емкостью для металла . каналы, замкнутые вокруг боковых каналов магнитопроводы с обмотками, питаемыми переменным током, разомкнутый магнитопровод с обмотками,питаемыми переменным током той же частоты^ и съемный сливной трубопровод, о тл и чающееся тем, что., с целью повышения энергетических характеристик и надежности устройства и удобства его эксплуатации, донные каналы выполнены под углом 15-75° 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 центральный ка- § нал установлены в зазоре разомкнутого магнитопровода.

   SUn,. 1130437 «ох/