Устройство для акустической обработки кристаллизующихся расплавов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АКУСТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ КРИСТАЛЛИЗУЮЩИХСЯ РАСПЛАВОВ , .содержащее емкость для кристаллизующегося расплава с поддоном ( стенкой)-излучателем и акустический преобразователь, а также кам.еру охлаждения поддона (стенки)-излучателя и преобразователя с системой принудительной подачи и слива охладителя, отличающееся тем,- что, с целью повышения эффективности акустической обработки расплава, камера охлаждения поддона (стенки)-излучателя и/или преобразователя снабжена эжектором , входной патрубок которого соединен с напорной магистралью системы охлаждения, выходной патрубок - с входом камер охлаждения, а всасывающий патрубок (Сообщен с атмосферой.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(ÿ) С 22 3 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 349.1079/ 22-02 .(22) 22.09.82 . (46) 23.01.84.. Бюл. 9 3 (72) Г.д. Лубявицкий (71) Всесовзнйй научно-исследователь. ский, проектно-конструкторский и технологический институт токов высокой частоты им. В.П.Вологдина (.53) 669.187.2(088.8) (56) 1. Абрамов О.В. Кристаллизация металлов в ультразвуковом поле. М., "Металлургия", 1972, с.99-111.

2. Авторское свидетельство СССР

9 771177, кл. С 21 С 5/56, 1981.

3. Авторское свидетельство СССР

9 540941, кл, С 22 с 3/02, 1975.

„„Su„„1 5 4 А (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АКУСТИЧЕСКОЙ

ОБРАБОТКИ КРИСТАЛЛИЭУ10ЩИХСЯ PACIIJIABOB, .содержащее емкость для кристаллизующегося расплава с поддоном (стенкой)-излучателем и акустический преобразователь, а также камеру охлаждения поддона (стенки)-излучателя и преобразователя с системой принудительной подачи и слива охладителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем,: что, с целью повышения эффективности акустической обработки расплава, камера охлаждения поддона (стенки)-излучателя и/или преобразователя снабжена эжектором, входной патрубок которого соединен с напорной магистралью системы охлаждения, выходной патрубок — с Е входом камеры охлаждения, а всасывающий патрубок,сообщен с атмосферой.

1068534

Изобретение относится к металлургии, а частности к обработке расплаВов уйругими колебаниями, например улЬтразвуковыми, и может .быть использовано при рафинирукщих переплавах, а также при разливке сталей и сплавов 5 фея акустической обработки в промежуточных теплообменниках и крнсталли заторах.

Известно. устройство для акустической (ультразвуковой)) обработки рас-. (,плавов, содержащее емкость,для кристаллиэукщихся расплавов, акустический (ультразвуковой) преобразователь с камерой охлаждения,и волновод, являющийся одновременно и затворкой для 15 наплавления слитка 11 .

Недостатком этого устройства является то, что волновод, являющийся одновременно и излучателем-затравкой, необходимо после. каждой плавки g() менять, что связано с расходом металла на изготовление излучателей и трудозатратами.

Иэвестно также устройство для акустической обработки кристаллизующихся расплавов, содержащее емкость. для расплава с возбуждаемым посредством акустического преобразователя поддоном-Излучателем, в котором акустический преобразователь и поддониэлучатель снабжены корпусом охлаж)дения 21.

Однако .поддон-излучатель емкости для кристаллизации возбуждается акустическим преобразователем 35 через слой жидкости и поэтому" эффективность процесса обработки и качество обработанного материала снижается вследствие того, что возрастают потери акустической энергии эа счет излучения ее в охлаждающую жидкость тыльной стороной поддонаизлучателя емкости для кристаллизующего расплава.

Наиболее близким к изобретению

llo технической сущности н достигаемому эффекту является устройство для акустической обработки кристаллизующихся расплавов, содержащее емкость для кристаллизующего расплава с поддоном (стенкой) - излучателем и акустический преобразователь, а также камеру охлаждения поддона (стенки)-излучателя и преобразователя с системой принудительной подачи и слива охладителя 131.

Недостатком известного устройства является потеря акустической (колебательной) .энергии за счет излучения ее в охлаждающую жидкость как тыльной сторонрй поддона (стенки) — ;60 излучателя, так и волноводной системой. Увеличение мощности источника акустической энергии незначительно новыаает эффективность обработкй, но при этом. потери также возрастают. 65

Кроме того, имеются конструктивные ограничения повышению мощности источника акустической энергии, что не позволяет компенсировать понижение акустической мощности, излучаемой в расплав, увеличением мощности источников акустической энергии.

Цель изобретения — повышение эффективности акустической обработки ,расплава.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для акустической обработки кристаллизующихся расплавов, содержащем емкость для кристаллизующегося расплава с поддоном (стенкой);излучателем и акустический преобразователь, а также камеру охлаждения поддона (стенки)-излучателя и преобразователя с .системой принудительной подачи и слива охладителя, камера охлаждения поддона (стенки)-излучателя и/или преобразователя снабжена эжектором, входной патрубок которого соединен с напорИой магистралью системы охлаждения, выходной патрубок — с-входом -камеры охлаждения, а всасывающий патрубок сообщен с атмосферой. . Поддон (стенка)-излучатель н акустический преобразователь могут иметь автономные камеры охлаждения.

Поскольку при нагнетании охлаждающей жидкости эжектор подсасывает воздух:, в камеру охлаждения поступает жидкость, насыщенная его пузырька- ми. Акустическое сопротивление такой разрыхленной пузырьками воздуха жидкости значительно ниже, чем обычной.

Поэтому нагрузка на акустический преобразователь и тыльную сторону поддона (стенки)- излучателя со стороны охлаждающей жидкости мала и, следовательно, количество излучаемой в жидкость акустической энергии резко снижается, а излучаемой в расплаввозрастает. При этом повышается иэффективность обработки расплава.

При соединении поддона (стенки) излучателя емкости для кристаллизации с акустическим преобразователем посредством волноводной системы акустический преобразователь и связанный с ним поддон (стенка)-излучатель емкости для кристаллизации могут быть снабжены индивидуальными корпусами охлаждения. При этом сливной патрубок корпуса охлаждения акустического преобразователя может быть гидравлически связан с напорным патрубком корпуса охлаждения поддона (стенки)излучателя емкости. Это позволяет уменьшить расход охлаждающей жидкости и упростить устройство за счет сокращения одного эжектора.

На чертеже показано предлагаемое устройство. устройство емкость 1 для кристаллнэирующегося расплава (кристаллнза"

1068534 тор, промежуточный теплообменник), дения. Вследствие того, что акустиподдон-излучатель 2 емкости 1, волно- ческое сопротивление такой разрыхленвод 3, акустический преобразователь ной газовыми пузырьками воздуха жид4, камеру 5 охлаждения поддона-излу- кости значительно ниже, чем обычной, чателя 2 емкости l,напорный 6 и слив- резко уменьшается количество излучаемой в нее эне гии акустическим преоб азователем 4, тыльной стороной преобразователя, напорный 9 и спив- поддона-излучателя камеру каме 8 охлаждения акустического образователем 4, т

2 и частком поу груженного в жидкость волновода 3.

11 камеры 5 охлаждения с входным 12, За счет этого возрастает количество выходным 13 и всасывающим 14 патруб- 10 энергии, излучаемой в расплав, и повышается эффективность обработки ками, эжектор 15 камеры 8 охлаждения с входным 16, выходным 17 и расплава в емкости. азливке металлов и сплавов всасывающим 18 патрубками, напорную При разливк с возб ждением акустических колебаний магистраль 19 охлаждения, трубопро- с возбуждение у вод 20, соединяющий патрубки 10 и 15 в промежуточном теплообменнике, чеез кото ый приливают расплавы в

6 в одном из вариантов подачи охлаж- рез котор дающей жидкости в камеру 5. кри сталли затор, предлагаемое устройПоддон-излучатель 2 емкости 1 мо- . ство позволяет увеличить скорость жет иметь с акустическим преобразо- разливки благодаря увеличению коливателем о ую ка р

4 6ul ме у оХлаждения 20 чества акУстической энеРгии, передаГ т. е. камеры 5 и 8 могут быть совме-, ваемой Расплаву и дн Р снижению степени сцепления корочки щены„ при этом используется лишь затвердевающего металла с излучаюодин эжектор 15 (не показано). Камещей поверхностью теплообменника.

ы 5 и охлаждения и емкость 1 могут быть снабжены звукопоглощающим 25 РОМе покрытием (не показано). разливки более холодного расплава и увеличения живого сечения теплообl

Устрой ст в о ра бо тает следующим менннка без повышения мощности аку собразом. е тнческих излучателей н источников

В ост 1 заливают обрабатывае- их питания. Это повышает качество емк ь

30 мый расплав (при рафинирующих пере- обрабатываемого материала, производиплавах, например при вакуумном дуго- тельность процесса, снижает его вом переплаве, в емкости 1 переплав- энергоемкость н требование к стабиль-, т расходчемый электрод; при не- ности температуры расплава. сплапрерывной разливке стали и сплавов „ При всех видах обработки рас емкость 1 выполняют в виде промежу- 35 вов снижается энергоемкость процесса точного теплообменника и т.п.). В вследствие сниЖения необходимой для камеру 8 охлаждения акустического обработки мощности акустических изпреобразователя 4 и камеру 5 охлаж- лучателей н источников их питания.. деиия поддона-излучателя 2 через При проведении дуговой плавки

15 и ll соотвественно пода- 40 улучшаются условия кристаллизации эжекторы и повышается плотность ют охлаждающую жидкость, которую металла, так как повышается сливают через сливные патрубки 10, акустической энергии в кристаллизую7, соответственно. Если патрубок щемся расплаве вследствие снижения

10 камеры 8 и напорный патрубок 6 акустической мощности, излучаемой в камеры 5 охлаждения поддона-излуча- 45 охлаждающую жидкость, и повышения ее теля 2 гидравлически связаны друг с доли, излучаемой в кристаллизующийдругом посредством трубопровода 20, охлаждающая жидкость поступает в увеличения плотности акустической каме 5 из камеры 8. В этом случае энергии снижается степень ликвидакамеру из камеры и в учае когда преобразователь 4 . 50 цни и величина зерна. у у е на х дшаются ус. и поддон-излучатель 2 имеют общий ловия формирования столбчатой струксловия б азования ко пус используют только один эжек- туры, улучшаются у о р корпу о 15. Рабочий поток жидкости, про- Равноосной структуры. Это повышает ходя через сужающееся сечение эжек- качество литого ме талла а следоваГ льно и эффективность процесса. тора, создает в нем пониженное давле- тельно, э..ф ние, в результате чего воздух из Кроме того, возрастает высота слитка атм с о феры поступает через всасываю- с однородной структурой, что повышаб и 14 и 18 в эжекторы 11 и ет сквозной выход годного. Сквозной щие патру ки и нофо мн уемых

15 где смешивается с рабочим потоком выход годного труднофор р

I ается не менее, чем жидкос ти и в виде воздушно-жидкостной сплавов повышаетс

-60 на 10Ъ. смеси поступает в камеры 5 и 8 охлаж- на 1 °

ВНИИПИ Заказ 11419/25 Тираж 608 Подписное я 4

Филиал ППП "Патент", г,ужгород, ул.Проектная,