Способ непрерывной разливки металлического сплава в полужидком состоянии и печь для его осуществления

 

Сущность изобретения: способ включает в себя подачу металла в печь посредством барометрической колонны, охлаждение его до выделения 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. .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (505 В 22 D 11/00, 11/10

СУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ЕДОМСТВО СССР

ОСПАТЕНТ СССР) ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ПАТЕНТУ

Изобретение относится к литейному и оизводству и может быть использовано д я непрерывной разливки расплава в полу идком состоянии.

Целью изобретения является повышение эффективности процесса и сокращение н производительных потерь сплава.

На фиг.1 изображена печь в разрезе; на ф r.2-тоже в наклонном положении.

Печь 1 предназначена для разливки сплав 2 в полужидком состоянии, например легк х сплавов, через статический смеситель 3 в иде цилиндрической трубы. Печь, вылож нная изнутри огнеупорной футеровкой (к показана), содержит корпус 4, в основан и которого выполнены огнеупорная мокол тная футеровка 5 и разливочное отверстие 6, соединенное с помощью герметиЧного уплотнекия со статическим смесите ем 3, прикрепленным к корпусу 4 сразу ж под разливочным отверстием 6. Огнеупорная монолитная футеровка 5 и разливе твое отверстие.6 образуют нижнюю часть печи 1. В корпусе 4 имеется камера 7, обра(2 (2 (4 (3 (3 (3 (7 (7 (5 (5

М

К

) 4830526/02

) 24.07.90

) 30.08.93. Бюл. М 32

) 67627 А/89

) 25.07.89

) IT

) Вебер С. р.л, (Щ

) Ренцо Москини (IT)

) Патент США 1Ф 4310352, кл. С22 В 9/00, 1982, ) СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ

ТАЛЛИЧЕСКОГО СПЛАВА В ПОЛУЖИДМ СОСТОЯНИИ И ПЕЧЬ ДЛЯ ЕГО ОСУСТВЛЕНИЯ

„„5U „„1838029 АЗ (57) Сущность изобретения: способ включает в себя подачу металла в печь посредством барометрической колонны, охлаждение его до выделения твердой фазы и выпуска его через статический смеситель в стационарном ламинарном режиме, печь при этом герметиэируют 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. зующая верхнюю часть печи 1, в которой размещены средства нагрева, например электрическое сопротивление. Камера 7 герметично закрыта крышкой 8, через которую проходит трубка 9 и барометрическая колонна 10 заданной высоты, погруженная в жидкую ванну 11 металлического сплава 2 такой высоты, чтобы гарантировать погружение в нее нижнего конца 12 барометрической колонны 10. Печь 1 наклоняющегося типа предназначена для наклона в процессе разливки на заданный угол, чтобы обеспечить смещение жидкой ванны 11 сплава 2 под действием сил тяжести с тем, чтобы закрыть и заполнить разливочное отверстие

6 таким образом, чтобы жидкий сплав 2 мог вытекать иэ печи 1, проходя через разливочное отверстие 6, а из него через статический смеситель 3, жестко соединенный с ним.

Барометрическая колонна 10 всегда находится, даже, когда печь 1 наклонена, в жидкой ванке 11, а поэтому после наклона печь с огнеупорной монолитной футеровкой, заполненная жидким сплавом 2, герметизиру1838029 ется от внешней среды, сообщаясь с ней только через трубу 9, которая соединена,с источником подачи под давлением инертного газа; аргона или азота таким образом, чтобы внутри печи могло создаваться давление любой величины за счет подачи потока сжатого газа внутрь печи через трубку 9.

Барометрическая 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 оканчивается 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, представляющие в данном примере электрическое сопротивление t 6, спирально закрученное вокруг нее, при этом сама труба герметично соединяется своим концом с нижней трубой 13 с помощью фланцевого соединения 17. Барометрическая колонна 10 может поддерживать сплав 2 в жидком состоянии.

Печь работает следующим образом.

Печь 1 загружают заданным количеством жидкого сплава 2, равным емкости печи, обычным образом, затем кран закрывается и принимает положение, показанное на фиг.1, далее она наклоняется, занимая положение, показанное на фиг,2 так, чтобы жидкая ванна 11 закрыла разливочное отверстие 6 и по крайней мере частично заполнила статический смеситель 3, В этих условиях разливка еще не начинается потому, что напора жидкого сплава 2, образующегося над смесителем 3, оказывается недостаточно, чтобы он сам преодолел перепад давления, 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, которая ерметично погружена в ванну 11, и статическим смесителем 3, который закрыт и по крайней мере частично заполнен жидкой ванной 11, гидравлического сообщения. После этого во внутренней части печи 1 создается давление за счет подачи в ее верхнюю часть, не занятую жидкой ванной 11, данном случае в камеру 7, потока инертного газа 18 (фиг.2).

Этот поток газа доводит давление внутри печи до величины Р, которая больше, чем величина падения давления, связанная с прохождением жидкого сплава 2 через смеситель 3, и приводит к началу разливки: сплав 2 течет из отверстия 6 и проходит через смеситель 3, Во время этого этапа

25

35

45

50 сплав 2 находится (например, за счет соответствующего регулирования скорости его потока путем регулирования давления Р, регулирования его температуры, когда он покидает печь, регулирования упомянутых нагревательных средств в камере 7 и регулирования его выходной температуры иэ смесителя 3, вдоль которого сплав 2 испытывает охлаждение) в таких условиях, при которых обеспечивается сегрегация внутри массы жидкого сплава твердой фазы (не показана). Более того, прохождение жидкого сплава 2 через статический смеситель 3 вызывает равномерное смешивание твердой фазы с жидким сплавом 2 таким образом, что на выходе из смесителя 3 получают временно стабильную суспензию или даже суспензию, которая является достаточно устойчивой длительное время для ее использования с целью изготовления отливок требуемой формы и размеров. Суспензия на выходе из смесителя 3 собирается для использования, например, в соответствующие ковши (не показаны) только тогда, когда гидродинамические условия сплава 2 вместе со смесителем 3 являются стационарными, т,е. как только прекращается первоначальная неустановившаяся разливка.

По достижении стационарных условий скорость потока сплава 2, покидающего печь через смеситель 3, уравновешивается равным потоком нового жидкого сплава 2, который подается внутрь находящейся под давлением печи, не снижая при этом давления в ней, а скорее поддерживая ее внутреннюю полость герметичной через барометрическую колонну 10. Так, напри, мер, жидкий сплав 2 прерывисто подается путем заливки заданного количества его с 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, которая позволяет преодолеть давление Р внутри печи. Этот напор жидкости образуется частично благодаря наличию барометрической колонны 10 и ее погружению в жидкую ванну 11 при создании давления в печи за счет потока инертного 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, которая бы уравновесила давление P. Подача нового сплава 2 через воронку 15 приводит к увеличению высоты столба жидкости, находящейся в барометрической колонне 10, с образованием

1838029 н апора столба 20, имеющего такую высоту, к торая позволяет части сплава, содержаегося в колонне 10, опускаться внутрь печ таким образом, чтобы поддержать постоянным количество сплава 2, образуюего жидкую ванну 11. Поскольку последняя имеет значительно большую поверхность, чем сечение колонны 10, то в едение нового жидкого сплава 2 происход т без изменения стационарных условий с лава 2, выходящего из разливочного отв рстия 6, При составлении уравнения Берн ли для сплава 2 в основании колонны 10 я но, что составляющая энергетической с орости в этой точке равна нулю,С целью к мпенсации отвода тепла, которое может и еть место в колонне 10 и тем самым обеси чить поддержание сплава 2, находящегос в ней, в жидком состоянии даже в течение о носительно длительного периода времен, часть колонны 10, находящаяся снаружи и чи, т.е. труба 14, нагревается с помощью с противления 16 в течение всего периода р зливки, часть колонны 10, т.е. труба 13, н ходящаяся внутри печи, не требует соотв тствующего нагрева, поскольку она наг евается за счет радиации от н гревательных средств, находящихся внутри печи.

Величина давления Р выбирается такой, ч обы сплав 2 проходил через статический смеситель 3 в строго ламинарном режиме с т м, чтобы последний работал правильно.

Преимущества изобретения очевидны.

Б агодаря печи которая проста в работе и управлении и имеет экономичную конструкцию, процесс разливки, который в соответствии с существующим уровнем техники мог о уществляться только периодически, мож т производиться непрерывно без потерь б агоприятных микроструктурных характер стик материала, подвергающегося обраб тке в смесителе. Возможность о уществлять непрерывную разливку, котор я может продолжаться в течение нескольк х часов. сводит до минимума. или и лностью устраняет необходимость обслуж вания смесителя, который в любом случа подвергается неизбежному износу, а и этому должен заменяться после определе ного числа разливок, Формула изобретения

1, Способ непрерывной разливки металлического сплава в полужидком состоянии, включающий подачу металла в печь, ох аждение его до выделения твердой фазы, после чего сплав пропускают через стати еский смеситель до получения на выходе вр менно устойчивой суспензии, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса и сокращения непроизводительных потерь сплава, разливку осуществляют поэтапно, на первом этапе

5 металл подают в печь через барометрическую колонну, при этом печь герметизируют и гидравлически соединяют со статическим смесителем, а на втором этапе осуществляют подачу металла в статический смеситель, 10 для чего внутри печи создают давление такой величины, при которой металл проходит через статический смеситель в стационарном ламинарном режиме.

2. Способ по п.1, отличающийся

15 тем, что подачу металла в печь осуществляют через барометрическую колонну прерывисто дозами до определения давления внутри печи, причем барометрическую колонну нагревают по меньшей мере снаружи

20 печи.

3. Способ по п,1, отличающийся тем, что подачу металла в статический смеситель осуществляют наклоном печи до установления гидравлической связи

25 барометрической колонны и статического смесителя через ванну металла в нижней части печи, а в печи создают давление путем подачи в ее верхнюю часть инертного газа.

4. Печь для непрерывной разливки ме30 таллического сплава в полужидком состоянии, содержащая футерованные крышку и корпус с ванной металла и статический смеситель, герметично соединенный с выходным отверстием печи, отличающаяся

35 тем, что, с целью повышения эффективности процесса и сокращения непроизводительных потерь сплава, она снабжена барометрической колонной и средством подачи газа в печь, барометрическая колонна установ40 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 отверстия, а средство под45 ачи газа расположено над монолитной футеровкой печи, 5. Печь по и 4, о тл и ч а ю ща я с я тем, что она установлена с возможностью поворота на,угол, обеспечивающий перетекание

50 ванны металла самотеком до выходного отверстия печи и постоянное погружaíèå нижнего конца барометрической колонны в ванну металла.

6. Печь по п.4, отличающаяся тем, 55 что средство подачи газа выполнено в виде по меньшей мере одной трубки, установленной в крышке печи.

7, Печьпоп 4,отлича ю ща я с я тем, что барометрическая колонна вь полнена в виде двух труб, герметично соединенных

1838029

/

/ авиа. 2

Составитель Е.Хлудов

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор M.Kåðåöìàí

Редактор Т.Ходакова

Заказ 2886 Тираж Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент". r. Óæãoðoä, ул.Гагарина. 101 торцами посредством фланцевого соедине- через крышку печи и закреплена на ней снания, нижняя из которых расположена внут- ружи, а верхняя труба имеет средства ее ри печи, выполнена из графита и пропущена нагрева.