УСТАНОВКА ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ РАСПЛАВЛЕННОГО МЕТАЛЛА Российский патент 2011 года по МПК B22D27/02 

Изобретение относится к средствам изменения физической структуры черных и цветных металлов или их сплавов иным путем, чем термообработкой или деформацией, в частности посредством электромагнитных полей, и может использоваться в металлургической и машиностроительной промышленности.

Известна установка для обработки наносекундными электромагнитными импульсами расплава меди и ее сплавов для повышения их теплопроводности, описанная в п. РФ №2267605 по кл. C22F 3/02, з. 21.03.05, оп.20.11.06.

Установка используется для обработки расплава меди и оловянистой бронзы наносекундными электромагнитными импульсами в течение 10-15 минут, перед которой расплав выдерживают при температуре 1250°С в течение 5 минут, и после которой расплав охлаждают со скоростью 207 мин до 300°.

Она содержит металлический тигель с расплавленным металлом, источник электромагнитных колебаний в виде генератора однополярных импульсов длительностью менее 1 нс и мощностью более 1 МВт с двумя выводами, а электрод выполнен в виде металлических стержней в диэлектрической оболочке и размещен внутри расплава, при этом один из выводов генератора соединен с металлическим тиглем, а второй - с одним из концов стержней электрода.

Недостаток известной установки заключается в неудобстве ее использования из-за размещения стержня электрода в расплаве.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой являются установка воздействия электромагнитным излучением на расплавленный металл, описанная в п. РФ №2198945 по кл. С22В 9/22, C21D 10/00, C22F 3/00 и выбранная в качестве прототипа.

Установка используется для обработки расплавленного металла осуществляют путем создания внутри расплава однополярных электромагнитных импульсов тока длительностью менее 1 нс и мощностью более 1 МВт.

Она содержит металлический тигель с расплавом металла, источник электромагнитных колебаний в виде генератора однополярных импульсов длительностью менее 1 нс и мощностью более 1 МВт, с двумя выводами, один из электродов выполнен в виде металлического стержня в диэлектрической оболочке и размещен внутри расплава, вторым электродом служит сам тигель, при этом один из выводов генератора соединен с металлическим тиглем, а второй - с одним из концов стержня электрода.

Недостатком известной установки является то, что расположение электрода непосредственно внутри расплавленного металла не очень удобно в эксплуатации, т.к. диэлектрическая оболочка может расплавиться.

Задачей заявляемого технического решения является повышение удобства эксплуатации.

Поставленная задача решается тем, что в установке для обработки электромагнитным излучением расплавленного металла, содержащей литейную форму для расплавленного металла, генератор однополярных электромагнитных импульсов тока длительностью менее 1 нс и мощностью более 1 МВт с двумя выводами, по меньшей мере один электрод, выполненный в виде металлического стержня, соединенного с одним из выводов генератора, согласно изобретению, она снабжена вторым электродом в виде металлического стержня, соединенным со вторым выводом генератора, при этом электроды введены в литейную форму с противоположных сторон для соприкосновения с расплавленным металлом.

Использование для обработки расплавленного металла литейной формы, в которую с противолежащих сторон введены электроды, связанные с выводами генератора, позволяет обрабатывать расплав до завершения его кристаллизации мощными короткими (наносекундными) электромагнитными импульсами тока, под воздействием которых в металле происходит спиновая поляризация атомов, пространственная ориентация ионов и увеличение числа зародышей кристаллизации в жидкой фазе, что приводит к улучшению свойств расплавленного и затвердевшего металла при достаточно простой и удобной схеме обработки.

Технический результат - упрощение и повышение удобства обработки расплавленного металла.

Заявляемая установка обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него такими существенными признаками, как наличие второго электрода в виде металлического стержня, соединенного с выводами генератора, введение электродов в литейную форму с противоположных сторон для соприкосновения с расплавленным металлом, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата.

Заявителю не известны технические решения, обладающие указанными отличительными признаками, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата, поэтому он считает, что заявляемая установка для обработки расплавленного металла соответствует критерию «изобретательский уровень».

Заявляемая установка может использоваться в металлургической и машиностроительной промышленности, а потому соответствует критерию «промышленная применимость».

Изобретение иллюстрируются чертежом, где приведена функциональная схема установки.

Установка для обработки электромагнитным излучением расплавленного металла, содержит литейную форму 1 и генератор 2 импульсов тока длительностью менее 1 нс и мощностью более 1 МВт с двумя выводами 3 и 4, которые соединены с электродами 5 и 6, введенными с противолежащих сторон в литейную форму 1 для соприкосновения с расплавленным металлом. Имеется источник 7 напряжения питания для генератора 2.

Обработка расплавленного металла осуществляется с помощью заявляемой установки следующим образом.

В литейную форму 1 вводят с противолежащих сторон подключенные к выводам 3 и 4 генератора 2 электроды 5 и 6. В форму 1 заливают расплавленный металл и подключают генератор 2 к источнику 7 напряжения. На расплавленный металл действуют электромагнитные импульсы тока длительностью менее 1 нс и мощностью более 1 МВт, под воздействием которых в металле происходит спиновая поляризация атомов, пространственная ориентация ионов, увеличение числа зародышей кристаллизации в жидкой фазе, что приводит к изменению свойств расплавленного и затвердевшего металла. Обработку ведут в течение 1-3 минут до завершения кристаллизации расплавленного металла.

В сравнении с прототипом заявляемая установка позволяет более удобно и просто обрабатывать расплавленный металл.

Изобретение относится к металлургической и машиностроительной промышленности, в частности к средствам для обработки электромагнитным излучением расплавленного металла путем изменения физической структуры черных и цветных металлов или их сплавов. Установка содержит литейную форму 1 и генератор 2 импульсов тока длительностью менее 1 нс и мощностью более 1 МВт, подключенный к источнику напряжения 7, с двумя выводами 3 и 4, которые соединены с электродами в виде металлических стержней 5 и 6, введенными с противоположных сторон в литейную форму 1 для соприкосновения с расплавленным металлом. Использование для обработки расплавленного металла литейной формы, в которую с противоположных сторон введены электроды, позволяет создать внутри расплава до завершения его кристаллизации мощные, наносекундные электромагнитные импульсы тока, обеспечивающие при достаточно простой и удобной схеме обработки улучшение свойств металла. 1 ил.

Установка для обработки электромагнитным излучением расплавленного металла, содержащая литейную форму для расплавленного металла, генератор однополярных электромагнитных импульсов тока длительностью менее 1 нс и мощностью более 1 МВт с двумя выводами и электрод в виде металлического стержня, соединенный с одним из выводов генератора, отличающаяся тем, что она снабжена вторым электродом в виде металлического стержня, соединенным со вторым выводом генератора, при этом электроды введены в литейную форму с противоположных сторон для соприкосновения с расплавленным металлом.