Устройство для охлаждения перегретого металла Советский патент 1983 года по МПК B22D11/112 

Изобретение относится к метаЛлур гии, конкретно к производству отливок из черных и цветных металлов и сплавов. Для получения высоких значений ме таллических свойств литых металлов, а также требуемых для этого струк- тур необходимо производить заливку расплавленного металла в форму при строго определенных температурах, В последнее время находит все более широкое распространение технология приготовления сплавов, включающая перегрев расплава на 200-400 С выше Температуры ликвидуса с последурдим .быстрым охлаждением его до об„ычных температур литья. Наибольшую трудность в такЬй технологии составляет охлаждение перегретого расплава с высокой скоростьх и точностью до за данных температур, особенно больших масс металла в промышленных условия Известно устройство для рхлаждения металла, в котором охлаждение перегретого металла осуществляется путем перелива его по охлаждаемой проточной водой плите ij. Недостатком таких устройств для охлаждения металла является образов ние закристаллизованного слоя металла (гарнисажа) на поверхности .. плиты, что приводит к снижению интенсивности охлаждения металла, к . ухудшению механических свойств и к химической неоднородности структуры .отливки. I Кроме того, большую сложность представляет обеспечение возможности охлаждения металла до строго определенных температур при вариациях температуры и массы охлаждаемого металл Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее огнеупорную трубку для перемещения жид кого металла, слой огнеупорного материала, при этом огнеупорная трубка неподвижно установлена в централь ном канале полой тепловой трубы Однак;о это устройство применяется с целью, передачи металла на большие расстояния с минимальным перепадом температуры и оно не пригодно для охлаждения перегретого металла. Цель изобретения - расширение тех нологичес.ких возможностей устройства Поставленная цель достигается тем что устройство для охлаждения neperретого металла, содержащее металлопровод в тепловой трубе, снабжено подставкой, конденсаторной батареей в виде.пучка труб и нагревателями, при этом тепловая труба выполнена в виде ге.йметичной камеры, в верхнюю полость которой встроена конденсато ная батдрея, а нижняя полость запол нена теплоносителем и в нее встроен металлопровод и нагреватели. Кроме того, металлопровод выполнен- из материала с высокой теплопроводностью. Подставка выполнена с возможностью наклона вокруг горизонтальной оси. . На чертеже представлено предлагаемое устройство, общий вид. Устройство содержит герметичную камеру 1 тепловой- трубы, в верхней полости которой расположены зона конденсации 2, состоящая из пучка труб, охлс1ждаемых проточным теплоносителем, два коллектора 3, а в нижней полости испарителя расположен металлопровод«4, который омывается промежуточным теплоносителем 5. Зона конденсации расположена непосредственно над промежуточным теплоносителем, что сокращает длину зоны транспортировки пара и конденсатора промежуточного теплоносителя. Корпус камеры 1 noKfftiT теплоизолиу рующим слоем 6 для уменьшения тепловых потерь в окружающее пространство. Патрубок ВХОДНОГО коллектора 3 снабжен вентилем 7 для регулирования расхода проточного теплоносителя. Подставка устройства 8 имеетшарнирное соединение для придания металлопроводу требуемого угла наклона. Регистрация давления в полости устройства осуществляется манометром 9. Для разогрева промежуточного теплоIносителя применяется встроенный силитовый нагреватель, устанавливаемый в сквозные отверстия 10. 1 - - . . Работает устройство для охлаждения перегретого металла следующим обра-, зом. .. Входным концом металлопровода устройство соединяется с емкостью, из которой следует охладить перегретый металл, а другой конец соединяется с емкостью для сбора металла (кристаллизатор, форма, раздаточная печь, тигель и др.). При необходимости осуществляется уплотнение в MecTeix ввода металлопровода. Для разогрева промежуточного теплоносителя применяется способ нагрева встроенными нагревателями (силитами). При достижении необходимой температуры тепловая труба начинает действовать, что выражается в испарении промежуточного теплоносителя и конденсации его на пучке труб в зоне конденсации. При этом достигаются изотермические условия работы в полости устройства. Таким образом, предлагаемое устройство представляет собой одну из модификаций тепловых РУб, а именно: двухфазный термосифон, в котором отсутствует пористая структура, а роль насоса для возврата жидкости иэ зоны конденсации в зону испарения вы™ полняет сила тяжести.

Требуемая температура охлаждения расплава равна температуре кипения промежуточного теплоносителя, которая устанавливается подбором промежуточного теплоносителя, а также, при noMoutH изменения давления в корпусе установки посредством регулирования расхода проточного теплоносителя при вентиля 7. Для того, чтобы перегретый металл смог охладиться за время перелива до требуемой температуры, изменяют угол наклона металлопровода при помощи шарнира подъемного механизма.

Применяют следукацие промежуточные теплоносители{ в интервале темпера тур 1400-190{f С - барий, 1150-.

- литий, 600-1100 С - цезий или калий,

При переливе перегретого металла «1ерез устройство для охлаждения металла происходит теплоотдача от металла промежуточному теплоносителю, который испаряется в зоне контакфа с расплавом и Конденсируется в зоне конденсации. В тот момент, когда температура металла достигнет температуры кипения Теплоносителя теплоотвод прекргицается, и металл продолжает транспортироваться при постоянной ;гемпературе. С этой целью длина металлопровода выбирается заведомо больше той, которая требуется для установления заданной температуры.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ПЕРЕГРЕТОГО МЕТАЛЛА, содержащее металлопровод в тепловой трубе, о тличающевся тем, что, с целью расширения технологических возможностей, оно снабжено подставкой, конденсаторной батареей в виде пучка труб и нагревателями, при этом теплов&я труба выполнена в виде герме ичной камеры, в верхнюю полость котор.ой встроен.а конденсаторная батарея, а нижняя полость заполнена теплоносителем и в нее встроены металлопровод и нагреватели. 2.Устройство по п. 1, о т л и ч а кз иг е е С я тем, что металлопровод выполнен из материала с высокой теплопроводностью. 3.Устройство по пп. 1 и 2 о т личающееся тем, что подставка выполнена с возможсностью наклона вокруг горизонтальной оси. СП Ч i4 а: