УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИБРАЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ РАСПЛАВОВ Советский патент 1996 года по МПК B22D27/08 

Изобретение относится к металлургическим производствам, работающим с жидкими расплавами металлов и шлаков, в частности к устройствам для повышения качества и улучшения характеристик расплавленного металла, заливаемого в литейные формы, изложницы, кристаллизаторы МНЛЗ.

Целью изобретения является повышение качества слитка.

На фиг. 1 показана принципиальная схема устройства, которое выполнено в виде плавающего волновода из тугоплавкого материала с выступающим сверху из металла опорным торцом, на котором на изолирующих подставках установлен пневматический вибровозбудитель; на фиг.2 то же, но пневматический вибровозбудитель выполнен в виде манжеты-клапана, установленного в кожухе, закрепленном на плавающем волноводе, причем отработанный сжатый воздух используется для охлаждения волновода и волновод снабжен выступами для перемешивания металла.

Устройство для вибрационной обработки расплавов состоит из пневматического вибровозбудителя 1, установленного на волноводе 2, выполненного из тугоплавкого материала (фиг.1).

Пневматический вибровозбудитель 1 выполнен в виде манжеты-клапана, состоящего из ударника 3, пружин 4, манжеты 5, воздухоподводящего канала 6 (фиг. 2). На манжете 5 имеется уплотнительный поясок 7, который периодически плотно прилегает к торцу в ударнике 3. На схеме по фиг.1 эту функцию выполняет торцовая поверхность 8. Посредством манжеты-клапана периодически образуется замкнутая силовая камера 9, которая через отверстие 10 соединена с воздухоподводящим каналом 6. Манжета при надежной теплоизоляции изготовлена из упругого материала типа кордовой резины, а при недостаточной теплоизоляции - из негорючего материала типа жаропрочной стали. Манжета выполнена в виде колец, закрепленных на корпусе пневматического вибровозбудителя или ударника.

Волновод 2 выполнен в виде плавающей на расплавленном металле крышки с набивкой из тугоплавкого материала (фиг. 1) или плиты 11 с продувочными (охлаждающими) каналами 12 (фиг.2).

Плавающая плита 11 выполнена с выступами 13 для направленного воздействия на жидкий металл с целью перемешивания.

Пневматический вибровозбудитель 1 установлен на волноводе 2 на термоизолирующих подставках 14 (фиг.1) или непосредственно на нем (фиг.2). Устройство для вибрационной обработки расплава может быть снабжено одним или несколькими пневматическими вибровозбудителями.

Устройство для вибрационной обработки расплава работает следующим образом. Во время затвердевания металла посредством пневматического вибровозбудителя 1 через волновод 2 металлу сообщают вертикальное возмущение, а при наличии скосов на волноводе вертикальное и горизонтальное возмущения.

При наличии нескольких пневматических вибровозбудителей жидкому расплаву сообщают одновременно несколько различных по амплитуде и частоте видов колебаний.

Наибольшие возможности по изменению частоты и амплитуды колебаний имеются в случае применения в качестве пневматического вибровозбудителя манжето-клапанного вибратора, который работает следующим образом. При включении сжатый воздух по каналу 6 через отверстие 10 подается в силовую камеру 9. За счет разности давлений манжета своим герметизирующим пояском 7 прижата к торцовой поверхности 8 ударника 3 (фиг.1) или к корпусу пневматического вибровозбудителя 1 (фиг. 2). В силовой камере 9 поднимается давление. После того, как в силовой камере 9 развиваемое усилие будет достаточным для сжатия пружины 4 и преодоления сил сопротивления движению ударника 3, система приходит в движение. Ударник 3 с нарастающей скоростью движется вверх (фиг.1) или вниз (фиг. 2), сжимая пружину 4, при этом накапливается энергия в сжимающейся пружине и в движущемся ударнике 3. Давление от корпуса в силовой камере 9 через изолирующие стойки 14, волновод 2 передается непосредственно металлу. При этом манжета-клапан 5 упруго деформируется на конструктивно заданную величину 1-20 мм. После того, как манжета-клапан деформируется на данную величину, происходит отрыв герметизирующего пояска 7 от торца 8 ударника 3 (фиг.1), или корпуса вибровозбудителя (фиг.2). Отработанный воздух из силовой камеры 9 через образовавшийся зазор выходит в кожух вибровозбудителя, а затем через отверстия в кожухе или канал 12 в атмосферу, охлаждая волновод 2. Ударник в это время движется по инерции вверх (фиг.1) или вниз (фиг. 2), сжимая пружину 4. После того, как израсходуется вся энергия движущегося ударника 3 на сжатие пружины 4 и различного рода сопротивления, он останавливается и начинается его движение вниз под действием собственного веса (фиг. 1) или вверх под действием пружины 4 (фиг.2), набирая скорость. Происходит удар ударника 3 о корпус, и полученная от удара энергия через волновод 2 передается расплаву. Манжето-клапанный вибратор позволяет создавать ударно-вибрационный режим работы или вибрационный в зависимости от настройки, т. е. соответствующего подбора пружин 4, жесткости и величины хода манжеты клапана 5. При обратном ходе ударника 3 произойдет встреча герметизирующего пояска 7 с торцовой поверхностью 8 или корпусом вибровозбудителя, силовая полость 9 загерметизируется и в ней начнет накапливаться сжатый воздух, поступающий из магистрали 6, который будет тормозить движение ударника 3. Если торможение ударника достигается сжатым воздухом, то обеспечивается вибрационный режим работы. В случае, когда торможение ударника сжатым воздухом полностью не происходит, а им наносится удар по корпусу вибровозбудителя, то осуществляется вибрационно-ударный режим работы.

Манжето-клапанный вибратор позволяет плавно в широких пределах изменять режим работы путем изменения количества подаваемого воздуха, что значительно повышает эффективность работы его.

Виброобработка расплавов с помощью данного устройства уменьшает содержание водорода в металле до 50% повышает жидкотекучесть стали, улучшает физико-механические свойства чугуна и стали.

1. Устройство для вибрационной обработки расплавов, включающее пневматический вибровозбудитель, средства передачи вибрации расплаву, в том числе с дополнительным охлаждением, отличающееся тем, что, с целью повышения качества слитков, средство передачи вибрации расплаву выполнено в виде плавающего виброоргана из тугоплавкого материала с выступающим над зеркалом металла опорным торцом, соединенным непосредственно с пневматическим вибровозбудителем.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пневматический вибровозбудитель выполнен в виде манжеты-клапана, при этом манжета-клапан выполнен из упругого теплостойкого материала, преимущественно из жаропрочной стали.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что плавающий виброорган выполнен с поверхностями направленного воздействия на жидкий металла в виде выступов, расположенных в одном направлении.

1. Устройство для вибрационной обработки расплавов, включающее пневматический вибровозбудитель, средства передачи вибрации расплаву, в том числе с дополнительным охлаждением, отличающееся тем, что, с целью повышения качества слитков, средство передачи вибрации расплаву выполнено в виде плавающего виброоргана из тугоплавкого материала с выступающим над зеркалом металла опорным торцом, соединенным непосредственно с пневматическим вибровозбудителем. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пневматический вибровозбудитель выполнен в виде манжеты-клапана, при этом манжета-клапан выполнен из упругого теплостойкого материала, преимущественно из жаропрочной стали. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что плавающий виброорган выполнен с поверхностями направленного воздействия на жидкий металла в виде выступов, расположенных в одном направлении.