Фильтр для очистки жидкого металла от неметаллических включений Советский патент 1992 года по МПК B22C9/08 

Изобретение относится к металлургии, в частности к устройствам для механической очистки жидкого металла в литейном производстве, например чугуна, от неметаллических включений..

Цель изобретения - снижение наружныж внутренних дефектов в металлических отливках за счет более полного извлечения неметаллических включений в жидком металле и снижения CTeneHvi турбулентности .фильтруемого жидкого металла.

Фильтр изготавливают следующим образом.

Матрицы из пенополиуретана пропитывают суспензией керамического порошка. Полученную заготовку подвергают сушке и, последующему нагреву в восстановительной среде с целью удаления органических соединений и спекания.

На фиг. 1 представлен фильтр, общий вид: на фиг. 2 - фильтр с наклонной входной торцовой плоскостью; на фиг. 3 - фильтр с косыми срезами: на фиг. 4 - фильтр с конической верхней частью в двух проекциях: на фиг. 5 - структура пентагондодекаэдрических ячеек материала фильтра; на фиг. 6 схема расположения фильтра в литниковой системе; на фиг. 7 - графическая зависимость гидравлического сопротивления Д Р потока от его скорости (кривая 1 соответствует предлагаемой конструкции фильтра с эквивалентным диаметром пор 1.8 мм. а кривая 2 - известной); на фиг. 8 - зависимость степени турбулентности потока Ти от критерия Рейнольдса Я/ для предлагаемых

фильтров при различной величине эквивалентного диаметра пор (кривая 1 для da 0,4 мм, кривая 2 для бэ 0,9 мм, кривая 3 для ds 1,8 мм); на фиг. 9 - график для сравнения степени турбулентности потока через предлагаемый (кривые 1-3) и известный (кривая 4) фильтры. На фиг. 8

Re (UD)/ V ,

где D - характерный линейный размер потoкaJ диaмeтp фильтра):

У - средняя скорость потока:

U - среднее квадратичное отклонение от средней скорости потока:

V - кинематическая вязкость жидкости.,.

Фильтр представляет собой цилиндрическое пористое тело 1 (фиг. 1), образованное объемными поровыми ячейками, расположенными в несколько слоев, в котором сообщающиеся между собой пентагондодекаэдрические ячейки фильтра имеют изотропную пористую структуру.

Фильтр может быть также выполнен с наклонной входной торцовой плоскостью 2 по отнощению к горизонтальной плоскости (фиг. 2), с двумя косыми срезами во входной части 3 (фиг. 3) или в виде конуса во входной части 4 фильтра (фиг. 4).

Поровые ячейки 5 фильтра (фиг. 5) выполнены в виде сообщающихся между собой пемтагондодекаэдров, образованных стенками 6 толщиной б.

Фильтр работает следующим образом.

Ф11льтр, выполненный в виде проницаемого огнеупорного материала, имеющего пористую структуру, образованную объемными поровыми ячейками 5 (фиг. 5), расположенными в несколько слоев, поровые ячейки которого выполнены в виде сообщающихся между собой пентагондодекаэдров, устанавливают на пути потока металла в литниковой системе (фиг. 6).

Металл, заливаемый в стояк 8. попадает в верхний металлоприемник 9 и фильтруется предлагаемым фильтром 7. Очищенный металл попадает в нижний металлоприемник 10 и питатели 11. Движение потока очищаемого жидкого металла показано на фиг. 6 стрелками.

В процессе фильтрации металла через поровые ячейки 5, образованные стенками 6 (фиг.5) и имеющие Форму пентагондодекаэдров, в этих ячейках происходит прилипание неметаллических включений к

материалу фильтра. Опыты показывают, что внутри фильтра задерживаются частицы размером до 1-2 мм. Более крупные неметаллические частицы задерживаются на

входе во входных порах фильтра.

Расположение входной торцовой плоскости фильтра (фиг. 2-4) по отношению к горизонтальной плоскости под углом обеспечивает самоочищение фильтра от крупных неметаллических частиц и увеличивает

его пропускную способность на 32-41% в

зависимости от конструкции, угла наклона

входной плоскости фильтра и формы частиц.

Прёдлагаемь1й фильтр благодаря пентагондодекаэдрйческой форме его пор позволяет ламинизировать протекающий через него поток жидкого металла. В сопоставимых условиях (при идентичных числах Re) Л Р в сравнении с известным фильтром снижается на 220-300 %, а степень турбулентности потока. - в 2-2.8 раза (фиг. 79). Формул.а изобретения

1.Фильтр для очистки жидкого металла от неметаллических включений, выполненный в виде тела вращения из проницаемого материала, имеющего пористую структуру. образованную объемными поровыми ячейками, о тличающийся тем. что, с целью снижения наружных и внутренних дефектов

в металлических отливках за счет более полного извлечения неметаллических включений в жидком металле и снижения степени турбулентности Потока фильтруемого жидкого металла, поровые ячейки фильтра выполнены в виде сообщающихся между собой пентагондодекаэдров. образующих изотропную структуру, в которой величина отношения эквивалентного диаметра поровых пентагондодеказдрических ячеек к толщине стенок пор находится в пределах 3-20. а высота фильтра составляет 8-32 эквивалентных диаметров пор.

2.Фильтр по п. 1. о т л и ч а ю щ и и с я тем, что входная торцовая плоскость фильтра выполнена наклонной с углом наклона к горизонтальной плоскости 3-30.

.3. Фильтр попп. 1и2.отличаю щий с я тем, что наклонная поверхность выполнена двускатной с углом между ними 150175°.

4. Фильтр по пп. 1 и 2. о тл и ч а ю щ ии с я тем. что наклонная поверхность выполнена кони.ческой с углом при вершине 150175.

5. Фильтр по ti. 1, о т л и ч а ю щ и и с я

тем. что его входная торцовая плоскость и выходная торцовая ппоскость пэраллель;-ь.

Фиг./

Изобретение относится к металлургии, в частности к устройствам для механической очистки жидкого металла в литейном производстве, например чугуна,от неметаллических включений. Целью изобретения ябляется снижение наружных и внутренних дефектов путем более полного извлечения неметаллических включений в жидком металле и снижения степени турбулентности потока фильтруемого жидкого металла. Фильтр выполнен из проницаемого материала, имеющего пористую структуру, образованную объёмными перовыми ячейками„ расположенными в несколькослоев. Поровые ячейки фильтра выполнены в виде сообщающихся между собой пентагондодэкаэдров. образующих изютропную структуру, в которой величина отношения эквивалентного диаметра поровых пентагондодекаэдриче- ских ячеек фильтра к толщине стенок пор равна 3-20. Степень турбулентности потока снижается в 2-2.8 раза, что позволяет получать более качественные отливки. 4 з.п. ф-лы. 9 ил.^

Фиг, 2

ФигЛ

Фиг.З

fodc./ffin

Ле

J/d -fO

lujo

5iO 0

Ae

Фаа-3