Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано д; я непрерывной разливки расплава в пол- ухидком состоянии.
Целью изобретения является повышение эффективности процесса и сокращение HI производительных потерь сплава.
На фиг.1 изображена печь в разрезе; на фиг.2 - то же в наклонном положении.
Печь 1 предназначена для разливки сплава 2 в полужидком состоянии. например лег- Kkx сплавов, через статический смеситель 3 в зиде цилиндрической трубы. Печь, выложенная изнутри огнеупорной футеровкой (н показана), содержит корпус 4, в основа- Hi/ и которого выполнены огнеупорная моно- лктная футеровка.5 и разливочное отверстие 6, соединенное с помощью герметичного уплотнения со статическим смесите IBM 3, прикрепленным к корпусу 4 сразу ж« под разливочным отверстием 6. Огнеупорная монолитная футеровка 5 и разли- вомное отаерстие-б образуют нижнюю часть пе,чи 1. В корпусе 4 имеется камера 7, образующая 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 а 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 из печи 1, проходя через разливочное отверстие б, а из него через статический смеситель 3, жестко соединенный с ним. Барометрическая колонна 10 всегда находится, даже, когда печь 1 наклонена, в жидкой ванне 11, а поэтому после наклона печь е огнеупорной монолитной футеровкой, заполненная жидким сплавом 2, герметизируел
с
00
W
00
о
ю ю
со
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 16, 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 герметично 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
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 из смесителя 3, вдоль которого сплав 2 испытывает охлаждение) в таких условиях, при
0 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
5 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 ис0 пользования 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 гид5 родинамические условия сплава 2 вместе со смесителем 3 являются стационарными, т.е. как только прекращается первоначальная неустановившаяся разливка.
По достижении стационарных условий
0 скорость потока сплава 2, покидающего печь через смеситель 3, уравновешивается равным потоком нового жидкрго сплава 2, который подается внутрь находящейся под давлением печи, не снижая при этом давле5 ния 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
0 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 преодо5 леть 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 инертно0 го 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 Р. Подача нового сплава 2 через воронку 15 приводит к увеличению высоты столба жидкости, находящейся в барометрической колонне 10, с образованием
HJanopa столба 20, имеющего такую высоту, которая позволяет части сплава, содержащегося в колонне 10, опускаться внутрь печи таким образом, чтобы поддержать постоянным количество сплава 2, образующего жидкую ванну 11. Поскольку последняя имеет значительно большую поверхность, чем сечение колонны 10, то едение нового жидкого сплава 2 происходят без изменения стационарных условий сплава 2, выходящего из разливочного от- рстия 6. При составлении уравнения Бер- ли для сплава 2 в основании колонны 10 ;но, что составляющая энергетической орости в этой точке равна нулю.С целью мпенсации отвода тепла, которое может леть место в колонне 10 и тем самым обес- зчить поддержание сплава 2, находящего- в ней, в жидком состоянии даже в течение носительно длительного периода време- л, часть колонны 10, находящаяся снаружи ;чи, т.е. труба 14, нагревается с помощью тротивления 16 в течение всего периода рлзливки, часть колонны 10, т.е. труба 13, находящаяся внутри печи, не требует соответствующего нагреоа, поскольку она нагревается за счет радиации от нагревательных средств, находящихся внутри печи.
Величина давления Р выбирается такой, чтобы сплав 2 проходил через статический смеситель 3 в строго ламинарном режиме с тем, чтобы последний работал правильно.
Преимущества изобретения очевидны. Благодаря печи которая проста в работе и уп равлении и имеет экономичную конструкцию, процесс разливки, который в соответствии с существующим уровнем техники мог осуществляться только периодически, может производиться непрерывно без потерь благоприятных микроструктурных характеру стик материала, подвергающегося обработке в смесителе. Возможность осуществлять непрерывную разливку, которая может продолжаться в течение несколь- Kkx часов, сводит до минимума или полностью устраняет необходимость обслуживания смесителя, который в любом слу- чаэ подвергается неизбежному износу, а поэтому должен заменяться после определенного числа разливок.
| Формула изобретения | 1. Способ непрерывной разливки металлического сплава в полужидком состоянии, включающий подачу металла в печь, охлаждение его до выделения твердой фазы, после чего сплав пропускают через статический смеситель до получения на выходе
вр
менно устойчивой суспензии, отличающийся 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,
0 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 5 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 0 печи.
3. Способ по п.1,отличающийся тем, что подачу металла в статический смеситель осуществляют наклоном печи до установления гидравлической связи 5 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 ме0 таллического сплава в пстужидком состоянии, содержащая футерованные крышку и корпус с ванной металла и статический смеситель, герметично соединенный с выходным отверстием печи, отличаю щаяся
5 тем, что, с целью повышения эффективности процесса и сокращения непроизводительных потерь сплава, она снабжена барометрической колонной и средством подачи газа в печь, барометрическая колонна установ0 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 под5 ачи газа расположено на монолитной футеровкой печи.
5. Печь по п.4, отличающаяся тем, что она установлена с возможностью поворота на,угол, обеспечивающий перетекание 0 ванны металла самотеком до выходного отверстия печи и постоянное погружение нижнего конца барометрической колонны в ванну металла.
6. Печь по п.4, отличающаяся тем, 5 что средство подачи газа выполнено в виде по меньшей мере одной трубки, установленной в крышке печи.
7. Печь по п.4, отличающаяся тем, что барометрическая колонна выполнена в виде двух труб, герметично соединенных
торцами посредством фланцевого соединения, нижняя из которых расположена внутри печи, выполнена из графита и пропущена
через крышку печи и закреплена на ней снаружи, а верхняя труба имеет средства ее нагрева.
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. .
4 Ј рие. 1
Редактор Т.Ходакова
Составитель Е.Хлудов Техред М.Моргентал
19
г
1Z
cpue.Z.
Корректор М.Керец ман
