УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИБРОИМПУЛЬСНОЙ ОБРАБОТКИ РАСПЛАВЛЕННОГО МЕТАЛЛА Советский патент 1995 года по МПК B22D27/08 

Изобретение относится к устройствам для виброимпульсной обработки жидкого металла и может быть использовано в черной и цветной металлургии при разливке металла.

Известно устройство для виброимпульсной обработки жидкого металла, состоящее из ультразвукового вибратора, источника питания и вспомогательного оборудования.

Однако для больших масс металла это устройство неприемлемо, так как им невозможно обеспечить высокую интенсивность процесса кристаллизации из-за небольшой мощности.

Известно также устройство для виброимпульсной обработки расплава, состоящее из источника колебаний, выполненного в виде коаксиальной системы электродов направленного действия, заключенных в камеру с прокачиваемой жидкостью, излучателя, вводимого, например, в расплав промежуточного объема. Устройство содержит камеру, в которой сторона, противоположная система электродов, имеет жесткую полусферическую форму и служит излучателем.

При работе лучше вибрирует цилиндрическая часть камеры, чем полусферическая, что приводит к большим потерям мощности излучателям, получению малой амплитуды колебаний и, следовательно, к снижению производительности процесса. В камере-излучателе находится коаксиальная система электродов, изготовить ее малого диаметра невозможно, а большая площадь соприкосновения холодного излучателя с жидким металлом приводит к замораживанию верхних слоев металла, т. е. к браку слитка. Кроме того, известная конструкция не позволяет обрабатывать металл в изложницах с узким верхним отверстием. Через устройство прокачивается жидкость с высоким электрическим сопротивлением (например, дистиллированная вода), служащая для создания в ней высоковольтного разряда и для охлаждения, что предотвращает устройство от расплавления. Такая система охлаждения не дает возможности применять для излучателя охладителя с низким электрическим сопротивлением и высокой теплоемкостью, а также регулировать их расход. Сложная конструкция камеры приводит к трудностям изготовления, при вмерзании излучателя в слиток приходится выбрасывать всю камеру.

Цель изобретения - увеличение производительности и эффективности процесса виброимпульсной обработки.

Эта цель достигается тем, что разрядная камера в предлагаемом устройстве со стороны рабочего торца снабжена мембраной с центральным выступом, а излучатель выполнен в виде U-образной трубки, закрепленной в перегибе двух ее концов на центральном выступе мембраны и связанной с дополнительной системой прокачки жидкости.

На чертеже изображено описываемое устройство, разрез.

Устройство состоит из источника упругих колебаний, выполненного в виде коаксиальной системы электродов направленного действия, в торце отрицательного электрода 1 которой, образуя разрядную камеру, встроена мембрана 2 со съемно закрепленным на ее центральном выступе 3 излучателем 4. Излучатель 4 выполнен в виде изогнутой U-образной трубки, связанной с дополнительной (независимой) системой прокачки жидкости. В противоположном мембране 2 торце камеры, образованной отрицательным электродом 1, закреплен хвостовик 5, по оси которого встроен положительный электрод 6. Электроды 1 и 6 соединены с генератором 7 импульсных токов. Камера-электрод 1 заполнена прокачиваемой жидкостью 8. Излучатель 4 помещен в расплавленный металл 9 в изложнице 10.

Устройство работает следующим образом. В расплавленный металл 9 опускают излучатель 4, по которому прокачивают охлаждающую жидкость. Затем от генератора 7 импульсных токов по внешней электрической цепи подается напряжение на систему электродов 1 и 6. Между положительным электродом 6 и мембраной 2 происходит высоковольтный пробой в жидкости 8, в результате которого образуются мощные ударные волны и скоростные потоки жидкости 8. Ударные волны и скоростные потоки жидкости 8, воздействуя на упругую мембрану 2, заставляют ее вибрировать. Эти колебания с помощью излучателя 4 передаются в расплавленный металл 9, где они, распространяясь, способствуют перемешиванию металла, выделению из него газов, неметаллических включений, измельчению макро- и микроструктуры, что улучшает качество металла в 1,3-1,5 раза. Упругая мембрана позволяет получать большие колебания, чем жесткий полусферический излучатель, а также уменьшать потери мощности излучателя, что дает возможность обрабатывать большие массы жидкого металла, то есть повышать производительность процесса в 1,2-1,6 раза. Съемно закрепленный излучатель с автономной регулируемой системой охлаждения позволяет обрабатывать металл с любой температурой плавления, регулируя температуру охлаждения излучателя и применяя различные охладители. Излучатель можно выполнить малого диаметра, что дает возможность обрабатывать металл в изложницах с узким входным отверстием, а малая площадь соприкосновения излучателя с жидким металлом исключает замораживание металла, уменьшает брак слитка. Простота конструкции дает возможность снизить затраты на ее изготовления, а также повысить надежность в эксплуатации. При выходе из строя излучателя меняется только съемная трубка, а не вся камера-излучатель, как в известном устройстве.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИБРОИМПУЛЬСНОЙ ОБРАБОТКИ РАСПЛАВЛЕННОГО МЕТАЛЛА, содержащее источник упругих колебаний, выполненный в виде разрядной камеры, образуемой отрицательным электродом и размещенным коаксиально в его цилиндрической полости положительным электродом, и излучатель, при этом разрядная камера сообщена с системой прокачки жидкости, отличающееся тем, что, с целью увеличения производительности и эффективности процесса виброимпульсной обработки, разрядная камера со стороны рабочего торца снабжена мембраной с центральным выступом, а излучатель выполнен в виде U-образной трубки, закрепленной в перегибе двух ее концов на центральном выступе мембраны и связанной с дополнительной системой прокачки жидкости.