Устройство перекачки металлов Советский патент 1981 года по МПК B22D39/00 C22B26/22 

I.:

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к устройству систем для перекачки расплавленных металлов при помощи сифонов или маг- 1штогидродинамических насосов, Ъред назначенных для использования при раз.ливке цйетных металлов, например магния, в изложницы конвейеров.

Известны устройства длр перекачки расплавленньгх металлов при помощи сифонов или магнитогидродинамических насосовJкоторые содержат всасывающую и выливную ветви трубопровод либо Ьбразуйпрх сифон в случае использования потёшщальной энергии положения в поле рил тяжестИуЛибо подключаемых к входному и выходному патрубкам магштлпвд родинамического насоса в случае использования электроэнергии Dl.

Однако для запуска устройств Н обходимо предварительное заполнение трубопровода транспортируемым металлом при помощи дополнительных средств Например, для запуска устройства с

магнитогидродинамическим насосом его необходимо погрузить в расплавленный йеталл на некоторую глубину от поверхности.

Известны устройства, в которых для предварительного заполне1гая тру бопровода транспор.тируемым металдом к свободному торцу сливной ветви подсоединяют вакууммагистраль 2,

Однако данные устройства неудобны в эксплуатации. Кроме того, погруженные в расплавленный металл ttatim.тoгидpo щнa a чecкиe насосы конструктивно сложнее насосов, активная зона которых расположена выше уровня металлов.

Однако создание в трубопроводе вакуума путем подключения к внешней ваку5га магистрали требует наличия свободного торца на сливной ветви трубопровода и применения специальных и заглушек, усложняющих трубопровод, Известно также, устройство для перекачки металлов из ванны металлур гического агрегата (в частности, для перекачки алюминия), содержащее всасывающую и сливную ветвь трубопровода и магистраль сжатого газа, причем всасывающая и выливная ветви сифона соединены коробкой, в которой, с целью создания вакуума, помещен эжекто работающий, например, на сжатом инер ном газе. Заполнение сифона расплавленным металлом осзгществляется посре ством кратковременного впуска сжатог газа в сопло эжекторной части от внешнего источника. После прекращени подачи сжатого газа устройство работает как обычньй сифон. Прекращение действия сифона достигается посредст вом сообщения сопла эжекторной части с атмосферой через специальный кла- пан. Наличие положительного И1Ю атмосферного давления в конце выливной ветви сифона при одновременном образовании вакуума во всасывающей ветви позволяет избежать применения временных разъемов и заглушек на выливной ветви, иметь ее торец свободным в момент запуска сифона и, следовательно, значительно упрощает эксплуатацию установки 3j. Недостатки известного устройства заключаются в следукщем, }, Расплавленный магний при температурах, близких к температуре плавления, в силу своих природных свойств имеет объемное теплосодержание, сзтцественно меньшее теплосодержания расплавленного алюминия. Так, отношение теплоемкостей единицы объема алюминия и магния при температуре, близкой к температуре плавления (жидкая фаза), составляет 13,5 а соответственное отношение скрытых теплот плавления - 1,7, Существенно перегревать магний перед разливкой для увеличения его теплосодержания нельзя по технологическим соображениям. Поэтому транспортирзпощий трубопровод перед заполнением металлом необходимо предварительно прогревать до температуры, близкой-к температуре плавления магния, Наиболее просто прогрев осуществляется пропусканием электрического тока непосредственно через транспортирующий трубопровод. Дпя такого прогрева всех точек трубопровода сопротивление его по длине должно быть равномерным. Места .с зауженшлм сечением оказываются перегретыми, а с увеличенным сечением - холодными. Наличие эжектора на трубопроводе конструктивно в отдельных точках увеличивает или уменьшает сечение трубопровода, 2. При транспортировке расплавленного первичного магния на внутренней поверхности трубы выпадает твердая фаза из его примесей. Поэтому форма трубопровода должна быть предельно простой (лучше, если это стандартная изогнутая труба) с целью удешевления. Наличие эжектора, встроенного в тракт, удорожает стоимость транспортирующего трубопровода и делает его применение нерентабельным при частой смене. Цель изобретения - упрощение формы транспортирующего тракта и его удешевление при сохранении достоинств прототипа. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для перекачки расплавленного металла сифоном или магнитогидродинамическим насосом, содержащем всасывакмцую и вьшивную ветви трубопровода и магистраль сжатого газа, в ванну установлена погрз жная емкость, соединенная перекрьшаемой магистралью с магистралью сжатого газа, которая дополнительно снабжена емкостью дозированной подачи газа, а соосно с входным отверстием всасывакицей ветви и с регулируемым зазором относительно его контура установлено сопло, соединенное трубопроводом с погрзшной емкостью. Кроме того, всасывакнцая ветвь трубопровода может быть выполнена подвижной относительно сопла, С целью упрощения регулирования параметров запуска, источник дозированной подачи сжатого газа выполнен в виде емкости с регулируемым количеством сжатого газа. Это позволяет избежать применения вакуумирования трубопровода для его заполнения металлом при запуске устройства, .осуществлять запуск импульсным впрыскиванием металла в трубопровод из погруженной в металл емкоети через сопло, направленное во входное отверстие всасывающей ветви, путем вьщавливания дозированной порцией сжатого газа. При этом входное отверстие всасывающей ветви в комбинации с направленным в него соплом обладает свойствами инжекционного струйного насоса, то есть нагнетание 58 металла в трубопровод при запуске осуществляется и за счет расхода струи из сопла и за счет захвата металла из окружающей ванны. В результ те удается предельно упростить форму транспортирующего трубопровода до стандартной трубы без расширений, сужений, временных разъемов и заглушек и удешевить ее стоимость. Улучшению условий эксплуатации способствует возможность регулирования параметров процесса благодаря подвижности всасьшающейветви относительно нагнетающего сопла и возможность регулирования количества газа в емкост источника его дозированной подачи. Регулирование зазора Между наружной поверхностью сопла и контуром входного отверстия во всасьшающую ветвь позволяет регулировать расход металла в процессе перекачки от номинального значения до нулевого. На чертеже изображено предлагаемое устройство, общий вид. Устройство имеет всасьш.акицую I и сливнук 2 ветви транспортирукшего металл трубопровода 3, который закреплен в обойме 4. Обойма 4 скреплена со штоком 5, установленным в направляющих 6 с возможностью смещения по вертикали. Перемещение щтока 5 с обоймой 4 и трубопроводом 3 по верти кали осуществляется специальным приводом с пульта управления (не показан) . Всасьюаницая ветвь 1 опущена в ванну 7 с расплавленным металлом. В ванну 7 опущена емкость 8, закрепленная при помощи тяги 9 на основании 10 неподвижно и таким образом, что сопло 11, связанное трубой 12 с емкостью 8, соосно входному отверс тию всасывающей ветви 1. Зазор между наружной поверхностью сопла 11 и кон туром входного отверстия всасывающей ветви 1 регулируется за счет перемещения трубопровода 3 по вертикали. Емкость 8 магистралью 13 с вентилем 14 сообщена с емкостью 15 источника дозированной подачи сжатого газа. Внутренняя полость емкости 8 может быть сообщена при помощи вентиля 16 с полостью (не показано) , давление в которой равно атмосферному, а сред инертная. По специальной магистрали (не показана) через вентиль 17 емкость 15 может быть заправлена сжатым инертным газом. Трубопровод 3 на участке между всасывакицей ветвью 1 и сливной ветвью 2 может проходить сквозь активную зону магнитогидродинамического насоса. Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии трубопровод 3 во всасывающей ветви 1 заполнен жидким металлом до уровня верхнего зеркала в ванне 7; вентиль 14 закрыт, вентиль 16 открыт, емкость 8 заполнена жидким металлом через отверстие в сопле И; емкость 15 через вентиль 17 заправлена сжатым инертным газом до некоторого давления, вентиль 17 закрыт. Для заполнения трубопровода 3 металлом закрывают вентиль 16 и открывают вентиль 14. Сжатый газ по магистрали 13 поступает из емкости 15 в емкость 8 и создает в ней некоторое гидростатическое давление, под действием которого во входное отверстие всасьшанщей ветви 1 направляется струя жидкого металла. Под действием кинетической энергии этой струи через зазор в трубопровод 3 подсасывается металл из ванны 7. Процесс заполнения трубопровода 3 металлом определяется исходным давлением сжатого гаэа в емкости 15, подъемом температуры газа эа счет тепла металла ванны 7, соотношением объемов емкостей 8 и трубопровода 3, соотношением площадей зеркала йеталла в емкости 8, проходного сечения кольцевого за-, зора. Процесс расчитывается таким образом, что к моменту, когда уровень металла в сливной ветви 2 опускается ниже уровня металла в ванне 7, гидростатическое давлением в емкости 8 падает до атмосферного, а зеркало металла в емкости 8 еще находится выше входного отверстия трубы 12. После этого процесс вылета струи из сопла 11 прекращается, а сифон начинает работать автоматически. Для регулирования расхода через сифон изменяют значение зазора перемещением трубопровода 3 по вертикали. Для облегчения запуска сифона, возможно также уменьшение зазора ниже номинального значения. Прекращение действия сифона выполняется изменением значения зазора до минимума путем опускания трубопровода 3 в упор на нарзпкную поверхность сопла 1 1 . Поскольку трубопровод 3 (сифон) постепенно зарастает твердой фазой, выпадакмцей из протекающего металла. 7 например магния, то его периодичес-г ки заменяют подъемом вверх, освободив от закрепления в обойме 4. Перед запуском трубопровод 3 предварительно прогревают до тeмпepдтypы превьппанщей температуру кристаллизации транспортируемого металла, пропусканием через него электрического тока (oiBHHOBKa не показана). Каналы в сопле 11 и -трубе 12, стенки емкости 8, канал в магистрали 13 зарастают твердой фазой знаадтельн медленнее, так как расход через эти элементы существует малое время и попадание в йих новых порций примесей определяется только скоростью диффузии. Если диаметр трубопровода 3 илбира ют х некоторым превышением номинального з наче1шя, а зазором корректируют расходчерез сифон по мере его зараст ния, то можно продлить ресурс исполы зования сифона между заменам.. Для защиты емкости 8, емкости 15 и магистрали 13 от повышения давления сверх ДОПУС1ИМОГО под вхшянием случайных факторов, например попадания влаги, рекомендуется использовать стандартные влагопоглотители и предох ранительвые клапаны. В предлагаемом устройстве предельн упрощена форма трубогфовода 3, котограя ;не iiMeeT 1шкаких з пиреянй, сужений, временных разъемов или заглу- |кек« topeu сливной ветви 2 свободен. се это облегчает усуювия эксхшуатации устройства, снижает стоимость сменной части и позволяет применить контактный подогрев сифона перёд запуском пропусканием через него электрического тока. . Формула изобретения 1. Устройсство для перекачки металлов из ванны металлургического агрегата, содержащее всасьгааилцую и сливную ветвь трубопровода и магистраль сжатого газа, о т ли ч а ю щ е ее я тем, что, с целью снижения стоимости и улучшения условий эксплуатации устройства, в ванну установлена погружная емкость, соединенная перекрываемой магистралью с магистралью сжатого газа, которая дополнительно снабжена емкостью дозированной подачи газа, а соосно с входном отверстием всасывающей ветви и с рёгулируелым зазором от носительно его контура установлено сопло, соединенное трубощ овод;ом с погружной емкостью. 2. Устройство по п.Ij, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что всасывающая ветвь трубопровода выполнена по даижной относительно сопла. Источники информахщи, принятые во внимание при экспертизе 1.РЖ Металлругия, 1979,2. 2.Вяткин И. П. и др. Рафинирование и литье первичного магния. М., Металлургия, с.120. 3.Авторское свидетельство СССР № 79324, кл. В 22 D 35/04, 1947.