Установка МАХИД для получения слитков из композитных материалов Советский патент 1986 года по МПК B22D27/02 

Изобретение относится к металлургии, к получению слитков из композитных материалов - несмешивающихаи между собой металлов в условиях компенсации действия сил тяжести электромагнитными силами,

К таким материалам, например, относятся композиции на основе систем с широкой областью расслаивания в жидком состоянии: алюминий - свинец, цинк - свинец и ряд других, которые находят применение в качестве антифрикционных сплавав, в электротехнике, полупроводниковой технике и т.д.

Известна установка непрерывной разливки горизонтального типа для реализации, состоящая из обогреваемой емкости для приготовления распла ва исходных компонентов, состыкованной с кристаллизатором, и средств для создания электромагнитного поля, возбуждающего в металлическом расплаве силы, приводящие к обезвешиванию компонентов расплава относительно друг друга, причем упомянутое средство создания электромагнитного поля состоит из электромагнита, между полюсами которого размещен кристаллизатор, при этом вектор индукпии магнитного поля направлен поперек направления движения слитка и электродов, контактирующих со слитком так, чтобы обеспечить протекание электрического тока вдоль оси кристаллизатора СП.

Недостатком данной установки является сложность получения однород-а кого распределения индукции магнитного -поля в . большом зазоре электромагнита, вследствие чего габариты установки вьфастают до размеров, затрудняющих сопряжение устройства с существующими технологическими линиями,, например с линиями изготовления вкладьппей подшипников скольжения из антифрикционных сплавов.

Целью изобретения является уменьшение габаритов установки и повьш1ение качества слитков.

Поставленная цель достигается за счет того, что в устройстве для полу чения слитков из композитных материалов , содержащем емкость с нагревателем, кристаллизатор, состыкованный с емкостью, и средства для создания электромагнитного поля, последние . содержат заключенный в ферромагнитный экран соленоид, расположенный коаксиально кристаллизатору, при

этом вертикальные стенки кристалли- вьшолнены из проводящего материала и являются электродами, а горизонтальные стенки являются

изоляторами или выполнены из плохопроводящего материала,

На фиг, 1 изображена схема установки для получения слитков из композитных материалов, продольный разрез; на фиг, 2 - сечение А-А и фиг, 1,

Установка состоит из емкости 1 для приготовления расплава из компо- нентов сплава, обогреваемой индукционными токами, созданными индуктором 2, Емкость 1 состыкована через стопор 3 с кристаллизатором 4, коаксиально кристаллизатору 4, охватывая его расположен соленоид 5, выполнен0 нЬ1й из водоохлаждаемой медной трубки. Соленоид 5 охвачен снаружи замкнутым ферромагнитным экраном 6, Слиток 7, выходящий из кристаллизатора 4, охлаждается водой из концентрически

5 расположенных сопл 8 и поступает в тянущие валки 9, Вертикальные стенки 10 кристаллизатора 4 выполнены из меди и подключены к источнику элект рического тока (на чертежах не показан). Горизонтальные стенки 11 кристаллизатора 4 выполнены из графита и состыкованы с медными вертикальными стенками 10 через электроизолирующий слой 12,

5 Для запуска установки в работу в емкость 1 запивают расплав требуемых компонентов сплава и нагревают его . до температуры образования однородного раствора, т,е, до температуры, превьшзающей критическую по диаграмме состояния. По достижении однородного состава расплава, чему способствуют перемешивающие течения металла в емкости 1 от индуктора 2, открывается стопор 3 и расплав поступает в кристаллизатор 4, Одновременно подается напряжение на электропроврдящие стен-ки 10 и на катушку соленоида 5, При этом направления вектора индукции магнитного поля и вектора плотности тока, а также их величины выбираются такими, чтобы в расплаве обеспечивались условия безразличного равновесия компонентов сплава, т,е, сумма

5 плотностей объемных сил ,(силы тяжестк Р и электромагнитной сшты р j X В) в каладом из компонентов была одинаковой:

39

P,g + JiB /гр, JaB, где p к плотности компонентов; , - плотности тока в

каждом из компонентов; g - ускорение свободного падения;

ё, Е электропроводности компонентов;

Е напряженность электрического поля в распла- ве.

На фиг. 2 показаны направления векторов 3, В, fg , при этом направление векторов j или В и, следовательно, fe при необходимости может меняться на противоположные, В результате предотвращается процесс грави тационного разделения компонентов, обеспечивается равномерное распреде-

194

лепие дисперсной фазы в расплаве, чт обуславливает получение слитка однородной структуры.

При данном техническом решении существенно уменьшаются габариты устройства, что позволяет более успешно сопрягать его с существующими техно-: логическими линиями, при этом благодаря большей однородности магнитного поля соленоида по сравнению с полем в зазоре электромагнита улучшается качество (повьштается однородность структуры) композитного материала,

МАХИД - это словесный товарный знак, зарегистрированный на имя Института физики АН Латвийской ССР. На основании изложенного просим присвоить рассматриваемому изобретению специальное название МАХИД.

1. Установка для получения слитков из композитных материалов, содержащая емкость, оборудованную нагревателем, кристаллизатор, состыкованный с емкостью, и средства для создания электромагнитного поля. -Г -ЦЛ отличающаяся тем, что, с целью уменьшения габаритов установки и повышения качества слитка, средства для создания электромагнитного поля выполнены из заключенного в ферромагнитный экран соленоида, располб- женного коаксиально кристаллизатору, при этом вертикальные стенки кристаллизатора выполнены из проводящего материала, а горизонтальные стенки - из диэлектрика или из слабопроводя- щего материала. 2. Установка по п, 1, о т л и - чающаяся тем , что вертикаль- g 9 ные стенки кристаллизатора выполнены (Л из графита. :o 4; ( : QD .,.Л, . } / 7 boooooboo -r--ir ®/-j i/g

/

//

Фиг.2