устройство для регулирования расхода жидкого металла

Формула изобретения

1. Устройство для регулирования расхода жидкого металла, содержащее емкость, в корпусе которой закреплен расходный патрубок с задвижкой, и сообщенную с газовым пространством емкости подвижную трубку с запорным элементом, нижний срез которой заглублен под уровень жидкости, отличающееся тем, что подвижная трубка коаксиально установлена в патрубке, закрепленном в корпусе емкости, при этом нижний срез трубки расположен выше нижнего среза патрубка, а кольцевое пространство между подвижной трубкой и патрубком сообщено с источником инертного газа, причем газовое пространство емкости сообщено с вакуумным насосом, а также через кольцевое пространство между патрубком и подвижной трубкой с источником инертного газа.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что площадь поперечного сечения патрубка составляет не более 1/3 поперечного сечения емкости.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области металлургии, в частности к устройствам для регулирования расхода жидкого металла при непрерывном литье изделий на установках с формующими разливочными насадками.

Из предшествующего уровня техники известно устройство для регулирования расхода жидкого металла при непрерывном литье, содержащее соединенную с вакуумным насосом емкость с формующей насадкой. Регулирующая система устройства выполнена в виде каналов для подачи нейтрального газа, торцы которых установлены на различных уровнях, при этом один из них расположен на уровне нижнего торца формующей насадки. Это создает условия для уравновешивания статического давления жидкого металла и вытягивания слитка из насадки со скоростью, при которой кристаллизация металла начинается после его выхода из насадки в жидком теплоносителе (см. SU, авторское свидетельство 290784, кл. В 22 D 11/00, 1971).

За счет регулирования расхода жидкого металла устройство позволяет непрерывно отливать изделия разнообразной формы.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для регулирования расхода жидкого металла, содержащее емкость с нагревателем, состыкованную с днищем, газовое пространство которой соединено с вакуумным насосом, а в днище установлен расходный патрубок с формующей насадкой (см. SU, авторское свидетельство 1833242, кл. В 22 D 11/00, 1993).

Истечение расплава из емкости регулируется заданным суммарным давлением газа и жидкого расплава, которое поддерживается посредством регулятора давления газа, установленного в емкости. Устройство позволяет стабильно регулировать расход расплава через патрубок и стабилизировать за счет этого процесс вытягивания непрерывной заготовки, например, проволоки.

К общим недостаткам известных устройств относятся сложность процесса регулирования расхода жидкого металла через расходный патрубок, при этом надежность известных устройств невысока из-за наличия в емкости с жидким металлом различных приспособлений.

Задачей изобретения является повышение надежности и точности регулирования расхода жидкого металла.

Решение указанной технической задачи легло в основу изобретения.

Технический результат от использования изобретения заключается в повышении надежности и точности регулирования расхода жидкого металла при одновременном упрощении устройства, что повышает качество отливаемых изделий.

Для достижения указанного технического результата в устройстве для регулирования расхода жидкого металла, содержащем емкость, в корпусе которой закреплен расходный патрубок с задвижкой и сообщенную с газовым пространством емкости подвижную трубку с запорным элементом, нижний срез которой заглублен под уровень жидкости, согласно изобретению, подвижная трубка коаксиально установлена в патрубке, закрепленном в корпусе емкости, при этом нижний срез трубки расположен выше нижнего среза патрубка, а кольцевое пространство между подвижной трубкой и патрубком сообщено с источником инертного газа, причем газовое пространство емкости сообщено с источником вакуума, а также через кольцевое пространство между патрубком и подвижной трубкой с источником инертного газа. Предпочтительно, чтобы площадь поперечного сечения патрубка составляла не более 1/3 поперечного сечения емкости.

Изобретение поясняется чертежом, на котором схематично изображен продольный разрез устройства.

Устройство содержит закрытую емкость 1, в корпусе которой закреплен расходный патрубок 2 в виде формующей насадки с задвижкой 3 и сообщенную с газовым пространством А емкости 1 подвижную трубку 4 с регулятором (краном) 5, установленным в колене 6. Выходной торец расходный патрубка 2 расположен ниже днища емкости 1 и имеет диаметр выходного сечения D. Задвижка 3 установлена на уровне выходного торца расходного патрубка 2. Нижний срез подвижной трубки 4 заглублен под уровень жидкости на глубину Н, при этом трубка 4 коаксиально установлена в патрубке 7 с возможностью вертикального перемещения. Патрубок 7 закреплен в корпусе емкости 1 и в верхней части снабжен коллектором 8, при этом нижний срез патрубка 7 расположен ниже нижнего среза подвижной трубки 4 на величину h¹, а кольцевое пространство между подвижной трубкой 4 и патрубком 7 сообщено с источником инертного газа (на чертеже условно не показан). Газовое пространство А емкости 1 посредством патрубка 9 сообщено с источником вакуума (например, вакуум-насосом, на чертеже условно не показан), а также через кольцевое пространство между патрубком 7 и подвижной трубкой 4, через патрубок 10 с источником инертного газа (на чертеже условно не показан). Предпочтительно, чтобы площадь поперечного сечения патрубка 7 составляла не более 1/3 поперечного сечения емкости 1. Емкость 1 снабжена также нагревателем 11. Доливка жидкости (расплава металла) в емкость 1 осуществляется через приспособление 12.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы задвижка закрыта. Разливаемый металл или загружают на днище емкости в твердом виде, или заливают через приспособление 12 (все поверхности, контактирующие с жидким металлом, выполнены с огнеупорной футеровкой). Включают нагреватели 9 и или нагревают емкость до температуры плавления разливаемого металла, или поддерживают температуру залитого через приспособление 12 расплава. Целесообразно, чтобы емкость 1 была заполнена жидким расплавом не более чем 4/5 ее объема, а нижний торец трубки 4 располагался на 1-5 мм выше нижнего среза патрубка 7. После включения вакуумного насоса и вакуумирования емкости 1 (при жидком состоянии металла) расплав заполнит часть емкости 1, а уровень расплава в патрубке 7 установится на уровне его нижнего среза, при этом нейтральный газ, например аргон, засасывается, барботируя через столб расплава высотой Н+h. Давление газа в емкости будет определяться величиной Р₁ = Ратм-g(H+h¹), где - плотность расплава, H - h¹ - высота столба жидкости. После открытия регулятора 5 в емкость 1 через трубку 4 начинает поступать газ. Давление газа в емкости 1 повышается, что приводит к поднятию уровня расплава в патрубке 7, при этом частично перекрывается вход газа в трубку 4, Это приводит к уменьшению давления в емкости 1 и понижению уровня расплава в патрубке 7 и т.д. Через 5-6 с система отрегулирует сама себя (режим автокомпенсации). Проходное сечение для газа между торцом трубки 4 и уровнем расплава в патрубке 7 будет автоматически поддерживаться постоянным, высота уровня h (плоскость 1) будет постоянной. Давление воздуха в емкости 1 будет равно Р1 = Ратм - (g H)

На плоскость расходного патрубка 2 будет оказывать давление столб расплава только высотой h (P2=gh), т.е. выполняется необходимое условие для истечения расплава с постоянной скоростью. После открытия задвижки расплав из емкости 1 будет вытекать с постоянной скоростью. Очевидно, что в процессе уменьшения столба расплава Н давление газа а емкости 1 также уменьшается, что автоматически приводит к увеличению расхода газа через трубку 4 и увеличению давления в емкости 1. Если трубку 4 поднять на более высокий уровень, то высота столба жидкости Н увеличится и расход расплава через расходный патрубок 2 возрастет.

Экспериментально установлено, что длина h расходного патрубка 2 не должна быть более 15 мм, так как в противном случае происходит обрыв и турбулизация струи расплава. Регулирование общего расхода жидкого металла осуществляют изменением диаметра D выходного сечения расходного патрубка 2 в пределах от 1 до 15 мм.

Изобретение позволяет повысить надежность и точность регулирования расхода жидкого металла, а также существенно упростить конструкцию устройства и повысить его надежность и качество отливаемой продукции (проволока, лента и т.д.). 3