Устройство для получения волокна из расплава
Использование: полезная модель металлургии и может быть использована для получения металлических волокон из различных металлов и сплавов методом экстракции расплава. Технический результат: повышение качества волокна, получаемого из расплава, за счет обеспечения стабильности температуры расплавленного металла при постоянной температуре диска -кристаллизатора путем регулирования высоты мениска расплавленного металла в миксере, а так же повышение коэффициента полезного действия (к.п.д.) устройства. Сущность полезной модели: устройство для получения, волокна из расплава, включающее миксер для экстракции металла и диск -кристаллизатор с возможностью вращения, приводной механизм, датчик температуры, соединенный со сравнивающим устройством, подключенным к задатчику температуры и регулятору частоты, соединенному с тиристорным пребразователем частоты, который подключен к индуктору, соединенному с помощью электромагнитной связи с миксером, в котором находится расплавленный металл с возможностью контакта с диском - кристаллизатором, и к которому присоединен электропривод подъемного механизма, связанный с регулятором частоты. Индуктор может быть снабжен электромагнитным экраном, состоящим из пакетов электротехнической стали и бандажей из немагнитных легированных сталей, стянутых обечайкой из термостойкого немагнитного материала, а диск - кристаллизатор может быть выполнен из немагнитных материалов.
Полезная модель относится к области металлургии и может быть использована для получения металлических волокон из различных металлов и сплавов методом экстракции расплава.
Известно устройство для получения волокон и порошка из расплава (А.с. СССР № 921670, В 22 D 11/06, 23.04.1982), содержащее теплоотводящий диск, соединенный с приводом вращательного движения, расположенный над ванной с расплавом, и систему поддержания заданного уровня погружения диска в расплав, содержащее пластину, размещенную под диском с отверстием, ось которого совпадает с вертикальной осью диска.
Недостатком аналога является невысокое качество волокна, получаемого из расплава.
Известно устройство для диспергирования расплавов, содержащее кристаллизатор с приводом, ванну с расплавленным материалом, систему перемещения и нагреватель, при этом ванна выполнена в виде двух сообщающихся емкостей большего и меньшего объемов, причем над емкостью большего объема расположен вытеснитель, соединенный с системой перемещения, а над емкостью меньшего объема - кристаллизатор с приводом, связанным через расходомер с системой перемещения.
(А.с. СССР № 1026938, В 22 D 11/06, В 22 F 9/06, 07.07.1983)
Недостатком аналога является невысокое качество волокна, получаемого из расплава.
Известна установка для получения металлических порошков (А.с. СССР № 1673271, В 22 F 9/08, 30.08.91), содержащая ванну с расплавом, вращающийся охлаждаемый диск и систему контроля местонахождения диска в расплаве, снабженная дополнительным элементом, выполненным в
виде тела вращения из материала, смачиваемого жидким металлом, и размещенными в центре ванны с расплавом под диском, частично погруженным в расплав и контактированием с поверхностью диска.
Недостатком аналога является невысокое качество волокна, получаемого из расплава.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является устройство для изготовления металлических волокон из расплава (Патент РФ № 2071868, В 22 D 11/06, 20.01.1997), содержащее станину и ванну для расплава и расположенный над ней на горизонтальной оси приводной дисковый кристаллизатор, снабженный двуплечим рычагом, на одном конце которого на горизонтальной оси размещен дисковый кристаллизатор, а на другом - противовес, причем точка опоры рычага связана со станиной шарнирно, при этом противовес снабжен приводом его перемещения вдоль рычага, а дисковый кристаллизатор снабжен приводом его возвратно-поступательного перемещения.
Недостатком прототипа является невысокое качество волокна, получаемого из расплава.
Задачей полезной модели является повышение качества волокна, получаемого из расплава, за счет обеспечения стабильности температуры расплавленного металла при постоянной температуре диска кристаллизатора путем регулирования высоты мениска расплавленного металла в миксере, а так же повышение коэффициента полезного действия (к.п.д.) устройства.
Поставленная задача достигается тем, что устройство для получения, волокна из расплава, включающее миксер для экстракции металла и диск -кристаллизатор с возможностью вращения, приводной механизм, в отличие от прототипа, содержит датчик температуры, соединенный со сравнивающим устройством, подключенным к задатчику температуры и регулятору частоты, соединенному с тиристорным пребразователем частоты, который
подключен к индуктору, соединенному с помощью электромагнитной связи с миксером, в котором находится расплавленный металл с возможностью контакта с диском - кристаллизатором, и к которому присоединен электропривод подъемного механизма, связанный с регулятором частоты.
Кроме того, индуктор может быть снабжен электромагнитным экраном, состоящим из пакетов электротехнической стали и бандажей из немагнитных легированных сталей, стянутых обечайкой из термостойкого немагнитного материала.
Кроме того, диск - кристаллизатор может быть выполнен из немагнитных материалов.
Существо полезной модели поясняется чертежами. На фиг.1 изображена блок - схема устройства, на фиг.2 - конструкция электромагнитного экрана, на фиг.3 - конструкция диска - кристаллизатора.
Устройство содержит датчик температуры 1, соединенный со сравнивающим устройством 2, подключенным к задатчику температуры 3 и регулятору частоты 4, соединенному с тиристорным пребразователем частоты (ТПЧ) 5, который подключен к индуктору 6, соединенному с помощью электромагнитной связи с миксером 7. В миксере 7 находится расплавленный металл 8 с возможностью контакта с диском -кристаллизатором 9. К миксеру 7 присоединен электропривод подъемного механизма 10, связанный с регулятором частоты 4.
Для повышения к.п.д. индуктор миксера оснащен электромагнитным экраном, состоящим из пакетов электротехнической стали 11, бандажами из немагнитных легированных сталей 12, и обечайки из термостойкого немагнитного материала 13 (фиг.2).
Диск - кристаллизатор 9 (фиг.3) может быть выполнен из вала 14, на котором установлен внутренний диск 15, с обечайкой 16, на которой укреплены боковые диски 17. С одного конца до места крепления диска - кристаллизатора 9 вал 14 выполнен полым. Внутри вала 14 размещена труба
18, на которую насажена шайба 19, внешний диаметр которой равен внутреннему диаметру вала 14.
Устройство работает следующим образом.
Устанавливают начальную частоту f1, при которой существует контакт расплавленного металла 8 с диском - кристаллизатором 9. Датчик температуры 1, например, фотопирометр с лазерным прицелом измеряет температуру в зоне контакта расплавленного металла 8 с диском -кристаллизатором 9 и выдает сигнал на сравнивающее устройство 2, на второй вход которого подается опорный сигнал, задающий начальную температуру кристаллизации металла с задатчика температуры 3. Сигнал рассогласования поступает на регулятор частоты 4 тиристорного преобразователя частоты 5. При снижении температуры в зоне контакта расплавленного металла 8 и диска - кристаллизатора 9, возникает сигнал рассогласования, который приводит к увеличению частоты выходного напряжения ТПЧ 5 до величины f2. При изменении частоты от величины f 1 до f2 происходит снижение высоты мениска расплавленного металла 8. При достижении частоты f 2 происходит разрыв механического контакта мениска расплавленного металла 8 с диском - кристаллизатором 9. Одновременно сигнал с регулятора частоты 4 поступает на электропривод подъемного механизма 10 миксера 7 и отключает его. Перемещение миксера 7 вверх прекращается.
Увеличение частоты напряжения питания и прекращения подстуживания металла диском - кристаллизатором 9, вследствие разрыва его контакта с расплавленным металлом 8, способствует быстрому разогреву последнего. При этом температура расплавленного металла 8 достигает заданной величины. Сигнал с выхода сравнивающего устройства 2 становится равным нулю. Регулятор частоты 4 скачком переводит частоту выходного напряжения питания к начальной частоте f1 напряжения питания миксера 7. При этом высота мениска металла увеличивается до величины, достаточной для обеспечения контакта расплавленного металла с диском -
кристаллизатором 8. Одновременно с регулятора частоты 4 подается сигнал на включение электропривода подъемного механизма 10 миксера 7. Вновь начинается подъем миксера 7 вверх с заданной скоростью. Далее процесс повторяется.
При наличии электромагнитного экрана магнитный поток, создаваемый током, протекающим через индуктор 6, охватывает индуктор 6 и замыкается по цепи - расплавленный металл 8 - пакеты из электротехнической стали 11, тем самым снижается часть магнитного потока, замыкающаяся через металлические конструкции опор диска -кристаллизатора 9 и соответственно потери, связанные с нагревом этих конструкций.
По мере расхода расплавленного металла 8, находящегося в миксере 7, диск - кристаллизатор 9 опускается в миксер 7. При этом растут потери электрической энергии, идущие на нагрев самого диска - кристаллизатора 9, так называемые потери в стали. С целью снижения этих потерь детали диска - кристаллизатора 9 выполнены из немагнитных металлов. Выбор марки металла для каждой детали определяется требованиями к конструкции диска - кристаллизатора. В частности, вал 14 и боковые диски 17 диска - кристаллизатора 9 выполнены из немагнитных высоколегированных сталей, обеспечивающих необходимую механическую прочность. Конструкция обечайки 16 диска - кристаллизатора 9 выполнена из сплавов на основе меди, обладающих высокой теплопроводностью и оптимальной ангезией с расплавленным металлом 8. Внутренний диск 15 диска - кристаллизатора 9 выполнен из алюминиевых сплавов для облегчения конструкции.
Обечайка 16 диска - кристаллизатора 9 имеет разветвленную систему каналов для увеличения поверхности, охлаждаемой водой, подаваемой через вал 14 к внутренней поверхности обечайки 16 диска - кристаллизатора 9. Вода поступает в канал, образованный внутренней поверхностью вала 14 и внешней поверхностью трубы 18. Затем через отверстие в вале 14 вода поступает в левую полость, образованную внутренним диском 15 и
поверхностью бокового диска 17. Далее по каналам обечайки 16 вода через правую полость, образованную внутренним диском 15 и поверхностью бокового диска 17, поступает внутрь трубы 18 и после чего на слив.
Итак, заявляемая полезная модель позволяет повысить качество волокна, получаемого из расплава, за счет обеспечения стабильности температуры расплавленного металла при постоянной температуре диска - кристаллизатора путем регулирования высоты мениска расплавленного металла в миксере, а так же повышение коэффициента полезного действия устройства.
1. Устройство для получения волокна из расплава, включающее миксер для экстракции металла и диск-кристаллизатор с возможностью вращения, отличающееся тем, что содержит датчик температуры, соединенный со сравнивающим устройством, подключенным к задатчику температуры и регулятору частоты, соединенному с тиристорным пребразователем частоты, который подключен к индуктору, соединенному с помощью электромагнитной связи с миксером, в котором находится расплавленный металл с возможностью контакта с диском-кристаллизатором, и к которому присоединен электропривод подъемного механизма, связанный с регулятором частоты.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что индуктор снабжен электромагнитным экраном, состоящим из пакетов электротехнической стали и бандажей из немагнитных легированных сталей, связанных обечайкой из термостойкого немагнитного материала.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что диск-кристаллизатор выполнен из немагнитных материалов.
