Устройство для акустической обработки кристаллизирующихся расплавов

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ АКУСТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ КРИСТАЛЛНЗУСТ1ИХСЯ РАСПЛАВОВ, содержащее емкость для кристаллизующегося расплава с поддоиом или стенкой-излучателем и акустический преобразователь, соединен-. ный с поддоном или стенкой-излучате . лем посредством волновода, а также камеру охлаждения поддона или стенкиизлучателя и преобразователя с системой принудительной подачи и слива охладителя , отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности акустической обработки расплава и улучшения качества металла, акустический преобразователь и соеда€ненный с ним поддон или стенка-излучатель снабжены автономными камерами охлаждения, причем охлаждение в камере поддона или стенки-излучателя выполнено оросительным в виде размепенных внутри камеры и направленных на поддон или стенку-излучатель спрейеров, подсоединенных к системе принудительной подачи охладителя . . 2. Устройство по п.1, о т л и (Л чающееся тем, что сливной патрубок камеры охлаждения акустического преобразователя соединен с напорным патрубком камеры охлаждения поддона или стенки-излучателя.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (!9) (!1) 3 р С 22 F 3/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ.

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И.OTHPblTHA (21) 3489367/22-02 (22) 14.09,82 (46) 07.11.83. Бюл. Р 41 (72) Г.Д.Лубяницкий (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт токов высокой частоты нм. В.П.Вологдина (53) 669.187.2(088.8) (56) 1. Абрамов О.В.Кристаллизация металлов в ультразвуковом поле. И., Металлургия", 1972, с. 99-111.

2. Авторское свидетельство СССР

11 540941, кл. С 22 F 3/02, 1975. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ АКУСТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ КРИСТАЛЛИЗУВТ1ИХСЯ

РАСПЛАВОВ, содержащее емкость для кристаллизующегося расплава с поддоном нли стенкой-излучателем и акустический преобразователь, соединенный с .поддоном или стенкой-излучате.лем посредством волновода, а также камеру охлаждения поддона нли стенкиI излучателя и преобразователя с системой принудительной подачи н слива охладителя, о т л н ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффектив .ности акустической обработки расплава и улучшения качества металла, акустический преобразователь и соединенный с ним поддон или стенка-излучатель снабжены автономными камерами охлаждения, причем охлаждение в камере поддона нли стенки-излучателя выполнено оросительным в виде размещенных внутри камеры и направленных на поддон илн стенку-излучатель спрейеров, подсоединенных к системе принудительной подачи охладителя.

2. Устройство по п.1, о .т л нч а ю щ е е с я тем, что сливной патрубок камеры охлаждения акустического преобразователя соединен с напорным патрубком камеры охлаждения поддона или стенки-излучателя.

1 1052

Изобретение относится к металлургии, в частности к обработке расплавов упругими колебаниями, например ультразвуковыми, и может быть использовано при рафинирующих переплавах, а также при разливке сталей и сплавов для акустической обработки в промежуточных теплообменииках (ковшах) и кристаллизаторах.

Известно устройство для акустичес- 10 кой (ультразвуковой) обработки расплавов, содержащее емкость для кристаллизирующихся расплавов, акустический преобразователь с камерой охлаждения и волновод, являкщийся одновременно и затравкой для наллавления слитка Ц .

Недостатком устройства является то, что волновод, используемый в качестве излучателя-затравки, необходимо после каждой плавки менять, что связано с расходом металла на изготовление излучателей и трудозатратами.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для акустической обработки кристаллиэирующихся расплавов, содержащее емкость для кристаллизирующегося рас- 30 плава с поддоном или стенкой-излучателем и акустический преобразователь, соединенный с поддоном или стенкой-излучателем посредством вол- новода, а также камеру охлаждения поддона или стенки-излучателя, и .преобразователя с системой принудительной подачи и слива охладителя (2).

Поскольку акустические колебания 0 вводятся в расплав через поддон или стенку-излучатель, устройство устраняет вьллеуказанные недостатки, однако при этом эффективность процесса обработки и качество обработанного материала снижаются из-за того, что о возрастают потери акустическои энергии вследствие излучения ее в охлаждающую жидкость тыльной стороной поддона или стенки-излучателя кристаллизатора. Увеличение мощности источника акустической энергии незначительно повьппает эффективность обработки, но потери также возрастают.

Кроме того, имеются конструктивные ,%5 ограничения .повьппения мощности источника акустической энергии, что не позволяет компенсировать понижение акустической мощности увеличени561 2 ем мощности источников акустической энергии.

Цель изобретения — повьппение эффективности процесса акустической обработки расплава и улучшение качества металла.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для акустической обработки кристаллизующихся растворов, содержащем емкость для кристаллизирующего расплава с поддоном или стенкой-излучателем и акустический преобразователь, соединенный с поддоном или стеииой-излучателем посредством волиовода, а также камеру охлаждения поддона или стенки-излучателя и преобразователя с системой принудительной подачи и слива охладителя, акустический преобразователь и соединенный с ним поддон или стенка-излучатель снабжены автономными камерами охлаждения, причем охлаждение в камере поддона или стенкиизлучателя выполнено оросительным в виде размещенных внуТри камеры и направленных на поддон или стенкуизлучатель спрейеров, подсоединенных к системе принудительной подачи охладителя.

Сливной патрубок камеры охлаждения акустического преобразователя соединен с. напорным патрубком камеры охлаждения поддона или стенкиизлучателя.

Поскольку в устройстве на тыльной стороне поддона охлаждающая жидкость находится в тонком слое, сопротивление его мало и, следователь- . но, количество излучаемой в жидкость акустической энергии резко снижается, а излучаемой в расплав — возрастает.

Соединение сливного патрубка камеры охлаждения акустического преобразователя с напорным патрубком камеры охлаждения поддона или стенки-излучателя емкости позволяет, уменьшить расход охлаждающей жидкости.

На чертеже показано предлагаемое устройство для акустической обработки кристаллизирующихся расплавов.

Устройство содержит емкость 1 для кристаллизирующегося расплава (кристаллизатор, промежуточный теплообменник)поддон-излучатель 2 емкости, волновод 3, акустический преобразователь 4, камеру 5 охлаждения поддона-излучателя 2 емкости, напорный

3 и сливной патрубки 6 и 7 камеры 5 охлаждения, спрейера 8, камеру 9 ох- . лаждения акустического преобразователя, напорный и сливной патрубки

10 и 11 камеры 9, трубопровод 12, а такж ультразвуковой генератор (УЗГ), Камеры 5 и 9 охлаждения i. емкость

1 могут быть выполнены с звукопо.,глощающим покрытием (не показано) .

Устройство. работает следующим об- разом.

1052

В емкость 1 заливают обрабатываемый расплав (при рафинирующих переплавах, например при ВДП, в емкости 1

15 переплавляют расходуемый электрод.

При непрерывной разливке стали и сплавов емкость Iвыполняют в виде промежуточного теплообменника и т.n.) .

В камеру 9 охлаждения акустического преобразователя 4 через напорный..пат. рубок 10 подают охлаждающую жидкость,. ..ф" которую сливают через сливной пат-:, рубок II.Åñëè патрубок II камеры 9 и напорный патрубок 6 камеры 5 охлаждения поддона-излучателя 2 гидравлически связаны друг с другом посредством трубопровода 12, охлаждаюпая жидкость поступает в камеру 5 через спр ейера 8, направленные на тыльную сторону поддона-излучателя 2.

Если трубопровод 12 отсутствует, иа« пориый патрубок 6 подключают непосредственно к магистрали охлаждающей жидкости (не показано) . Слив жущкости производят через сливной патрубок 7, вход которого расположен в камере 5 охлаждения ниже выхода спрейеров 8. После включения ультразвукового генератора (УЗГ) поддонизлучатель 2 емкости 1 начинает излучать в расплав ультразвуковые колебания, при этом на тыльной стороне поддона формируется тонкий слой охлаждающей жидкости, который являет45 ся незначительным поглотителем акустической энергии. Поэтому количество . излучаемой в расплав энергии возрастает.

561 4

Устройство обеспечивает получе,ние следующих технико-экономических показателей. Прн разливке металлов и сплавов с возбуждением акустических (ультразвуковых) колебаний в промежуточном теплообменнике, через который проливают расплавы в кристаллизатор, устройство позволяет увеличить скорость разливки благодаря уве- . личению количества акустической энергии, передаваемой расплаву и одновременному снижению толщины корочки затвердевающего металла на излучающей поверхности теплообменника. Кроме того, появляется возможность раз- . ливки более холодного расплава н увеличения живого сечения теплообменника без повышения мощности акусти;ческих излучателей и источников их ! питания, что повышает качество обрабатываемого материала, производитель кость процесса, снижает его энергоемкость и требование к стабильности температуры расплава.

При проведении дуговой плавки улуч шаются условия кристаллизации материала, так как повышается плотность акустической энергии в кристаллизукщемся расплаве вследствие снижения акустической мощности, излучаемой в охлаждаемую жидкость, и повышения ее доли, излучаемой в кристаллизующийся расплав. Одновременно снижается энергоемкость процесса вследствие снижения мощности акустических излучателей и источников их питания. Кроме того, вследствие увеличения плотности акустической энергии снижается степень ликвации и величина зерна, создаются условия для формирования равноосной структуры в слитках, что повышает качество литого металла, а следовательно и эффективность процесса. Кроме того, возрастает высота слитка с однородI ной структурой, что повышает сквоз,ной выход годного. Сквозной выход ,годного трудноформируемых сплавов повышается ие менее, чем на 20Х, Составитель С.Дзигоев

Редактор С.Лисина Техред А.Бабинец Корректор Г.Решетник

Заказ 8797/20 Тираж 627 Подписное

BHKKH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35„ Рауиская наб,, д. 4/5 филиал ППЛ "Патент", r. Ужгород, ул. ПроектНая, 4