RU192356U1

RU192356U1 - Транспортный желоб литейного комплекса разливки жидкого металла

Info

Publication number: RU192356U1
Application number: RU2018142801U
Authority: RU
Inventors: Николай Викторович Тимофеев; Виктор Николаевич Тимофеев; Максим Юрьевич Хацаюк; Петр Алексеевич Хоменков
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр магнитной гидродинамики"
Priority date: 2018-12-03
Filing date: 2018-12-03
Publication date: 2019-09-13

Abstract

Техническое решение относится к цветной металлургии и может быть использовано для транспортировки жидкого металла, в частности алюминия и его сплавов от миксера до литейной машины для получения слитков. Технический результат заключается в повышении технико-экономических показателей литейного комплекса разливки жидкого металла и надежности транспортного желоба за счет прямого нагрева транспортируемого расплава металла. Этот результат достигается тем, что, по меньшей мере, две секции транспортного желоба содержат электропроводное тело (например, из графита, карбида кремния и др.), встроенное в футеровке кожуха с возможностью его контакта с одной стороны с расплавом металла, а с другой стороны - с токоподводящей шиной. 2 ил.

Description

Техническое решение относится к цветной металлургии и может быть использовано для транспортировки жидкого металла, в частности алюминия и его сплавов от миксера до литейной машины для получения слитков.

Известно, что при литье слитков из алюминия и его сплавов жидкий металл подают в литейную машину по транспортному желобу, длина которого может достигать значительных величин. При движении по желобу, особенно на большие расстояния, температура расплава жидкого металла значительно снижается, что негативно сказывается на работе литейной машины и качестве получаемых слитков.

Из уровня техники известны косвенный [1] и прямой [2] способы нагрева изделий электрическим током. При косвенном нагреве электрическим током нагревается специальный электрический нагреватель, который путем теплопередачи (теплопроводностью, конвекцией или излучением) нагревает изделие. При прямом способе нагрева (электроконтактный нагрев) изделие нагревается за счет тепловой энергии электрического тока, протекающего непосредственно по изделию.

Известно устройство для транспортировки расплавленного металла по нагреваемому желобу (Заявка RU 2006122205/02, 07.12.2004), который содержит наружный корпус, образованный нижней стенкой и двумя боковыми стенками, изолирующий слой, заполняющий наружный корпус, и проводящее U-образное огнеупорное тело желоба для транспортировки расплавленного металла, вставленное в изолирующий слой. При этом в изолирующем слое рядом с телом желоба, но на некотором расстоянии от него предусмотрен по меньшей мере один нагревательный элемент, расположенный так, что между нагревательным элементом и телом желоба имеется воздушный зазор. Это позволяет обеспечить равномерный и в некоторой степени контролируемый нагрев транспортируемого расплава металла.

В известном устройстве для транспортировки расплавленного металла использован косвенный нагрев расплава металла, и оно характеризуется недостаточной надежностью из-за низкой надежности нагревательного элемента. Так как температура нагревательного элемента должна быть больше, чем температура жидкого металла в желобе, то при длительной работе нагревательный элемент зачастую перегревается и выходит из строя. Другим недостатком данного устройства является то, что при наличии трещин в футеровке транспортного желоба, жидкий металл будет стремиться к нагревательному элементу, имеющему самую высокую температуру, что также влечет снижение надежности транспортного желоба в целом.

Также из уровня техники известно, что для транспортировки жидкого алюминия и его сплавов используют желоба, включающие n-секционный металлический кожух, футерованный внутри огнеупорным материалом, расположенные сверху металлического кожуха по всей длине желоба теплоизоляционные поворотные крышки с электронагревательными элементами (Light Metals 2004, «Casting metal temperature control by launder heating», стр. 713, Ir. Jan Migchielsen, Jan D. de Groot.).

Однако в этом техническом решении тоже используется косвенный нагрев, что не позволяет максимально эффективно производить подогрев желоба, так как в процессе его эксплуатации (в условиях высоких температур) также сокращается срок службы электронагревательных элементов и возникает изменение формы (коробление) крышек, в результате чего часть тепла теряется, увеличивается окисление металла. Все это негативно сказывается на надежности желоба (далее транспортный желоб литейного комплекса разливки жидкого металла) и качестве получаемых слитков литейной машины.

В основу предлагаемого технического решения положена задача повышения технико-экономических показателей литейного комплекса разливки жидкого металла и надежности транспортного желоба за счет прямого нагрева транспортируемого расплава металла.

Поставленная задача решается тем, что в транспортном желобе литейного комплекса разливки жидкого металла, включающем n-секционный металлический кожух, футерованный внутри огнеупорным материалом, установленные сверху металлического кожуха по всей длине желоба теплоизоляционные поворотные крышки, нагревательные элементы, согласно новому техническому решению, по меньшей мере, две секции кожуха имеют электропроводное тело, вмонтированное в футеровку с возможностью контакта с одной стороны с расплавом металла, а с другой стороны с токоподводящей шиной.

Заявляемое техническое решение поясняется чертежами, где на фиг. 1 схематично показан транспортный желоб в составе литейного комплекса разливки жидкого металла, на фиг. 2 представлена секция транспортного желоба с электропроводным телом (сечение А-А фиг. 1).

Транспортный желоб состоит из n секций 1₁, 1₂, …, 1_n, каждая из которых включает металлический кожух 2, футерованный внутри огнеупорным материалом 3. Сверху металлического кожуха 2 по всей длине транспортного желоба установлены теплоизоляционные поворотные крышки 4. По меньшей мере, две секции (1_i и 1_j) транспортного желоба содержат электропроводное тело 5 (например, из графита, карбида кремния и др.), встроенное в футеровке 3 таким образом, что оно имеет возможность контакта с одной стороны с расплавом металла 6, а с другой стороны с токоподводящей шиной (кабель) 7, соединенной с понижающим трансформатором 8. Литейный комплекс также включает, по меньшей мере, один миксер и литейную машину.

Заявляемый транспортный желоб работает следующим образом. Перед началом литья все секции транспортного желоба предварительно подогреваются каким-либо способом, например газовыми горелками, или электронагревательными элементами поворотных крышек (на фиг. не показаны), затем из миксера в транспортный желоб подается металлический расплав с температурой Т₁, которая определяется в зависимости от марки сплава. По мере движения жидкого металла по транспортному желобу его температура уменьшается из-за тепловых потерь. После заполнения жидким металлом транспортного желоба длиной

от его начала, температура расплава в секции 1_i (с электропроводным телом) становится равной

а температура расплава в секции 1_j становится равной

которая меньше чем Т₁ и

но больше, чем температура затвердевания. При подаче напряжения ~ U на понижающий трансформатор 8 в электрической цепи, образованной его вторичной обмоткой, токоподводящими шинами 7, электропроводными телами 5 и металлическим расплавом на участке

между двумя секциями, возникает электрический ток I₂. В результате в жидком металле на участке желоба длиной

за время t выделяется электрическая энергия, В⋅А⋅с.

R₂ - активное сопротивление жидкого металла переменному току на участке желоба длиной

с учетом поверхностного эффекта, Ом;

I₂ - действующее значение электрического тока в электрической цепи, А.

Эта энергия расходуется на компенсацию тепловых потерь Р_поттранспортного желоба длиной

и на повышение температуры жидкого металла на величину ΔT, °С, то есть:

- разность температур жидкого металла в конце и начале участка

, °С;

с - удельная теплоемкость жидкого металла, Дж/кг⋅°С,

m - масса жидкого металла, проходящего по участку

за время t, определяется выражением, кг:

Здесь γ - плотность жидкого металла, кг/м³;

V - объем металла, проходящего по транспортному желобу на участке длиной

за время t, определяется выражением, м³:

υ - скорость жидкого металла, м/с;

S - сечение жидкого металла, в транспортном желобе, м².

Из выражения (2) - (4), имеем:

Величина тока в жидком металле транспортного желоба I₂ выбирается такой, чтобы величина ΔТ обеспечила повышение температуры

до величины, достаточной, чтобы температура Т₂ жидкого металла в конце транспортного желоба соответствовала требованиям литейной машины. Т.е. прямой нагрев расплава металла электрическим током позволяет получить требуемую температуру его на выходе желоба, исключив при этом дополнительные электронагреватели, что способствует повышению качества получаемых слитков, а также повышению надежности литейного комплекса.

Предлагаемому транспортному желобу свойственны некоторые преимущества перед известными:

- простота конструктивного исполнения устройства при работе в агрессивной высокотемпературной среде, которая обеспечивает его высокую надежность и долговечность;

- высокая ремонтопригодность, не требующая демонтажа всех секций транспортного желоба, простота в обслуживании;

- при установке транспортного желоба на действующий литейный комплекс не требуется капитальная переделка транспортного желоба.

Источники информации:

1. Электрические печи и установки индукционного нагрева. Фомин Н.И., Затуловский Л.М., М., <Металургия>, 1979. 247 с.

2. Электроконтактный нагрев металлов. - 2-е изд., Романов Д.И. перераб. и под. - М.: Машиностроение, 1981. - 168 с., ил.

Claims

Транспортный желоб литейного комплекса разливки жидкого металла, содержащий секционный металлический кожух, футерованный внутри огнеупорным материалом, теплоизоляционные поворотные крышки, установленные сверху металлического кожуха по всей длине желоба, и нагревательные элементы, отличающийся тем, что две секции кожуха имеют электропроводное тело, встроенное в футеровку с возможностью его контакта с одной стороны с расплавом металла, а с другой стороны - с токоподводящей шиной.