RU2099162C1

RU2099162C1 - Device for regulation of flow rate of liquid metal

Info

Publication number: RU2099162C1
Application number: RU97110808A
Authority: RU
Inventors: Владимир Николаевич Назаров; Евгений Геннадьевис Дубровин; Александр Иванович Белосохов; Татьяна Николаевна Назарова
Original assignee: Владимир Николаевич Назаров; Евгений Геннадьевис Дубровин; Александр Иванович Белосохов; Татьяна Николаевна Назарова
Priority date: 1997-07-03
Filing date: 1997-07-03
Publication date: 1997-12-20

Abstract

FIELD: metallurgy; devices for regulation of flow rate of liquid metal in continuous casting on units provided with forming casting nozzles. SUBSTANCE: device has vessel joined with bottom and connected with vacuum pump. Vessel bottom has at least one through recess filled with refractory air-permeable porous substance, for instance, asbestos. Due to constant evacuation of vessel and inflow of atmospheric air portions to vessel through channel formed by film formed from oxides of poured metal, liquid metal flows from vessel at constant rate. EFFECT: higher reliability and accuracy of regulation of liquid metal flow rate. 2 cl, 1 dwg , 1 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии, в частности к устройствам для регулирования расхода жидкого металла при непрерывном литье изделий на установках с формующими разливочными насадками. The invention relates to metallurgy, in particular to devices for regulating the flow of liquid metal during continuous casting of products in installations with molding filling nozzles.

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 металлостатического давления и вытягивания слитка из насадки со скоростью, при которой кристаллизация металла начинается после выхода из насадки в жидком теплоносителе [1]
Устройство позволяет непрерывно отливать изделия разнообразной формы.A device for controlling the flow of liquid metal during continuous casting is known, which comprises a container with a forming nozzle connected to a vacuum pump. The control system of the device is made in the form of channels for supplying a neutral gas, the ends of which are installed at different levels, while one of them is located at the level of the lower end of the forming nozzle. This creates the conditions for balancing the metallostatic pressure and pulling the ingot from the nozzle at a rate at which crystallization of the metal begins after exiting the nozzle in a liquid coolant [1]
The device allows you to continuously cast products of various shapes.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для регулирования расхода жидкого металла, используемое при непрерывном литье изделий из расплава, содержащее емкость с нагревателем, состыкованную с днищем, верхняя стенка которой соединена с вакуумным насосом, а в днище установлена формующая насадка [2] Истечение расплава из емкости регулируется заданным суммарным давлением газа и жидкого расплава, которое поддерживается посредством регулятора давления газа, установленного в емкости. Устройство позволяет достичь стабильного процесса вытягивания непрерывной заготовки, например проволоки. The closest in technical essence to the invention is a device for controlling the flow of liquid metal used in continuous casting of molten products, containing a container with a heater docked to the bottom, the upper wall of which is connected to a vacuum pump, and a molding nozzle is installed in the bottom [2] the melt from the tank is controlled by a predetermined total pressure of gas and liquid melt, which is supported by a gas pressure regulator installed in the tank. The device allows to achieve a stable process of drawing a continuous workpiece, such as wire.

К общим недостаткам известных устройств относятся сложность процесса регулирования расхода жидкого металла и невысокое качество получаемых изделий из-за наличия в емкости с жидким металлом различных приспособлений. Решение указанной технической задачи легло в основу изобретения. Common disadvantages of the known devices include the complexity of the process for regulating the flow of liquid metal and the low quality of the products obtained due to the presence of various devices in the container with liquid metal. The solution of this technical problem formed the basis of the invention.

Технический результат от использования изобретения заключается в повышении надежности и точности регулирования расхода жидкого металла при одновременном упрощении устройства и повышении качества изделий, отливаемых через формующие насадки. The technical result from the use of the invention is to increase the reliability and accuracy of regulation of the flow of liquid metal while simplifying the device and improving the quality of products cast through molding nozzles.

Для достижения указанного технического результат в устройстве для регулирования расхода жидкого металла, содержащем емкость с нагревателем, состыкованную с днищем, верхняя стенка которой соединена с вакуумным насосом, а в днище установлена формующая насадка, в днище в зоне его стыка с боковой стенкой емкости выполнен по меньшей мере один сквозной паз, заполненный тугоплавким воздухопроницаемым пористым веществом, при этом расстояние между выходным торцем формующей насадки и нижним торцем боковой стенки емкости в зоне стыка с днищем не превышает 10 мм. To achieve the technical result, in a device for controlling the flow of liquid metal containing a container with a heater docked to the bottom, the upper wall of which is connected to a vacuum pump, and a forming nozzle is installed in the bottom, at least in the bottom of the joint with the side wall of the tank at least one through groove filled with a refractory breathable porous substance, while the distance between the output end of the forming nozzle and the lower end of the side wall of the tank in the joint zone with the bottom is not exceeds 10 mm.

Кроме того, для достижения указанного технического результата в качестве тугоплавкого воздухопроницаемого пористого вещества использован асбест. In addition, asbestos was used as a refractory breathable porous substance to achieve the indicated technical result.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображена схема устройства. The invention is illustrated in the drawing, which shows a diagram of a device.

Устройство содержит емкость 1, боковые стенки которой состыкованы с днищем 2. В днище 2 в зоне стыка с боковой стенкой емкости выполнен по меньшей мере один сквозной паз 3, заполненный тугоплавким воздухопроницаемым пористым веществом, в качестве которого может быть использован асбест. Емкость имеет нагреватель 4, установленную в днище формующую насадку 5 с диаметром выходного сечения D, выходной торец которой расположен на расстоянии h от нижнего торца боковой стенки в зоне ее стыка с днищем, не превышающем 10 мм. На уровне выходного торца формующей насадки установлена задвижка 6. The device contains a container 1, the side walls of which are joined with the bottom 2. In the bottom 2 in the joint zone with the side wall of the container, at least one through groove 3 is filled, filled with a refractory breathable porous substance, which can be used asbestos. The tank has a heater 4, a forming nozzle 5 installed in the bottom with an outlet cross-section diameter D, the outlet end of which is located at a distance h from the lower end of the side wall in the area of its junction with the bottom, not exceeding 10 mm. At the level of the outlet end of the forming nozzle, a valve 6 is installed.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Перед началом работы задвижка 6 закрыта. Разливаемый металл загружают на днище емкости в твердом виде. Включают нагреватели 4, нагревают емкость до температуры плавления разливаемого металла и включают вакуумный насос. После полного расплавления разливаемого металла воздух из атмосферы будет проникать в емкость 1 через паз 3 вдоль боковой стенки. В связи с тем, что жидкий металл при контакте с воздухом окисляется, то между боковой стенкой емкости и жидким металлом возникает канал для воздуха, стенки которого образованы тонкой и эластичной пленкой из оксидов металла. Before starting work, the valve 6 is closed. The poured metal is loaded on the bottom of the tank in solid form. Turn on the heaters 4, heat the tank to the melting temperature of the cast metal and turn on the vacuum pump. After the molten metal is completely melted, air from the atmosphere will penetrate into the container 1 through the groove 3 along the side wall. Due to the fact that the liquid metal oxidizes upon contact with air, a channel for air arises between the side wall of the tank and the liquid metal, the walls of which are formed by a thin and elastic film of metal oxides.

В определенный момент времени давление воздуха P₁ в емкости 1 будет равно P₁= P_атм-ρgH,,
где ρ плотность жидкого металла,
Н высота жидкого металла в емкости.At a certain point in time, the air pressure P ₁ in the tank 1 will be equal to P ₁ = P _atm -ρgH ,,
where ρ is the density of the liquid metal,
N is the height of the molten metal in the tank.

Поступление воздуха в емкость через паз 3 прекратится, стенки канала из оксидной пленки будут сплющены, а канал закрыт. Но так как емкость 1 постоянно вакуумируется, то в следующий момент времени давление воздуха в ней уменьшится и будет равно P₁< P_атм-ρgH, то есть P_атм> P₁+ρgH.The flow of air into the container through the groove 3 will stop, the walls of the channel from the oxide film will be flattened, and the channel is closed. But since the tank 1 is constantly evacuated, at the next instant of time the air pressure in it will decrease and will be equal to P ₁ <P _atm -ρgH, that is, P _atm > P ₁ + ρgH.

При таких условиях воздух по образованному из оксидной пленки каналу поступит в емкость 1, давление P₁ опять будет равно P₁= P_атм-ρgH, поступление воздуха прекратится и т. д. Через 5-6 с система отрегулирует "сама себя" (режим автокомпенсации), и наступит динамическое равновесие. При таких условиях разливаемый жидкий металл в емкости 1 находится в "подвешенном" состоянии, то есть давления на плоскость L днища 2 не оказывает. Поэтому, если открыть задвижку 3, металл будет вытекать из емкости только за счет сил межмолекулярного взаимодействия со строго постоянной скоростью, зависимой от величины h.Under such conditions, air will enter the tank 1 through the channel formed from the oxide film, the pressure P ₁ will again be equal to P ₁ = P _atm -ρgH, the air supply will stop, and so on. After 5-6 seconds, the system will adjust "itself" (mode auto-compensation), and dynamic equilibrium will come. Under such conditions, the liquid metal being poured in the container 1 is in a "suspended" state, that is, it does not exert pressure on the plane L of the bottom 2. Therefore, if you open the valve 3, the metal will flow out of the tank only due to the forces of intermolecular interaction with a strictly constant speed, depending on the value of h.

В момент истечения уровень Н жидкого металла в емкости 1 будет уменьшаться, нарушая динамическое равновесие, которое будет постоянно восстанавливаться за счет поступления по образованному из оксидной пленки каналу порций воздуха из атмосферы до полного истечения жидкого металла из емкости. At the moment of expiration, the H level of the liquid metal in the tank 1 will decrease, disrupting the dynamic equilibrium, which will be constantly restored due to the intake of air portions from the atmosphere formed from the oxide film to the complete discharge of the liquid metal from the tank.

Экспериментальные исследования показали, что расстояние между выходным торцем формующей насадки и нижним торцем боковой стенки емкости в зоне стыка с днищем h не должно быть более 10 мм, так как происходит обрыв вытекающей струи, а истечение жидкого металла становится пульсирующим. Величину h обычно устанавливают равной 5-6 мм, а регулирование общего расхода жидкого металла осуществляют изменением диаметра выходного сечения формующей насадки D в пределах от 1 до 10 мм. Experimental studies have shown that the distance between the outlet end of the forming nozzle and the lower end of the side wall of the vessel in the junction with the bottom h should not be more than 10 mm, as the leaky jet breaks off and the outflow of the liquid metal becomes pulsating. The value of h is usually set equal to 5-6 mm, and the regulation of the total flow rate of the liquid metal is carried out by changing the diameter of the outlet section of the forming nozzle D in the range from 1 to 10 mm.

Изобретение позволит повысить надежность и точность регулирования расхода жидкого металла при одновременном упрощении конструкции устройства за счет отсутствия в нем различных приспособлений, контактирующих с жидким металлом, что также благоприятно отразится на качестве отливаемых изделий, так как сохраняется первоначальная чистота расплавляемого в емкости твердого металла. Изобретение может быть использовано для литья изделий различных сечений (проволока, лента и т.д.). The invention will improve the reliability and accuracy of regulating the flow of liquid metal while simplifying the design of the device due to the lack of various devices in contact with liquid metal, which will also favorably affect the quality of the molded products, since the original purity of the molten solid metal is preserved. The invention can be used for casting products of various sections (wire, tape, etc.).

Claims

1. A device for controlling the flow of liquid metal containing a container with a heater docked with a bottom, the upper wall of which is connected to a vacuum pump, and a forming nozzle is installed in the bottom, characterized in that at the bottom in the area of its junction with the side wall of the tank is made at least at least one through groove filled with a refractory breathable porous substance, while the distance between the output end of the forming nozzle and the lower end of the side wall of the tank in the joint with the bottom does not exceed 10 mm.

2. The device according to claim 1, characterized in that asbestos is used as a refractory breathable porous substance.