RU2194779C2

RU2194779C2 - Apparatus for electromagnetically refining electroconductive melts

Info

Publication number: RU2194779C2
Application number: RU2001102331/02A
Authority: RU
Inventors: Р.М. Христинич; В.Н. Тимофеев; Е.В. Христинич; Н.П. Маракушин
Original assignee: Христинич Роман Мирославович; Тимофеев Виктор Николаевич; Христинич Елена Витальевна; Маракушин Николай Петрович
Priority date: 2001-01-25
Filing date: 2001-01-25
Publication date: 2002-12-20

Abstract

FIELD: metallurgy, namely apparatuses for out-of- furnace electromagnetic refining of electrically conductive melts at processes of preparing and casting alloys. SUBSTANCE: apparatus includes inductor; metal conduit in the form of lined ducts in zone of which rotary magnetic field is created for rotating melt metal in said ducts; system for introducing refining gas and system for turning. Metal conduit is inclined by angle (20 - 70) degrees relative to vertical plane by means of turning system. EFFECT: possibility for changing length and direction of motion path of refining gas in metal conduit depending upon kind of alloy. 2 dwg

Description

Изобретение относится к области металлургии, а именно к устройствам для внепечного электромагнитного рафинирования электропроводных расплавов в процессе приготовления и разливки сплавов. The invention relates to the field of metallurgy, and in particular to devices for out-of-furnace electromagnetic refining of electrically conductive melts in the process of preparation and casting of alloys.

Известно устройство для магнитогидродинамического рафинирования, представленное в статье "МГД-устройства для приготовления высококачественных алюминиевых сплавов" В.Н.Тимофеев, С.А.Бояков, Р.М.Христинич и др. Вестник Красноярского гос. техн. университета: Сб. научн. трудов. Под ред. В.В. Слабко /КГТУ. Вып. 2. Красноярск, 1996. - С. 13-18, содержащее индуктор, футерованные каналы, в области которых создается вращающееся электромагнитное поле, приводящее жидкий металл во вращение и систему ввода рафинирующего газа, выполненную в виде трубы, на которой закреплены диски. A device for magnetohydrodynamic refining is known, presented in the article "MHD devices for the preparation of high-quality aluminum alloys" V. N. Timofeev, S. A. Boyakov, R. M. Khristinich and others. Bulletin of the Krasnoyarsk state. tech. University: Sat scientific labor. Ed. V.V. Weakly / KSTU. Vol. 2. Krasnoyarsk, 1996. - S. 13-18, containing an inductor, lined channels, in the area of which a rotating electromagnetic field is created, bringing the liquid metal into rotation and a refining gas injection system, made in the form of a pipe on which disks are fixed.

Недостатками такого устройства являются:
1. Наличие сложной системы газораспределения в виде дисков, установленных в канале, приводит к существенному изменению сопротивления металла в каналах и к снижению коэффициента полезного действия установки. При этом снижается надежность установки в целом из-за возникновения пинч-эффектов в узких местах для металла: диск-стенка канала.The disadvantages of such a device are:
1. The presence of a complex gas distribution system in the form of disks installed in the channel leads to a significant change in the metal resistance in the channels and to a decrease in the efficiency of the installation. This reduces the reliability of the installation as a whole due to the occurrence of pinch effects in bottlenecks for metal: the disk-wall of the channel.

2. Быстрый подъем рафинирующего газа по вертикально расположенному каналу с металлом и уменьшение времени коагуляции рафинирующего газа и жидкого металла приводит к слабой проработке расплава, что требует увеличения времени рафинирования и расхода газа. 2. The rapid rise of the refining gas along a vertically arranged channel with the metal and the reduction in the coagulation time of the refining gas and liquid metal leads to poor melt processing, which requires an increase in the refining time and gas consumption.

Наиболее близким к заявленному устройству является устройство для электромагнитного рафинирования электропроводных расплавов, описанное в патенте РФ 2130503, МКИ⁷ С 22 В 9/00 авторов Р.М.Христинича, В.Н.Тимофеева, Н.П. Маракушина, опубл. в БИ 14 от 20.05.99 г., содержащее индуктор и металлотракт, выполненный с футерованным цилиндрическим каналом, на входе которого расположен впускной клапан, индуктор создает вращательно-винтовое бегущее электромагнитное поле в области металлотракта и охватывает металлотракт по всей его длине.Closest to the claimed device is a device for electromagnetic refining of electrically conductive melts described in RF patent 2130503, MKI ⁷ C 22 V 9/00 by R.M. Khristinich, V.N. Timofeev, N.P. Passion fruit, publ. in BI 14 dated May 20, 1999, containing an inductor and a metal path made with a lined cylindrical channel at the inlet of which an inlet valve is located, the inductor creates a rotary-screw traveling electromagnetic field in the metal path and covers the metal path along its entire length.

Недостатками такого устройства являются наличие сложного индуктора для создания вращательно-винтового бегущего электромагнитного поля и необходимость регулирования его электрических параметров при рафинировании расплавов с различными свойствами, что требует специального регулятора напряжения или преобразователя частоты. Последнее приводит к громоздкости устройства и к его удорожанию в целом. The disadvantages of this device are the presence of a complex inductor to create a rotary screw traveling electromagnetic field and the need to control its electrical parameters when refining melts with various properties, which requires a special voltage regulator or frequency converter. The latter leads to the bulkiness of the device and to its rise in price as a whole.

В основу изобретения положена задача создания устройства для электромагнитного рафинирования электропроводных расплавов, позволяющего изменять длину пути и траекторию движения рафинирующего газа в металлопроводе в зависимости от марки сплава. The basis of the invention is the creation of a device for electromagnetic refining of electrically conductive melts, which allows you to change the path length and trajectory of the refining gas in the metal wire, depending on the grade of alloy.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для электромагнитного рафинирования электропроводных расплавов, содержащем индуктор и металлопровод, выполненный в виде футерованных каналов, в области которых создается вращающееся электромагнитное поле, приводящее жидкий металл в каналах во вращение, и систему ввода рафинирующего газа, согласно изобретению металлопровод расположен под углом 20-70 градусов по отношению к вертикальной плоскости и зафиксирован при помощи системы поворота. The problem is solved in that in a device for electromagnetic refining of electrically conductive melts containing an inductor and a metal wire, made in the form of lined channels, in the area of which a rotating electromagnetic field is created, which rotates the liquid metal in the channels, and a metal wire injection system according to the invention located at an angle of 20-70 degrees with respect to the vertical plane and fixed using the rotation system.

На фиг. 1 изображено устройство для электромагнитного рафинирования электропроводных расплавов, выполненное на базе индукционной единицы; на фиг. 2 - то же, выполненное на базе футерованного прямолинейного металлотракта с электромагнитным вращателем. In FIG. 1 shows a device for electromagnetic refining of electrically conductive melts, based on an induction unit; in FIG. 2 - the same, made on the basis of a lined rectilinear metal path with an electromagnetic rotator.

Устройство состоит из приемной камеры 1, металлопровода 2, нижней камеры 3, индуктора 4, газового ввода 5, верхнего упора 6, направляющей 7, верхней герметичной крышки 8 и боковой герметичной крышки 9. The device consists of a receiving chamber 1, a metal wire 2, a lower chamber 3, an inductor 4, a gas inlet 5, an upper stop 6, a guide 7, an upper sealed cover 8 and a side sealed cover 9.

Устройство работает следующим образом. При поступлении жидкого металла в приемную камеру 1 происходит заполнение им также металлопровода 2 и нижней камеры 3. После этого установка устанавливается в рабочее положение под углом α = 20-70 градусов, конкретная величина которого зависит от производительности установки и вида сплава, подвергающегося рафинированию. В дальнейшем подается напряжение на индуктор 4, работающий подобно статору асинхронного двигателя, создающий вращающееся электромагнитное поле в области металлопровода с электропроводным расплавом. Электромагнитное поле приводит электропроводный расплав в металлопроводе во вращательное движение. После этого через газовый ввод 5 подается рафинирующий газ, который поступает в нижнюю часть металлопровода, заполненного жидким металлом. Пузырьки рафинирующего газа устремляются вертикально вверх, упираются в стенку металлопровода и подхватываются вращающимся металлом, линейная скорость которого у стенки канала металлопровода будет максимальной. При этом происходит их дробление, что улучшает процесс рафинирования. Под действием сил выталкивания пузырьки газа поднимаются вверх по металлопроводу навстречу движущемуся металлу. В совокупности с вращательным движением жидкого металла в металлопроводе пузырьки двигаются вверх по спирально-винтовой траектории. Тем самым увеличивается поверхность контакта пузырьков с металлом и удлиняется путь пузырька газа при всплытии на поверхность, что усиливает рафинирующий эффект. Учитывая, что в верхней части установки расположен упор 6, вокруг оси которого может вращаться установка, при помощи направляющей 7 производится подстройка угла α уже в процессе работы устройства. The device operates as follows. Upon receipt of the liquid metal in the receiving chamber 1, it also fills the metal wire 2 and the lower chamber 3. After that, the installation is installed in the working position at an angle α = 20-70 degrees, the specific value of which depends on the performance of the installation and the type of alloy being refined. Subsequently, voltage is supplied to the inductor 4, which works like a stator of an induction motor, creating a rotating electromagnetic field in the area of a metal wire with an electrically conductive melt. An electromagnetic field causes the electrically conductive melt in the metal wire to rotate. After that, refining gas is supplied through the gas inlet 5, which enters the lower part of the metal wire filled with liquid metal. Bubbles of refining gas rush vertically upward, abut against the wall of the metal wire and are picked up by a rotating metal, the linear speed of which will be maximum at the wall of the channel of the metal wire. At the same time, they are crushed, which improves the refining process. Under the action of buoyancy forces, gas bubbles rise up the metal wire towards the moving metal. In conjunction with the rotational motion of the liquid metal in the metal wire, the bubbles move upward along a spiral-helical path. This increases the contact surface of the bubbles with the metal and lengthens the path of the gas bubble when floating to the surface, which enhances the refining effect. Considering that an emphasis 6 is located in the upper part of the installation, around which its installation can rotate, with the help of the guide 7, the angle α is adjusted during the operation of the device.

Если угол наклона установки составляет более 45 градусов, то верхняя герметичная крышка 8 приемной камеры 1 закрывается и фиксируется при помощи болтовых соединений. При этом боковая герметичная крышка 9 открывается и заливка жидкого металла в приемную камеру производится с боковой стороны. If the angle of the installation is more than 45 degrees, then the upper sealed cover 8 of the receiving chamber 1 is closed and fixed with bolted connections. In this case, the side sealed cover 9 is opened and the liquid metal is poured into the receiving chamber from the side.

Claims

A device for electromagnetic refining of electrically conductive melts, comprising an inductor and a metal wire made in the form of lined channels, in the area of which a rotating electromagnetic field is created, which rotates the liquid metal in the channels, and a refining gas injection system, characterized in that the metal wire is located at an angle of 20 70 ^o in relation to the vertical plane and is fixed using the rotation system.