RU2549232C2 - Сосуд для содержания расплавленного металла, имеющий сквозную вентиляцию - Google Patents
Сосуд для содержания расплавленного металла, имеющий сквозную вентиляцию Download PDFInfo
- Publication number
- RU2549232C2 RU2549232C2 RU2012127007/02A RU2012127007A RU2549232C2 RU 2549232 C2 RU2549232 C2 RU 2549232C2 RU 2012127007/02 A RU2012127007/02 A RU 2012127007/02A RU 2012127007 A RU2012127007 A RU 2012127007A RU 2549232 C2 RU2549232 C2 RU 2549232C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- vessel
- metal
- casing
- refractory
- space
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D1/00—Casings; Linings; Walls; Roofs
- F27D1/12—Casings; Linings; Walls; Roofs incorporating cooling arrangements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B7/00—Blast furnaces
- C21B7/14—Discharging devices, e.g. for slag
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/10—Supplying or treating molten metal
- B22D11/103—Distributing the molten metal, e.g. using runners, floats, distributors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D35/00—Equipment for conveying molten metal into beds or moulds
- B22D35/04—Equipment for conveying molten metal into beds or moulds into moulds, e.g. base plates, runners
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
- C21C5/52—Manufacture of steel in electric furnaces
- C21C5/5294—General arrangement or layout of the electric melt shop
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D1/00—Casings; Linings; Walls; Roofs
- F27D1/14—Supports for linings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
- F27D3/14—Charging or discharging liquid or molten material
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)
- Furnace Housings, Linings, Walls, And Ceilings (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Crucibles And Fluidized-Bed Furnaces (AREA)
- Furnace Charging Or Discharging (AREA)
- Casting Support Devices, Ladles, And Melt Control Thereby (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, в частности к сосуду для содержания расплавленного металла. Сосуд для расплавленного металла, выполненный огнеупорным и имеющий наружную поверхность, и металлический кожух, содержащий внутреннюю поверхность, по меньшей мере, частично окружающую наружную поверхность сосуда на расстоянии от последней и образующую пространство между сосудом и металлическим кожухом. Указанное пространство включает в себя свободный, идущий вверх промежуток, который полностью сообщается с наружной атмосферой за счет верхнего и нижнего отверстий в металлическом кожухе. В пространстве между внутренней поверхностью металлического кожуха и наружной поверхностью огнеупорного сосуда размещен слой изолирующего материала, причем слой изолирующего материала является более узким, чем указанное пространство, по меньшей мере, с боковых, идущих вверх сторон металлического кожуха, за счет чего в пространстве образован указанный свободный промежуток. В качестве огнеупорного сосуда могут быть использованы желоб для передачи расплавленного металла, канал для размещения фильтра для металла или тигель. Использование изобретения обеспечивает устранение высоких температур на наружной поверхности кожуха. 14 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к системам для содержания расплавленного металла и используемым для этой цели конструкциям, например, для передачи расплавленного металла из одного места в другое, например, от металлоплавильной печи к литейной форме или к литейному столу. Точнее, изобретение относится к таким конструкциям, которые содержат огнеупорный (обычно керамический) сосуд, например, желоб для раздачи металла, тигель и т.п., расположенный внутри наружного металлического кожуха, который служит для поддержания, защиты и размещения огнеупорного сосуда.
Уровень техники
Конструкциям для содержания металла указанного типа присущ недостаток, заключающийся в том, что в процессе использования огнеупорный сосуд может нагреваться до очень высоких температур в силу его контакта с расплавленным металлом (например, до 680°-750°С при передаче расплавленного алюминия или алюминиевых сплавов). Если это тепло передается наружному металлическому кожуху конструкции, то указанный металлический кожух может подвергаться расширению, короблению или деформации, которая в свою очередь может приводить к появлению трещин в сосуде или, если огнеупорный сосуд выполнен из секций, к образованию зазоров между секциями, что позволит расплавленному металлу вытекать из сосуда в кожух. Кроме того, наружные поверхности кожуха могут принимать рабочие температуры, которые небезопасны для операторов оборудования. Указанные недостатки усугубляются, если к наружной стороне сосуда внутри кожуха подводится дополнительное тепло для поддержания расплавленного металла при требуемой высокой температуре. Например, температуры на наружной поверхности сосуда могут доходить до 900°С, когда используется дополнительный подвод тепла такого типа. Между сосудом и внутренней поверхностью кожуха могут быть предусмотрены слои изоляционного материала, но таких слоев может быть недостаточно для поддержания приемлемой температуры наружной поверхности кожуха без чрезмерного увеличения ширины стенок металлической вмещающей конструкции.
Для дополнительной тепловой изоляции от сосуда возможно также создание в кожухе воздушного промежутка. Например, в патенте США 5316071 от 31 мая 1994 года, раскрыт литейный лоток для раздачи расплавленного металла, содержащий воздушный промежуток или промежутки между слоями изоляции и наружным металлическим кожухом или оболочкой. Для перемещения воздуха в продольном направлении вдоль полостей боковой стенки с целью охлаждения поддерживающей конструкции используется вентилятор. Однако устройство такой системы вентиляторов является сложным и дорогостоящим, и, поэтому, нежелательным.
Известно также устройство для размещения расплавленного металла, описанное в патентном документе GB 494708 от 31 октября 1938 года, в котором в блоках огнеупорного материала, образующих сосуд для металла, или же между огнеупорным сосудом и внешним кожухом имеются каналы, по которым пропускают воздух в целях охлаждения конструкции. При этом такое устройство не является практичным при изготовлении, требует активного продува воздуха в системе и не обеспечивает достаточной надежности. Данное известное решение выбрано в качестве ближайшего аналога предлагаемого решения.
В соответствии с этим, существует потребность в усовершенствовании средств крепления огнеупорного сосуда для размещения металла, такого, как желоб, внутри металлического кожуха, образующего конструкцию для содержания расплавленного металла, чтобы одновременно избежать чрезмерно высоких температур на наружных поверхностях кожуха.
Раскрытие изобретения
В качестве предпочтительного варианта осуществления изобретения предлагается сосуд для размещения (например, для содержания и раздачи) расплавленного металла, выполненный огнеупорным, имеющий наружную поверхность и металлический кожух, имеющий внутреннюю поверхность, по меньшей мере частично окружающую наружную поверхность огнеупорного сосуда на расстоянии от последней и образующую пространство между огнеупорным сосудом и кожухом. Указанное пространство включает в себя свободный, расположенный с боковых сторон металлического кожуха промежуток, который сообщается с наружной атмосферой за соединения с верхним и нижним отверстиями металлического кожуха. В пространстве между внутренней поверхностью металлического кожуха и наружной поверхностью огнеупорного сосуда в предпочтительном варианте размещен слой изолирующего материала, более узкий, чем указанное пространство по меньшей мере с боковых сторон кожуха с образованием в пространстве указанного свободного промежутка.
В предпочтительном варианте свободный промежуток образован между слоем изолирующего материала и внутренней поверхностью металлического кожуха, однако в ином варианте или вдобавок к предпочтительному варианту, свободный промежуток может быть образован между слоем изолирующего материала и наружной поверхностью огнеупорного сосуда. Дополнительно, на стороне слоя изолирующего материала противоположной свободному промежутку, может быть образован второй свободный промежуток (вентилируемый или невентилируемый).
Свободный промежуток можно, если требуется, выполнить так, чтобы он проходил поперек нижней стенки металлического кожуха, а также вверх по еги боковым сторонам.
В предпочтительном варианте кожух содержит нижнюю стенку (днище), боковые стенки и верхнюю стенку, при этом на верхней и нижней стенках кожуха или вблизи верхней и нижней стенок выполнены верхнее и нижнее отверстия. Предпочтительно, чтобы нижние отверстия представляли собой каналы, образованные между пластинами, которые используются для построения нижней стенки и боковых стенок кожуха, а верхние отверстия представляли собой вырезы или щели в верхней стенке кожуха.
Оптимально, чтобы размеры свободного промежутка и указанных отверстий были выбраны так, чтобы обеспечить ламинарное течение воздуха через промежуток.
Огнеупорный сосуд может, например, представлять собой удлиненный желоб для передачи расплавленного металла, содержащий удлиненный канал, проходящий в продольном направлении от одного торца желоба до противоположного торца, сосуд с каналом для передачи расплавленного металла, оснащенным фильтром металла, сосуд с внутренним объемом для размещения расплавленного металла и по меньшей мере одного ротора установки дегазации металла, находящегося в указанном внутреннем объеме, или тигель с внутренним объемом, приспособленным для хранения расплавленного металла.
Предпочтительный вариант осуществления изобретения предусматривает сосуд для раздачи расплавленного металла, содержащий керамический желоб, у которого имеются боковые стенки, дно и наружная поверхность, а также металлический кожух для размещения указанного керамического желоба, содержащий внутреннюю поверхность, по меньшей мере частично охватывающую наружную поверхность керамического желоба на расстоянии от последней, и образующую пространство между желобом и кожухом. В пространстве между керамическим желобом и кожухом размещен слой теплоизолирующего материала. Слой изолирующего материала, примыкающий к боковым стенкам керамического желоба, выполнен более узким, чем указанное пространство в этих точках, так чтобы в конструкции с боковых сторон образовался идущий в верхнем направлении сплошной, ничем не заполненный промежуток. Указанный промежуток сообщается с верхними и нижним отверстиями кожухами, расположенными так, чтобы дать возможность наружному воздуху поступать в указанный промежуток и протекать по нему в вертикальном направлении. Промежуток создает течение воздуха сквозь кожух, которое снижает температуру кожуха.
Во всех предпочтительных вариантах осуществления изобретения огнеупорный сосуд главным образом предназначен для размещения или передачи расплавленного алюминия или алюминиевых сплавов, но он может быть применен для размещения или передачи других расплавленных металлов и сплавов, в частности, тех, у которых температура плавления близка к температуре расплавленного алюминия, например, магния, свинца, олова и цинка (температуры плавления которых ниже температуры плавления алюминия), а также меди и золота (у которых температуры плавления выше). Железо и сталь обладают гораздо более высокими температурами плавления, но конструкции, соответствующие изобретению, если требуется, могут быть адаптированы и для этих металлов. Расплавленный алюминий, помещенный в необогреваемый сосуд, обычно поддерживают при температуре в интервале 680°-720°С. При таких условиях температура наружной поверхности изолирующего слоя обычно находилась бы в интервале 250°-300°С, а конструкция, соответствующая предпочтительному варианту осуществления изобретения, может понизить температуру снаружи металлического кожуха до 100°С и ниже.
В предпочтительном случае сосуд выполнен из огнеупорного материала. Предполагается, что термин «огнеупорный материал», так как он использован в настоящем описании в отношении сосудов для содержания металла, включает все материалы, обладающие сравнительной стойкостью к расплавленным металлам, и способные сохранять свою прочность при высоких температурах, предусмотренных для таких сосудов. В число таких материалов (помимо других возможных) входят керамические материалы (неорганические неметаллические твердые и термостойкие стекла) и неметаллы. Неполный перечень подходящих материалов включает следующие: оксиды алюминия (глинозем), кремний (двуокись кремния, в частности, плавленый кварц), магний (оксид магния), кальций (известь), цирконий (двуокись циркония), бор (оксид бора), карбиды металлов, бориды, нитриды, силициды, такие как карбид кремния, карбид кремния с нитридкремниевой связью (SiC/Si3N4), карбид бора, нитрид бора, алюминосиликаты, например алюмосиликат кальция, композитные материалы (например, композиты оксидов и неоксидных материалов), стекла, включая стекла, предназначенные для станочной обработки, минеральная вата из волокон или смешанные материалы, углерод или графит и т.п.
Термин «сосуд для содержания металла» описывает (помимо других возможных) сосуды, предназначенные или сконструированные для хранения расплавленного металла в течение определенного периода времени, и сосуды, предназначенные или сконструированные для передачи расплавленного металла из одного места в другое, либо непрерывным, либо периодическим образом.
Краткое описание чертежей
Варианты выполнения настоящего изобретения будут подробнее описаны ниже со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг. 1 в перспективной проекции изображает конструкцию для содержания расплавленного металла или желоб, соответствующий варианту осуществления настоящего изобретения,
фиг. 2 представляет поперечное сечение конструкции, показанной на фиг. 1, и
фиг. 3 представляет боковую проекцию части конструкции, изображенной на фиг. 1 и 2.
Осуществление изобретения
На фиг. 1-3 показана конструкция 10 для раздачи расплавленного металла (например, лоток), соответствующая варианту осуществления настоящего изобретения. Конструкция содержит огнеупорный желоб 12, выполняющий функцию сосуда для содержания металла. Желоб, который образован из двух секций 12А и 12В, может быть выполнен из любого подходящего керамического материала, который обладает стойкостью к высокой температуре и действию расплавленного металла, передаваемого через желоб. В число подходящих материалов входит оксид алюминия и карбиды металлов, например, карбид кремния. Желоб содержит U-образный канал 13 для передачи расплавленного металла от одного конца конструкции к другому концу. В процессе использования указанная конструкция может быть каждым своим концом соединена с другим оборудованием, например лотком, отходящим от металлоплавильной печи, и лотком, ведущим к литейной форме или литейному столу (не показано). У желоба имеются продольные боковые стороны 14, дно 15 и узкие верхние края 16, проходящие с каждой стороны канала 13.
Желоб 12 расположен внутри и частично окружен металлическим кожухом 17, который служит для размещения желоба, для обеспечения взаимного совмещения секций желоба и взаимного контакта между секциями, а также для защиты желоба. Кожух 17 содержит боковые стенки 18, днище 19 (см. фиг. 2) и верхние пластины 20, проходящие с каждой стороны U-образного канала 13 желоба. Кожух 17 может быть выполнен из стали или другого металла, обладающего хорошей прочностью при высоких температурах.
Как показано, кожух в данном примере осуществления выполнен из нескольких частей. Боковые стенки и днище кожуха выполнены из длинных металлических пластин 22 и 23. Данные пластины удерживаются вместе посредством нескольких U-образных металлических ребер 25, которые с интервалом установлены вдоль конструкции между ее концами. Ребра 25 в свою очередь крепятся металлическими боковыми стяжками 27 и нижними стяжками 28, которые проходят между ребер и соединены с наружными краями конструкции. Кожух также содержит торцевые сжимающие фланцы 30 на каждом конце конструкции, которые поддерживают желоб в сжатом состоянии в продольном направлении для минимизации образования трещин.
Желоб 12 жестко закреплен внутри кожуха посредством вертикальных поджимающих опор 32 и горизонтальных поджимающих опор 34. Указанные опоры выполнены в виде металлических стержней 35, изготовленных, например, из нержавеющей стали, которые проходят через нижние стяжки 28 и боковые стяжки 27, через отверстия в пластинах 23 и 22 и теплоизоляционный материал 46 и 47, и входят в контакт с желобом в области днища 15 и нижних краев боковых сторон 14. Внутренние концы стержней 35 оснащены металлическими контактными башмаками 36 увеличенного размера, которые распределяют нагрузку, прикладываемую со стороны стержней к желобу 12, чтобы исключить повреждение последнего. Вертикальные поджимающие опоры 32 не только поддерживают желоб, но также прикладывают усилие сжатия, что является возможным, поскольку верхние края 16 желоба удерживаются верхними пластинами 20 кожуха, которые жестко подтянуты вниз посредством болтов 37. Горизонтальные поджимающие опоры 34 также прикладывают усилие сжатия в зоне, примыкающей к днищу желоба, причем указанные опоры расположены напротив друг друга для уравновешивания прикладываемых усилий. Таким образом, указанные поджимающие опоры держат желоб подвешенным внутри кожуха, оставляя при этом свободные пространства 40 и 42, отделяющие наружные поверхности желоба от кожуха, соответственно с боковых сторон и в области днища. Указанные поджимающие опоры принимают на себя все деформации расширения и сокращения желоба и кожуха, вызванные циклическим изменением температур, благодаря поджимающим шайбам 44, расположенным под головками 45 болтов, проходящих через поджимающие опоры 32 и 34.
В свободных пространствах 40 и 42 расположены слои 46 и 47 теплоизоляционного материала. Указанные слои могут быть выполнены из любого подходящего термостойкого теплоизоляционного материала, например, панелей из огнеупорной керамики, такой как керамика на основе оксида алюминия. Слои 46 и 47 являются более узкими, чем ширина пространств 40 и 42, по меньшей мере с боковых сторон желоба, и таким образом между слоями изоляции и внутренними поверхностями кожуха образуются незаполненные сплошные промежутки 49 и 50. Данные промежутки поддерживаются распорными болтами 48, которые отжимают слои изоляции от внутренней поверхности боковых пластин 22. Между слоями 46 и 47 изоляции и наружной поверхностью желоба 12 также образованы промежутки 51 и 52. Однако внешние промежутки 49 с боковых сторон кожуха целиком сообщаются с наружной атмосферой, поскольку они сообщаются с верхними отверстиями 54 и нижними отверстиями 55. Нижние отверстия 55 фактически представляют собой открытые каналы, проходящие по длине конструкции, которые образованы между боковыми пластинами 22 и нижней пластиной 23 кожуха, поскольку указанные пластины закреплены таким образом, что их края не сходятся. Верхние отверстия 54 представляют собой щели, выполненные в верхних пластинах 20 (см. фиг. 1). С каждой стороны желоба имеются несколько таких щелей, которые ориентированы в продольном направлении вдоль верхних пластин 20. Как указано стрелками на фиг.2, верхние и нижние отверстия 54 и 55 дают возможность наружному воздуху войти в промежутки 49, чтобы далее пройти вверх через указанные промежутки за счет конвекции, вызванной нагреванием воздуха, и выйти из промежутков и из кожуха через верхние отверстия 54. Таким образом, данные промежутки и отверстия обеспечивают охлаждение пассивного типа, которое отводит тепло из внутренней области конструкции, примыкающей к внутренней поверхности кожуха, и таким образом, способствует снижению температуры стенок кожуха, снижая тем самым вероятность коробления, деформации и повреждения, а также снижая риск получения ожогов оператором.
Промежуток 50 в области днища кожуха также сообщается с наружной атмосферой, благодаря тому, что, как показано, данный промежуток соединен с боковыми промежутками 49. За счет такого соединения температура днища кожуха также снижается.
Ширина боковых промежутков 49 и размер отверстий 54 и 55 предпочтительно должны быть такими, чтобы через промежутки 49 проходил сравнительно медленный ламинарный поток воздуха без турбулентности, поскольку турбулентность может увеличить передачу тепла поперек промежутка. Оптимальная ширина промежутка зависит от высоты желоба, характеристик поверхности слоев 46 и 47 теплоизоляции, и конструкции верхней пластины 20, а также от давления, влажности и температуры воздуха, и таким образом оптимальная ширина может варьировать соответственно указанным параметрам. Однако промежуток шириной менее 2 мм трудно выдержать по всей длине конструкции из-за допусков на сварку и резку. С другой стороны, если указанный промежуток делать шире, то должна возрасти и ширина верхней пластины 20, а отсюда потребуется выполнить пластину из более толстого стального листа или предусмотреть поддерживающие ребра, чтобы противостоять изгибному моменту, вызываемому вертикальным сжатием огнеупорного желоба. По этим причинам промежуток шириной более 5,1 см или даже 2,5 см может представлять проблему, а промежутки шире, приблизительно, 1 см или даже 6 мм могут потребовать дополнительной конструктивной опоры для верхних пластин. Отверстия 54 и 55, в общем, должны быть выполнены подходящими по размеру и возможно по форме, чтобы способствовать плавному, ламинарному течению воздуха через промежутки, причем в действительности верхние отверстия 54 могут представлять наибольшую важность для управления течением воздуха. Надлежащее соотношение между размером отверстия и размером промежутка может быть выбрано экспериментально или путем компьютерного моделирования.
В представленном варианте осуществления изобретения промежутки 51 и 52, образованные с боковых сторон изолирующих слоев 46 и 47, обращенных к желобу, не сообщаются с наружной атмосферой, и поэтому они функционируют в качестве невентилируемых терморазрывов или воздушных зазоров, но в ином варианте конструкции указанные промежутки могут быть выполнены вентилируемыми путем устройства соответствующих отверстий, например, небольших верхних и нижних отверстий в изолирующих слоях 46 и 47, обеспечивающих сообщение промежутками 49 и 50, чтобы создать дополнительное охлаждение конструкции за счет вентиляции. Однако даже если такая дополнительная вентиляция не предусмотрена, промежутки 51 и 52 создают дополнительную тепловую изоляцию желоба от кожуха.
На фиг. 3 изображено, как может быть обеспечено поджатие торцевых фланцев 30, чтобы указанные фланцы могли воздействовать на торцы желоба 12. Фланцы 30 выполнены подвижными относительно остального кожуха, и прикреплены к болтам 60, которые проходят через соседнее ребро 25. Вращение головок 61 болтов подтягивает фланец 30 вдоль оси внутрь конструкции, а фланец в свою очередь оказывает давление на торец желоба 12 (фиг. 3). Поджимающие шайбы 62, расположенные между головкой 61 болтов и ребром 25, допускают незначительные перемещения желоба, вызванные его циклическим тепловым сокращением и расширением.
Хотя рассмотренный пример варианта осуществления является предпочтительным, если требуется, в него могут быть внесены изменения и осуществлены различные модификации. Например, изолирующие слои 46 и 47 могут быть целиком изъяты из конструкции, так что для защиты наружного металлического кожуха от воздействия высоких температур придется полагаться только на пассивную воздушную вентиляцию. Более того, когда такие изолирующие слои присутствуют, вентилируемый промежуток может быть предусмотрен на стороне желоба, а не на стороне кожуха, как это показано на чертеже, хотя это может привести к отъему большого количества тепла от желоба. Промежуток на той стороне изоляции, которая обращена к желобу, можно вентилировать пассивным способом, предусмотрев отверстия или щели в нижнем слое 47 изоляции, и в боковых слоях 46 изоляции вблизи верхней части. Наружный воздух тогда также бы входил через нижнее отверстие 55, а выходил через верхнее отверстие 54, или верхнее отверстие 54 можно было бы сместить в положение над промежутком на той стороне изоляции, которая обращена к желобу.
Конструкция, изображенная на фиг. 1-3, не включает в себя средств нагревания желоба внутри кожуха, но использование таких средств нагревания является возможным. Например, в промежутках 51 с каждой стороны желоба 12 могут быть предусмотрены электрические нагревательные элементы. Другие примеры конструкций желобов, содержащих средства нагревания, раскрыты в патенте США 6973955, выданном 13 декабря 2005 г. (содержание которого специально включено в настоящее описание посредством ссылки). Если предусмотрены такие средства нагревания, то желательно опорные стержни 35 вертикального и горизонтального поджатия выполнить частично или целиком из огнеупорного керамического материала, например, на основе оксида алюминия, а не из металла. Это связано с тем, что при использовании внутри кожуха средств нагревания стержни подвергаются действию более высоких температур, которые могут приводить к деформации металлических стержней или потере их прочности на сжатие.
В рассмотренном выше варианте осуществления изобретения желоб 12 представляет собой удлиненный желоб для расплавленного металла такого типа, какие применяются в системах раздачи расплавленного металла, используемых для передачи расплавленного металла из одного места (например, из металлоплавильной печи) в другое место (например, в литейную форму). Однако в соответствии с другими вариантами осуществления изобретения могут быть использованы иные виды сосудов для содержания и раздачи металла, например, сосуд со встроенным керамическим фильтром (например, фильтром из керамической пены), используемым для отделения частиц от струи расплавленного металла, когда металл проходит от металлоплавильной печи к литейному столу. В таком случае, указанный сосуд включает в себя канал для передачи расплавленного металла с фильтром, установленным в канале. Примеры таких сосудов и систем для содержания расплавленного металла раскрыты в патенте США 5673902, выданном 7 октября 1997 г., и в международной заявке 2006/110974 А1, опубликованной 26 октября 2006 г.
Согласно другому варианту осуществления изобретения рассматриваемый сосуд действует как контейнер, в котором осуществляется дегазация расплавленного металла, например, как в известной «компактной установке дегазации Alcan», что описано в международной патентной заявке 95/21273, опубликованной 10 августа 1995 г. В процессе дегазации происходит удаление водорода и других примесей из струи расплавленного металла, когда металл движется из печи к литейному столу. Такой сосуд включает в себя внутренний объем для содержания расплавленного металла, в который сверху выступают вращающиеся роторы дегазатора. Сосуд может использоваться для поточной обработки или он может являться частью системы раздачи металла, соединенной с сосудами передачи металла. В общем, рассматриваемый в изобретении сосуд может представлять собой любой огнеупорный сосуд для содержания металла, расположенный в металлическом кожухе. По конструкции такой сосуд может также быть выполнен в виде тигля из огнеупорной керамики для размещения больших объемов расплавленного металла для его переноса из одного места в другое. Всех такие варианты конструкций содержат огнеупорный сосуд, расположенный в наружном металлическом кожухе, и, таким образом, могут быть модифицированы, чтобы включить в себя отличительные признаки изобретения, раскрытые в настоящем описании.
СОСУД ДЛЯ СОДЕРЖАНИЯ РАСПЛАВЛЕННОГО МЕТАЛЛА, ИМЕЮЩИЙ СКВОЗНУЮ ВЕНТИЛЯЦИЮ
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к системам для содержания расплавленного металла и используемым для этой цели конструкциям, например, для передачи расплавленного металла из одного места в другое, например, от металлоплавильной печи к литейной форме или к литейному столу. Точнее, изобретение относится к таким конструкциям, которые содержат огнеупорный (обычно керамический) сосуд, например, желоб для раздачи металла, тигель и т.п., расположенный внутри наружного металлического кожуха, который служит для поддержания, защиты и размещения огнеупорного сосуда.
Уровень техники
Конструкциям для содержания металла указанного типа присущ недостаток, заключающийся в том, что в процессе использования огнеупорный сосуд может нагреваться до очень высоких температур в силу его контакта с расплавленным металлом (например, до 680-750С при передаче расплавленного алюминия или алюминиевых сплавов). Если это тепло передается наружному металлическому кожуху конструкции, то указанный металлический кожух может подвергаться расширению, короблению или деформации, которая в свою очередь может приводить к появлению трещин в сосуде или, если огнеупорный сосуд выполнен из секций, к образованию зазоров между секциями, что позволит расплавленному металлу вытекать из сосуда в кожух. Кроме того, наружные поверхности кожуха могут принимать рабочие температуры, которые небезопасны для операторов оборудования. Указанные недостатки усугубляются, если к наружной стороне сосуда внутри кожуха подводится дополнительное тепло для поддержания расплавленного металла при требуемой высокой температуре. Например, температуры на наружной поверхности сосуда могут доходить до 900С, когда используется дополнительный подвод тепла такого типа. Между сосудом и внутренней поверхностью кожуха могут быть предусмотрены слои изоляционного материала, но таких слоев может быть недостаточно для поддержания приемлемой температуры наружной поверхности кожуха без чрезмерного увеличения ширины стенок металлической вмещающей конструкции.
Для дополнительной тепловой изоляции от сосуда возможно также создание в кожухе воздушного промежутка. Например, в патенте США 5316071 от 31 мая 1994 года, раскрыт литейный лоток для раздачи расплавленного металла, содержащий воздушный промежуток или промежутки между слоями изоляции и наружным металлическим кожухом или оболочкой. Для перемещения воздуха в продольном направлении вдоль полостей боковой стенки с целью охлаждения поддерживающей конструкции используется вентилятор. Однако устройство такой системы вентиляторов является сложным и дорогостоящим, и, поэтому, нежелательным.
Известно также устройство для размещения расплавленного металла, описанное в патентном документе GB 494708 от 31 октября 1938 года, в котором в блоках огнеупорного материала, образующих сосуд для металла, или же между огнеупорным сосудом и внешним кожухом имеются каналы, по которым пропускают воздух в целях охлаждения конструкции. При этом такое устройство не является практичным при изготовлении, требует активного продува воздуха в системе и не обеспечивает достаточной надежности. Данное известное решение выбрано в качестве ближайшего аналога предлагаемого решения.
В соответствии с этим, существует потребность в усовершенствовании средств крепления огнеупорного сосуда для размещения металла, такого, как желоб, внутри металлического кожуха, образующего конструкцию для содержания расплавленного металла, чтобы одновременно избежать чрезмерно высоких температур на наружных поверхностях кожуха.
Раскрытие изобретения
В качестве предпочтительного варианта осуществления изобретения предлагается сосуд для размещения (например, для содержания и раздачи) расплавленного металла, выполненный огнеупорным, имеющий наружную поверхность и металлический кожух, имеющий внутреннюю поверхность, по меньшей мере частично окружающую наружную поверхность огнеупорного сосуда на расстоянии от последней и образующую пространство между огнеупорным сосудом и кожухом. Указанное пространство включает в себя свободный, расположенный с боковых сторон металлического кожуха промежуток, который сообщается с наружной атмосферой за соединения с верхним и нижним отверстиями металлического кожуха. В пространстве между внутренней поверхностью металлического кожуха и наружной поверхностью огнеупорного сосуда в предпочтительном варианте размещен слой изолирующего материала, более узкий, чем указанное пространство по меньшей мере с боковых сторон кожуха с образованием в пространстве указанного свободного промежутка.
В предпочтительном варианте свободный промежуток образован между слоем изолирующего материала и внутренней поверхностью металлического кожуха, однако в ином варианте или вдобавок к предпочтительному варианту свободный промежуток может быть образован между слоем изолирующего материала и наружной поверхностью огнеупорного сосуда. Дополнительно, на стороне слоя изолирующего материала противоположной свободному промежутку, может быть образован второй свободный промежуток (вентилируемый или невентилируемый).
Свободный промежуток можно, если требуется, выполнить так, чтобы он проходил поперек нижней стенки металлического кожуха, а также вверх по еги боковым сторонам.
В предпочтительном варианте кожух содержит нижнюю стенку (днище), боковые стенки и верхнюю стенку, при этом на верхней и нижней стенках кожуха или вблизи верхней и нижней стенок выполнены верхнее и нижнее отверстия. Предпочтительно, чтобы нижние отверстия представляли собой каналы, образованные между пластинами, которые используются для построения нижней стенки и боковых стенок кожуха, а верхние отверстия представляли собой вырезы или щели в верхней стенке кожуха.
Оптимально, чтобы размеры свободного промежутка и указанных отверстий были выбраны так, чтобы обеспечить ламинарное течение воздуха через промежуток.
Огнеупорный сосуд может, например, представлять собой удлиненный желоб для передачи расплавленного металла, содержащий удлиненный канал, проходящий в продольном направлении от одного торца желоба до противоположного торца, сосуд с каналом для передачи расплавленного металла, оснащенным фильтром металла, сосуд с внутренним объемом для размещения расплавленного металла и по меньшей мере одного ротора установки дегазации металла, находящегося в указанном внутреннем объеме, или тигель с внутренним объемом, приспособленным для хранения расплавленного металла.
Предпочтительный вариант осуществления изобретения предусматривает сосуд для раздачи расплавленного металла, содержащий керамический желоб, у которого имеются боковые стенки, дно и наружная поверхность, а также металлический кожух для размещения указанного керамического желоба, содержащий внутреннюю поверхность, по меньшей мере частично охватывающую наружную поверхность керамического желоба на расстоянии от последней, и образующую пространство между желобом и кожухом. В пространстве между керамическим желобом и кожухом размещен слой теплоизолирующего материала. Слой изолирующего материала, примыкающий к боковым стенкам керамического желоба, выполнен более узким, чем указанное пространство в этих точках, так чтобы в конструкции с боковых сторон образовался идущий в верхнем направлении сплошной, ничем не заполненный промежуток. Указанный промежуток сообщается с верхними и нижним отверстиями кожухами, расположенными так, чтобы дать возможность наружному воздуху поступать в указанный промежуток и протекать по нему в вертикальном направлении. Промежуток создает течение воздуха сквозь кожух, которое снижает температуру кожуха.
Во всех предпочтительных вариантах осуществления изобретения огнеупорный сосуд главным образом предназначен для размещения или передачи расплавленного алюминия или алюминиевых сплавов, но он может быть применен для размещения или передачи других расплавленных металлов и сплавов, в частности, тех, у которых температура плавления близка к температуре расплавленного алюминия, например, магния, свинца, олова и цинка (температуры плавления которых ниже температуры плавления алюминия), а также меди и золота (у которых температуры плавления выше). Железо и сталь обладают гораздо более высокими температурами плавления, но конструкции, соответствующие изобретению, если требуется, могут быть адаптированы и для этих металлов. Расплавленный алюминий, помещенный в необогреваемый сосуд, обычно поддерживают при температуре в интервале 680°-720°С. При таких условиях температура наружной поверхности изолирующего слоя обычно находилась бы в интервале 250°-300°С, а конструкция, соответствующая предпочтительному варианту осуществления изобретения, может понизить температуру снаружи металлического кожуха до 100°С и ниже.
В предпочтительном случае сосуд выполнен из огнеупорного материала. Предполагается, что термин «огнеупорный материал», так как он использован в настоящем описании в отношении сосудов для содержания металла, включает все материалы, обладающие сравнительной стойкостью к расплавленным металлам, и способные сохранять свою прочность при высоких температурах, предусмотренных для таких сосудов. В число таких материалов (помимо других возможных) входят керамические материалы (неорганические неметаллические твердые и термостойкие стекла) и неметаллы. Неполный перечень подходящих материалов включает следующие: оксиды алюминия (глинозем), кремний (двуокись кремния, в частности, плавленый кварц), магний (оксид магния), кальций (известь), цирконий (двуокись циркония), бор (оксид бора), карбиды металлов, бориды, нитриды, силициды, такие как карбид кремния, карбид кремния с нитридкремниевой связью (SiC/Si3N4), карбид бора, нитрид бора, алюминосиликаты, например, алюмосиликат кальция, композитные материалы (например, композиты оксидов и неоксидных материалов), стекла, включая стекла, предназначенные для станочной обработки, минеральная вата из волокон или смешанные материалы, углерод или графит и т.п.
Термин «сосуд для содержания металла» описывает (помимо других возможных) сосуды, предназначенные или сконструированные для хранения расплавленного металла в течение определенного периода времени, и сосуды, предназначенные или сконструированные для передачи расплавленного металла из одного места в другое, либо непрерывным, либо периодическим образом.
Краткое описание чертежей
Варианты выполнения настоящего изобретения будут подробнее описаны ниже со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг. 1 в перспективной проекции изображает конструкцию для содержания расплавленного металла или желоб, соответствующий варианту осуществления настоящего изобретения,
фиг. 2 представляет поперечное сечение конструкции, показанной на фиг. 1, и
фиг. 3 представляет боковую проекцию части конструкции, изображенной на фиг. 1 и 2.
Осуществление изобретения
На фиг. 1-3 показана конструкция 10 для раздачи расплавленного металла (например, лоток), соответствующая варианту осуществления настоящего изобретения. Конструкция содержит огнеупорный желоб 12, выполняющий функцию сосуда для содержания металла. Желоб, который образован из двух секций 12А и 12В, может быть выполнен из любого подходящего керамического материала, который обладает стойкостью к высокой температуре и действию расплавленного металла, передаваемого через желоб. В число подходящих материалов входит оксид алюминия и карбиды металлов, например, карбид кремния. Желоб содержит U-образный канал 13 для передачи расплавленного металла от одного конца конструкции к другому концу. В процессе использования указанная конструкция может быть каждым своим концом соединена с другим оборудованием, например лотком, отходящим от металлоплавильной печи, и лотком, ведущим к литейной форме или литейному столу (не показано). У желоба имеются продольные боковые стороны 14, дно 15 и узкие верхние края 16, проходящие с каждой стороны канала 13.
Желоб 12 расположен внутри и частично окружен металлическим кожухом 17, который служит для размещения желоба, для обеспечения взаимного совмещения секций желоба и взаимного контакта между секциями, а также для защиты желоба. Кожух 17 содержит боковые стенки 18, днище 19 (см. фиг. 2) и верхние пластины 20, проходящие с каждой стороны U-образного канала 13 желоба. Кожух 17 может быть выполнен из стали или другого металла, обладающего хорошей прочностью при высоких температурах.
Как показано, кожух в данном примере осуществления выполнен из нескольких частей. Боковые стенки и днище кожуха выполнены из длинных металлических пластин 22 и 23. Данные пластины удерживаются вместе посредством нескольких U-образных металлических ребер 25, которые с интервалом установлены вдоль конструкции между ее концами. Ребра 25 в свою очередь крепятся металлическими боковыми стяжками 27 и нижними стяжками 28, которые проходят между ребер и соединены с наружными краями конструкции. Кожух также содержит торцевые сжимающие фланцы 30 на каждом конце конструкции, которые поддерживают желоб в сжатом состоянии в продольном направлении для минимизации образования трещин.
Желоб 12 жестко закреплен внутри кожуха посредством вертикальных поджимающих опор 32 и горизонтальных поджимающих опор 34. Указанные опоры выполнены в виде металлических стержней 35, изготовленных, например, из нержавеющей стали, которые проходят через нижние стяжки 28 и боковые стяжки 27, через отверстия в пластинах 23 и 22 и теплоизоляционный материал 46 и 47, и входят в контакт с желобом в области днища 15 и нижних краев боковых сторон 14. Внутренние концы стержней 35 оснащены металлическими контактными башмаками 36 увеличенного размера, которые распределяют нагрузку, прикладываемую со стороны стержней к желобу 12, чтобы исключить повреждение последнего. Вертикальные поджимающие опоры 32 не только поддерживают желоб, но также прикладывают усилие сжатия, что является возможным, поскольку верхние края 16 желоба удерживаются верхними пластинами 20 кожуха, которые жестко подтянуты вниз посредством болтов 37. Горизонтальные поджимающие опоры 34 также прикладывают усилие сжатия в зоне, примыкающей к днищу желоба, причем указанные опоры расположены напротив друг друга для уравновешивания прикладываемых усилий. Таким образом, указанные поджимающие опоры держат желоб подвешенным внутри кожуха, оставляя при этом свободные пространства 40 и 42, отделяющие наружные поверхности желоба от кожуха, соответственно с боковых сторон и в области днища. Указанные поджимающие опоры принимают на себя все деформации расширения и сокращения желоба и кожуха, вызванные циклическим изменением температур, благодаря поджимающим шайбам 44, расположенным под головками 45 болтов, проходящих через поджимающие опоры 32 и 34.
В свободных пространствах 40 и 42 расположены слои 46 и 47 теплоизоляционного материала. Указанные слои могут быть выполнены из любого подходящего термостойкого теплоизоляционного материала, например, панелей из огнеупорной керамики, такой как керамика на основе оксида алюминия. Слои 46 и 47 являются более узкими, чем ширина пространств 40 и 42, по меньшей мере с боковых сторон желоба, и таким образом между слоями изоляции и внутренними поверхностями кожуха образуются незаполненные сплошные промежутки 49 и 50. Данные промежутки поддерживаются распорными болтами 48, которые отжимают слои изоляции от внутренней поверхности боковых пластин 22. Между слоями 46 и 47 изоляции и наружной поверхностью желоба 12 также образованы промежутки 51 и 52. Однако внешние промежутки 49 с боковых сторон кожуха целиком сообщаются с наружной атмосферой, поскольку они сообщаются с верхними отверстиями 54 и нижними отверстиями 55. Нижние отверстия 55 фактически представляют собой открытые каналы, проходящие по длине конструкции, которые образованы между боковыми пластинами 22 и нижней пластиной 23 кожуха, поскольку указанные пластины закреплены таким образом, что их края не сходятся. Верхние отверстия 54 представляют собой щели, выполненные в верхних пластинах 20 (см. фиг. 1). С каждой стороны желоба имеются несколько таких щелей, которые ориентированы в продольном направлении вдоль верхних пластин 20. Как указано стрелками на фиг.2, верхние и нижние отверстия 54 и 55 дают возможность наружному воздуху войти в промежутки 49, чтобы далее пройти вверх через указанные промежутки за счет конвекции, вызванной нагреванием воздуха, и выйти из промежутков и из кожуха через верхние отверстия 54. Таким образом, данные промежутки и отверстия обеспечивают охлаждение пассивного типа, которое отводит тепло из внутренней области конструкции, примыкающей к внутренней поверхности кожуха, и таким образом, способствует снижению температуры стенок кожуха, снижая тем самым вероятность коробления, деформации и повреждения, а также снижая риск получения ожогов оператором.
Промежуток 50 в области днища кожуха также сообщается с наружной атмосферой, благодаря тому что, как показано, данный промежуток соединен с боковыми промежутками 49. За счет такого соединения температура днища кожуха также снижается.
Ширина боковых промежутков 49 и размер отверстий 54 и 55 предпочтительно должны быть такими, чтобы через промежутки 49 проходил сравнительно медленный ламинарный поток воздуха без турбулентности, поскольку турбулентность может увеличить передачу тепла поперек промежутка. Оптимальная ширина промежутка зависит от высоты желоба, характеристик поверхности слоев 46 и 47 теплоизоляции, и конструкции верхней пластины 20, а также от давления, влажности и температуры воздуха, и таким образом оптимальная ширина может варьировать соответственно указанным параметрам. Однако промежуток шириной менее 2 мм трудно выдержать по всей длине конструкции из-за допусков на сварку и резку. С другой стороны, если указанный промежуток делать шире, то должна возрасти и ширина верхней пластины 20, а отсюда потребуется выполнить пластину из более толстого стального листа или предусмотреть поддерживающие ребра, чтобы противостоять изгибному моменту, вызываемому вертикальным сжатием огнеупорного желоба. По этим причинам промежуток шириной более 5,1 см или даже 2,5 см может представлять проблему, а промежутки шире, приблизительно, 1 см или даже 6 мм могут потребовать дополнительной конструктивной опоры для верхних пластин. Отверстия 54 и 55, в общем, должны быть выполнены подходящими по размеру и возможно по форме, чтобы способствовать плавному, ламинарному течению воздуха через промежутки, причем в действительности верхние отверстия 54 могут представлять наибольшую важность для управления течением воздуха. Надлежащее соотношение между размером отверстия и размером промежутка может быть выбрано экспериментально или путем компьютерного моделирования.
В представленном варианте осуществления изобретения промежутки 51 и 52, образованные с боковых сторон изолирующих слоев 46 и 47, обращенных к желобу, не сообщаются с наружной атмосферой, и поэтому они функционируют в качестве невентилируемых терморазрывов или воздушных зазоров, но в ином варианте конструкции указанные промежутки могут быть выполнены вентилируемыми путем устройства соответствующих отверстий, например, небольших верхних и нижних отверстий в изолирующих слоях 46 и 47, обеспечивающих сообщение промежутками 49 и 50, чтобы создать дополнительное охлаждение конструкции за счет вентиляции. Однако даже если такая дополнительная вентиляция не предусмотрена, промежутки 51 и 52 создают дополнительную тепловую изоляцию желоба от кожуха.
На фиг. 3 изображено, как может быть обеспечено поджатие торцевых фланцев 30, чтобы указанные фланцы могли воздействовать на торцы желоба 12. Фланцы 30 выполнены подвижными относительно остального кожуха, и прикреплены к болтам 60, которые проходят через соседнее ребро 25. Вращение головок 61 болтов подтягивает фланец 30 вдоль оси внутрь конструкции, а фланец в свою очередь оказывает давление на торец желоба 12 (фиг. 3). Поджимающие шайбы 62, расположенные между головкой 61 болтов и ребром 25, допускают незначительные перемещения желоба, вызванные его циклическим тепловым сокращением и расширением.
Хотя рассмотренный пример варианта осуществления является предпочтительным, если требуется, в него могут быть внесены изменения и осуществлены различные модификации. Например, изолирующие слои 46 и 47 могут быть целиком изъяты из конструкции, так что для защиты наружного металлического кожуха от воздействия высоких температур придется полагаться только на пассивную воздушную вентиляцию. Более того, когда такие изолирующие слои присутствуют, вентилируемый промежуток может быть предусмотрен на стороне желоба, а не на стороне кожуха, как это показано на чертеже, хотя это может привести к отъему большого количества тепла от желоба. Промежуток на той стороне изоляции, которая обращена к желобу, можно вентилировать пассивным способом, предусмотрев отверстия или щели в нижнем слое 47 изоляции, и в боковых слоях 46 изоляции вблизи верхней части. Наружный воздух тогда также бы входил через нижнее отверстие 55, а выходил через верхнее отверстие 54, или верхнее отверстие 54 можно было бы сместить в положение над промежутком на той стороне изоляции, которая обращена к желобу.
Конструкция, изображенная на фиг. 1-3, не включает в себя средств нагревания желоба внутри кожуха, но использование таких средств нагревания является возможным. Например, в промежутках 51 с каждой стороны желоба 12 могут быть предусмотрены электрические нагревательные элементы. Другие примеры конструкций желобов, содержащих средства нагревания, раскрыты в патенте США 6973955, выданном 13 декабря 2005 г. (содержание которого специально включено в настоящее описание посредством ссылки). Если предусмотрены такие средства нагревания, то желательно опорные стержни 35 вертикального и горизонтального поджатия выполнить частично или целиком из огнеупорного керамического материала, например, на основе оксида алюминия, а не из металла. Это связано с тем, что при использовании внутри кожуха средств нагревания стержни подвергаются действию более высоких температур, которые могут приводить к деформации металлических стержней или потере их прочности на сжатие.
В рассмотренном выше варианте осуществления изобретения желоб 12 представляет собой удлиненный желоб для расплавленного металла такого типа, какие применяются в системах раздачи расплавленного металла, используемых для передачи расплавленного металла из одного места (например, из металлоплавильной печи) в другое место (например, в литейную форму). Однако в соответствии с другими вариантами осуществления изобретения могут быть использованы иные виды сосудов для содержания и раздачи металла, например, сосуд со встроенным керамическим фильтром (например, фильтром из керамической пены), используемым для отделения частиц от струи расплавленного металла, когда металл проходит от металлоплавильной печи к литейному столу. В таком случае указанный сосуд включает в себя канал для передачи расплавленного металла с фильтром, установленным в канале. Примеры таких сосудов и систем для содержания расплавленного металла раскрыты в патенте США 5673902, выданном 7 октября 1997 г., и в международной заявке 2006/110974 А1, опубликованной 26 октября 2006 г.
Согласно другому варианту осуществления изобретения рассматриваемый сосуд действует как контейнер, в котором осуществляется дегазация расплавленного металла, например, как в известной «компактной установке дегазации Alcan», что описано в международной патентной заявке 95/21273, опубликованной 10 августа 1995 г. В процессе дегазации происходит удаление водорода и других примесей из струи расплавленного металла, когда металл движется из печи к литейному столу. Такой сосуд включает в себя внутренний объем для содержания расплавленного металла, в который сверху выступают вращающиеся роторы дегазатора. Сосуд может использоваться для поточной обработки или он может являться частью системы раздачи металла, соединенной с сосудами передачи металла. В общем, рассматриваемый в изобретении сосуд может представлять собой любой огнеупорный сосуд для содержания металла, расположенный в металлическом кожухе. По конструкции такой сосуд может также быть выполнен в виде тигля из огнеупорной керамики для размещения больших объемов расплавленного металла для его переноса из одного места в другое. Всех такие варианты конструкций содержат огнеупорный сосуд, расположенный в наружном металлическом кожухе, и, таким образом, могут быть модифицированы, чтобы включить в себя отличительные признаки изобретения, раскрытые в настоящем описании.
Claims (15)
1. Сосуд для размещения расплавленного металла, выполненный огнеупорным и имеющий наружную поверхность и металлический кожух, содержащий нижнюю стенку, боковые стороны и верхнюю стенку, причем указанный кожух имеет внутреннюю поверхность, по меньшей мере, частично окружающую наружную поверхность огнеупорного сосуда на расстоянии от последней и образующую пространство между огнеупорным сосудом и металлическим кожухом, при этом указанное пространство включает в себя свободный, расположенный с боковых сторон металлического кожуха промежуток, который полностью сообщен с наружной атмосферой за счет соединения с верхним и нижним отверстиями, выполненными в верхней и нижней стенках кожуха или рядом с указанными верхней и нижней стенками с обеспечением поступления наружного воздуха в указанный промежуток и протекания воздуха по нему вверх для обеспечения пассивного охлаждения за счет отвода тепла из внутреннего пространства, примыкающего к внутренней поверхности металлического кожуха.
2. Сосуд по п. 1, отличающийся тем, что в пространстве между внутренней поверхностью металлического кожуха и наружной поверхностью огнеупорного сосуда размещен слой изолирующего материала, более узкий, чем указанное пространство, по меньшей мере, с боковых сторон кожуха, с образованием в пространстве указанного свободного промежутка.
3. Сосуд по п. 2, отличающийся тем, что указанный свободный промежуток образован между слоем изолирующего материала и внутренней поверхностью металлического кожуха.
4. Сосуд по п. 2, отличающийся тем, что указанный свободный промежуток образован между слоем изолирующего материала и наружной поверхностью огнеупорного сосуда.
5. Сосуд по п. 2, отличающийся тем, что указанный свободный промежуток образован с одной стороны слоя изолирующего материала, при этом с другой стороны слоя изолирующего материала образован второй свободный промежуток.
6. Сосуд по п. 5, отличающийся тем, что указанный второй свободный промежуток сообщен с нижним и верхним отверстиями металлического кожуха, обеспечивающими поступление наружного воздуха во второй свободный промежуток и протекание воздуха по нему в вертикальном направлении.
7. Сосуд по п. 2, отличающийся тем, что слой изолирующего материала выполнен примыкающим к нижней стенке металлического кожуха и более узким, чем указанное пространство, при этом свободный промежуток расположен поперек нижней стенки указанного кожуха, а также вверх по его боковым сторонам.
8. Сосуд по п. 1, отличающийся тем, что металлический кожух состоит из отдельных металлических пластин, образующих боковые стороны и нижнюю стенку кожуха, при этом пластины расположены с формированием каналов между нижней стенкой и каждой из боковых сторон, причем указанные каналы образуют указанные нижние отверстия.
9. Сосуд по п. 1, отличающийся тем, что в верхней стенке кожуха выполнены щели, образующие указанные верхние отверстия.
10. Сосуд по п. 1, отличающийся тем, что размеры свободного промежутка и указанных отверстий выбраны с возможностью обеспечения ламинарного течения воздуха через свободный промежуток.
11. Сосуд по п. 1, отличающийся тем, что огнеупорный сосуд выполнен из керамического материала.
12. Сосуд по любому из пп. 1-11, отличающийся тем, что огнеупорный сосуд представляет собой удлиненный желоб для передачи расплавленного металла, содержащий удлиненный канал, проходящий в продольном направлении от одного торца желоба до противоположного торца.
13. Сосуд по любому из пп. 1-11, отличающийся тем, что огнеупорный сосуд имеет канал для передачи расплавленного металла, в котором расположен фильтр для металла.
14. Сосуд по любому из пп. 1-11, отличающийся тем, что во внутреннем объеме огнеупорного сосуда с расплавленным металлом расположен по меньшей мере один ротор установки дегазации металла.
15. Сосуд по любому из пп. 1-11, отличающийся тем, что огнеупорный сосуд представляет собой тигель, во внутреннем объеме которого размещен расплавленный металл.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US28388709P | 2009-12-10 | 2009-12-10 | |
US61/283,887 | 2009-12-10 | ||
PCT/CA2010/001936 WO2011069249A1 (en) | 2009-12-10 | 2010-12-08 | Molten metal containment structure having flow through ventilation |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012127007A RU2012127007A (ru) | 2014-01-20 |
RU2549232C2 true RU2549232C2 (ru) | 2015-04-20 |
Family
ID=44142013
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012127007/02A RU2549232C2 (ru) | 2009-12-10 | 2010-12-08 | Сосуд для содержания расплавленного металла, имеющий сквозную вентиляцию |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8883070B2 (ru) |
EP (1) | EP2510297B1 (ru) |
JP (1) | JP5613258B2 (ru) |
KR (1) | KR101542649B1 (ru) |
CN (1) | CN102812319A (ru) |
BR (1) | BR112012013775B1 (ru) |
CA (1) | CA2778433C (ru) |
RU (1) | RU2549232C2 (ru) |
WO (1) | WO2011069249A1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US12089301B1 (en) | 2023-04-21 | 2024-09-10 | Wagstaff, Inc. | Material, apparatus, and method for electrically shielding heated components |
Families Citing this family (28)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9156087B2 (en) | 2007-06-21 | 2015-10-13 | Molten Metal Equipment Innovations, Llc | Molten metal transfer system and rotor |
RU2560811C2 (ru) | 2010-04-19 | 2015-08-20 | Новелис Инк. | Предотвращающая вытекание расплавленного металла и термически оптимизированная емкость, используемая для содержания расплавленного металла |
GB2492106B (en) * | 2011-06-21 | 2015-05-13 | Pyrotek Engineering Materials | Metal transfer device |
FI125181B (en) * | 2012-02-09 | 2015-06-30 | Outotec Oyj | PROCEDURE FOR PREPARING A MELT TRAIN AND BY THE PROCESS MANUFACTURED MELT |
WO2013142989A1 (en) * | 2012-03-28 | 2013-10-03 | La Corporation Scientifique Claisse Inc. | Retaining bar for heat furnace receptacles, heat furnace receptacle supporting assembly comprising retaining bar and heat furnace comprising same |
CA2876518C (en) * | 2012-06-14 | 2017-03-28 | Les Produits Industriels De Haute Temperature Pyrotek Inc. | Receptacle for handling molten metal, casting assembly and manufacturing method |
US9903383B2 (en) | 2013-03-13 | 2018-02-27 | Molten Metal Equipment Innovations, Llc | Molten metal rotor with hardened top |
GB201314376D0 (en) * | 2013-08-12 | 2013-09-25 | Pyrotek Engineering Materials | Cross Feeder |
US9776865B2 (en) | 2013-11-01 | 2017-10-03 | Bnnt, Llc | Induction-coupled plasma synthesis of boron nitride nanotubes |
FI20195097A1 (en) * | 2013-12-20 | 2019-02-11 | 9282 3087 Quebec Dba Tmc Canada | Metallurgical oven |
WO2015164777A1 (en) | 2014-04-24 | 2015-10-29 | Bnnt, Llc | Continuous boron nitride nanotube fibers |
US10138892B2 (en) | 2014-07-02 | 2018-11-27 | Molten Metal Equipment Innovations, Llc | Rotor and rotor shaft for molten metal |
CA2957030C (en) * | 2014-08-22 | 2021-10-26 | Novelis Inc. | Support and compression assemblies for curvilinear molten metal transfer device |
EP3212571B1 (en) | 2014-11-01 | 2019-08-14 | Bnnt, Llc | Method for synthesizing boron nitride nanotubes |
KR102678274B1 (ko) | 2014-12-17 | 2024-06-26 | 비엔엔티 엘엘씨 | 질화붕소 나노튜브 강화 전기 부품 |
US10947980B2 (en) | 2015-02-02 | 2021-03-16 | Molten Metal Equipment Innovations, Llc | Molten metal rotor with hardened blade tips |
EP3295216B1 (en) | 2015-05-13 | 2022-10-12 | Bnnt, Llc | Boron nitride nanotube neutron detector |
CA2986250C (en) | 2015-05-21 | 2024-01-02 | Bnnt, Llc | Boron nitride nanotube synthesis via direct induction |
US10267314B2 (en) | 2016-01-13 | 2019-04-23 | Molten Metal Equipment Innovations, Llc | Tensioned support shaft and other molten metal devices |
CN106440823B (zh) * | 2016-08-18 | 2019-03-26 | 富通昭和线缆(天津)有限公司 | 一种铜杆生产用溜槽结构及铜杆制造方法 |
KR101767346B1 (ko) * | 2016-11-25 | 2017-08-10 | 순천대학교 산학협력단 | 용융금속의 성형 장치 |
US10408540B2 (en) | 2016-12-21 | 2019-09-10 | Fives North American Combustion, Inc. | Launder assembly |
WO2019060970A1 (pt) * | 2017-09-28 | 2019-04-04 | Alum Industria E Comercio De Insumos Para Fundicao Ltda Epp | Sistema de aquecimento interno para calhas refratárias |
US11149747B2 (en) | 2017-11-17 | 2021-10-19 | Molten Metal Equipment Innovations, Llc | Tensioned support post and other molten metal devices |
US11358217B2 (en) | 2019-05-17 | 2022-06-14 | Molten Metal Equipment Innovations, Llc | Method for melting solid metal |
CN110142383A (zh) * | 2019-05-24 | 2019-08-20 | 乳源瑶族自治县东阳光高纯新材料有限公司 | 一种铝液溜槽 |
US20220111434A1 (en) * | 2020-10-08 | 2022-04-14 | Wagstaff, Inc. | Material, apparatus, and method for refractory castings |
US11873845B2 (en) | 2021-05-28 | 2024-01-16 | Molten Metal Equipment Innovations, Llc | Molten metal transfer device |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB494708A (en) * | 1938-01-25 | 1938-10-31 | Edward Harland Hutchinson | Improvements relating to lime kilns |
SU85987A1 (ru) * | 1949-03-14 | 1949-11-30 | С.А. Рысин | Устройство дл воздушного охлаждени изложницы центробежной машины при центробежном литье |
US5031882A (en) * | 1989-06-21 | 1991-07-16 | Hoogovens Groep B.V. | Channel structure for flow of molten pig iron |
US5673902A (en) * | 1996-02-01 | 1997-10-07 | Selee Corporation | Dual stage ceramic foam filtration system and method |
RU2166547C2 (ru) * | 1996-08-27 | 2001-05-10 | Хоговенс Текникал Сервисес Юроп Б.В. | Желоб для горячего расплава, желобное устройство и способ транспортировки горячего расплава |
Family Cites Families (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB733272A (en) | 1952-06-04 | 1955-07-06 | Asea Ab | Control means for static current converters |
GB781233A (en) | 1955-11-09 | 1957-08-14 | Oscar Bernard Anderson | Blast furnace cooling plate holder |
SE311051B (ru) * | 1964-02-05 | 1969-05-27 | Asea Ab | |
JPS4619773Y1 (ru) | 1968-12-29 | 1971-07-09 | ||
JPS50110556U (ru) | 1974-02-16 | 1975-09-09 | ||
JPS5159532U (ru) | 1974-11-01 | 1976-05-11 | ||
JPS5338642Y2 (ru) | 1975-08-12 | 1978-09-19 | ||
JPS52151105U (ru) | 1976-05-13 | 1977-11-16 | ||
GB2119490A (en) | 1982-04-30 | 1983-11-16 | Westinghouse Electric Corp | Improvements in or relating to furnaces for combination metal reduction and distillation |
US4531717A (en) | 1984-03-22 | 1985-07-30 | Kaiser Aluminum & Chemical Corporation | Preheated trough for molten metal transfer |
NL8803103A (nl) | 1988-12-19 | 1990-07-16 | Hoogovens Groep Bv | Ijzergoot. |
GB9018205D0 (en) * | 1990-08-18 | 1990-10-03 | Foseco Int | Lining of metallurgical vessels |
JP2573102B2 (ja) * | 1991-01-14 | 1997-01-22 | 坂口電熱株式会社 | 加熱炉の炉壁 |
GB9216079D0 (en) * | 1992-07-28 | 1992-09-09 | Foseco Int | Lining of molten metal handling vessel |
US5316071A (en) * | 1993-05-13 | 1994-05-31 | Wagstaff Inc. | Molten metal distribution launder |
US5527381A (en) * | 1994-02-04 | 1996-06-18 | Alcan International Limited | Gas treatment of molten metals |
NL1007881C2 (nl) | 1997-12-23 | 1999-06-24 | Hoogovens Tech Services | Goot voor het geleiden van een stroom vloeibaar metaal. |
JP4236093B2 (ja) | 2003-02-03 | 2009-03-11 | ニチエー吉田株式会社 | 打放しコンクリート又は軽量気泡コンクリート材の表面仕上げ方法 |
US6973955B2 (en) | 2003-12-11 | 2005-12-13 | Novelis Inc. | Heated trough for molten metal |
WO2006110974A1 (en) | 2005-04-21 | 2006-10-26 | Alcan International Limited | Method of priming filter for molten metal |
-
2010
- 2010-12-08 CA CA2778433A patent/CA2778433C/en active Active
- 2010-12-08 US US12/928,354 patent/US8883070B2/en active Active
- 2010-12-08 EP EP10835334.3A patent/EP2510297B1/en active Active
- 2010-12-08 WO PCT/CA2010/001936 patent/WO2011069249A1/en active Search and Examination
- 2010-12-08 KR KR1020127012595A patent/KR101542649B1/ko active IP Right Grant
- 2010-12-08 BR BR112012013775-1A patent/BR112012013775B1/pt active IP Right Grant
- 2010-12-08 RU RU2012127007/02A patent/RU2549232C2/ru active
- 2010-12-08 JP JP2012542321A patent/JP5613258B2/ja active Active
- 2010-12-08 CN CN2010800559256A patent/CN102812319A/zh active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB494708A (en) * | 1938-01-25 | 1938-10-31 | Edward Harland Hutchinson | Improvements relating to lime kilns |
SU85987A1 (ru) * | 1949-03-14 | 1949-11-30 | С.А. Рысин | Устройство дл воздушного охлаждени изложницы центробежной машины при центробежном литье |
US5031882A (en) * | 1989-06-21 | 1991-07-16 | Hoogovens Groep B.V. | Channel structure for flow of molten pig iron |
US5673902A (en) * | 1996-02-01 | 1997-10-07 | Selee Corporation | Dual stage ceramic foam filtration system and method |
RU2166547C2 (ru) * | 1996-08-27 | 2001-05-10 | Хоговенс Текникал Сервисес Юроп Б.В. | Желоб для горячего расплава, желобное устройство и способ транспортировки горячего расплава |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US12089301B1 (en) | 2023-04-21 | 2024-09-10 | Wagstaff, Inc. | Material, apparatus, and method for electrically shielding heated components |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
BR112012013775B1 (pt) | 2020-09-01 |
CA2778433C (en) | 2014-07-08 |
WO2011069249A1 (en) | 2011-06-16 |
JP5613258B2 (ja) | 2014-10-22 |
RU2012127007A (ru) | 2014-01-20 |
EP2510297B1 (en) | 2015-08-26 |
KR101542649B1 (ko) | 2015-08-06 |
JP2013512780A (ja) | 2013-04-18 |
EP2510297A4 (en) | 2014-01-08 |
CA2778433A1 (en) | 2011-06-16 |
KR20120109484A (ko) | 2012-10-08 |
EP2510297A1 (en) | 2012-10-17 |
US8883070B2 (en) | 2014-11-11 |
US20110140318A1 (en) | 2011-06-16 |
BR112012013775A2 (pt) | 2016-04-26 |
CN102812319A (zh) | 2012-12-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2549232C2 (ru) | Сосуд для содержания расплавленного металла, имеющий сквозную вентиляцию | |
KR101542650B1 (ko) | 용융금속 누출이 제한되고 열적 최적화된 용융금속 수용 용기 | |
RU2358831C2 (ru) | Нагреваемый желоб для расплавленного металла | |
US20080163999A1 (en) | Method of and apparatus for conveying molten metals while providing heat thereto | |
EP2670545B1 (en) | Metal transfer device | |
JP2014534401A5 (ru) | ||
TW201447056A (zh) | 定向凝固系統及方法 | |
RU2561845C2 (ru) | Поджимающий механизм со стержнем, используемый в конструкции для содержания расплавленного металла | |
JPH0331408A (ja) | 熔銃を流すための溝型構造体 | |
US4319908A (en) | Float glass forming chamber with a flat slab roof | |
RU2786560C1 (ru) | Нагреваемый желоб для транспортировки расплавленных металлов | |
US4322236A (en) | Float glass forming chamber having low profile roof | |
TWI596066B (zh) | 用於隔熱方向性固化加熱爐之系統 | |
CN109983291B (zh) | 用于熔炉的壁系统、包括这种壁系统的熔炉以及用于设置这种壁系统的方法 | |
RU2691827C1 (ru) | Желоб с радиационным нагревом для транспортировки расплавленных металлов | |
KR800000990B1 (ko) | 용융금속의 연속주조법 | |
JP6220207B2 (ja) | アルミニウム鋳造装置 | |
SU737372A1 (ru) | Устройство дл моллировани и закалки листового стекла |