RU2806671C1 - Installation for filtration of molten metals and alloys - Google Patents
Installation for filtration of molten metals and alloys Download PDFInfo
- Publication number
- RU2806671C1 RU2806671C1 RU2023111775A RU2023111775A RU2806671C1 RU 2806671 C1 RU2806671 C1 RU 2806671C1 RU 2023111775 A RU2023111775 A RU 2023111775A RU 2023111775 A RU2023111775 A RU 2023111775A RU 2806671 C1 RU2806671 C1 RU 2806671C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- working chamber
- heat
- heating elements
- filter element
- electric heating
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к установкам для фильтрации расплавленных металлов и сплавов в литейном производстве, в частности расплавленного алюминия и его сплавов, и может быть использовано в составе литейных агрегатов для выполнения заготовительного (цилиндрические и плоские слитки) или полунепрерывного литья (алюминиевая катанка, фольга и чушка), где по технологии требуется исключение попадания неметаллических включений в готовой продукции.The invention relates to non-ferrous metallurgy, namely to installations for filtering molten metals and alloys in foundries, in particular molten aluminum and its alloys, and can be used as part of casting units for performing blank (cylindrical and flat ingots) or semi-continuous casting (aluminum wire rod, foil and pigs), where the technology requires the exclusion of non-metallic inclusions in the finished product.
Известно устройство для фильтрации расплавленных металлов и сплавов, содержащее фильтровальную камеру с входным и выходным отверстиями для металла и со сменной поперечной перегородкой в виде пластины из материала, устойчивого к расплавленному металлу, и пористый фильтрующий элемент, выполненный из керамического пеноматериала в виде пластины со скошенной кромкой, установленный в перегородке, причем перегородка установлена между входным и выходным отверстиями в направляющих, а в зазоре между перегородкой и стенкой фильтровальной камеры расположено уплотнение (SU, патент №1595344, С22В 9/02, С22В 21/06, Опубл. 23.09.1990, Бюл. №35). Устройство снабжено дополнительной не доходящей до дна перегородкой, установленной между входным отверстием и перегородкой с фильтрующим элементом с возможностью изменения расстояния до дна. Фильтрующий элемент установлен вертикально, а направляющие расположены снаружи фильтровальной камеры.A device for filtering molten metals and alloys is known, containing a filter chamber with inlet and outlet openings for metal and with a replaceable transverse partition in the form of a plate made of a material resistant to molten metal, and a porous filter element made of ceramic foam in the form of a plate with a beveled edge , installed in the partition, and the partition is installed between the inlet and outlet holes in the guides, and in the gap between the partition and the wall of the filter chamber there is a seal (SU, patent No. 1595344, C22B 9/02, C22B 21/06, Publ. 09.23.1990, Bulletin No. 35). The device is equipped with an additional partition that does not reach the bottom, installed between the inlet hole and the partition with a filter element with the ability to change the distance to the bottom. The filter element is installed vertically, and the guides are located outside the filter chamber.
Устройство для фильтрации расплавленных металлов и сплавов снабжено уплотнением, расположенным между фильтрующим элементом и перегородкой. Фильтрующий элемент может быть выполнен в виде круга. В устройстве для фильтрации расплавленных металлов и сплавов предусмотрено по меньшей мере две пары направляющих, а перегородки выполнены со штифтами соответственно направляющим.A device for filtering molten metals and alloys is equipped with a seal located between the filter element and the partition. The filter element can be made in the form of a circle. The device for filtering molten metals and alloys is provided with at least two pairs of guides, and the partitions are made with pins corresponding to the guides.
Недостатком данного устройства для фильтрации расплавленных металлов и сплавов является отсутствие системы предварительного и постоянного прогрева фильтрующего элемента. Отсутствие равномерного радиационного нагрева фильтровальной камеры и фильтрующего элемента с малой скоростью нагрева 8-35°С/минуту приводит к неполному продавливанию фильтрующего элемента расплавом, а значит и медленному заполнению металлом фильтровальной камеры на запуске, что приводит к очень медленному заполнению литейного стола или металлотракта и возможному прерыванию литья из-за ограничения пропускной способности элемента. Также, если фильтровальная камера полностью не заполнена металлом, происходит потеря полезной площади, и в результате захвата включений забиваются поры фильтрующего элемента, что приводит к преждевременной остановке литья. Замена фильтрующих элементов без остановки процесса литья недопустима вследствие невозможности контроля процесса установки фильтрующей перегородки без зазора и вероятности попадания неметаллических включений в момент извлечения отработанного фильтрующего элемента.The disadvantage of this device for filtering molten metals and alloys is the absence of a system for preliminary and constant heating of the filter element. The lack of uniform radiation heating of the filter chamber and the filter element with a low heating rate of 8-35 ° C/minute leads to incomplete pressing of the filter element with the melt, and therefore slow filling of the filter chamber with metal at startup, which leads to very slow filling of the casting table or metal path and possible interruption of casting due to element throughput limitation. Also, if the filter chamber is not completely filled with metal, a loss of useful area occurs, and as a result of the capture of inclusions, the pores of the filter element become clogged, which leads to a premature stop of casting. Replacing filter elements without stopping the casting process is unacceptable due to the impossibility of controlling the process of installing the filter partition without a gap and the likelihood of non-metallic inclusions when removing the used filter element.
Известно устройство для фильтрации алюминиевого расплава, содержащее камеру фильтрации, фильтр-бокс и крышку (CN, патент №201618451, B01D 29/03, B01D 39/20, С22В 9/02, Опубл. 03.11.2010). Камера фильтрации представляет собой металлическую оболочку с установленным внутри теплоизоляционным слоем. В камеру фильтрации устанавливается фильтр-бокс, представляющий собой составное керамическое изделие, состоящее из основания и стенки, в сборе образующее сообщающийся сосуд из двух полостей, соединенных каналом, для прохождения внутри него расплава металла. В конструкции основания и стенки фильтр-бокса предусмотрены места для установки и закрепления пенокерамического фильтра. Корпус с одной стороны снабжен входным желобом для поступающего расплава, а с другой стороны выходным желобом, для выхода, прошедшего через фильтр-бокс отфильтрованного расплава. Пенокерамический фильтр, выполненный, по меньшей мере, из двух слоев пенокерамического материала, устанавливается внутри большей полости фильтр-бокса, ниже уровня входного желоба по направлению течения расплава, таким образом, что расплав проходит через фильтр под действием давления столба расплава и перетекает через канал в меньшую полость до уровня выходного желоба. Крышка представляет собой металлическую оболочку с установленным внутри нагревательным элементом, между нагревательным элементом и оболочкой установлен теплоизоляционный слой для минимизации тепловых потерь. Нагревательный элемент состоит из нескольких тэнов в форме стержней, которые преобразуют проходящий через них электрический ток в инфракрасное излучение. Нагревательный элемент направлен на камеру фильтр-бокса и используется для предварительного разогрева пенокерамического фильтра и поверхности камеры фильтр-бокса перед началом процесса фильтрации.A device for filtering an aluminum melt is known, containing a filtration chamber, a filter box and a lid (CN, patent No. 201618451, B01D 29/03, B01D 39/20, C22B 9/02, Publ. 03.11.2010). The filtration chamber is a metal shell with a heat-insulating layer installed inside. A filter box is installed in the filtration chamber, which is a composite ceramic product consisting of a base and a wall, which, when assembled, forms a communicating vessel of two cavities connected by a channel for the passage of molten metal inside it. The design of the base and wall of the filter box provides space for installing and securing a ceramic foam filter. The housing is equipped on one side with an inlet chute for the incoming melt, and on the other side with an outlet chute for the outlet of the filtered melt passing through the filter box. A ceramic foam filter, made of at least two layers of ceramic foam material, is installed inside the larger cavity of the filter box, below the level of the inlet chute in the direction of the melt flow, so that the melt passes through the filter under the influence of the pressure of the melt column and flows through the channel into smaller cavity to the level of the outlet chute. The cover is a metal shell with a heating element installed inside; a thermal insulation layer is installed between the heating element and the shell to minimize heat losses. The heating element consists of several rod-shaped heating elements that convert the electric current passing through them into infrared radiation. The heating element is directed to the filter box chamber and is used to preheat the ceramic foam filter and the surface of the filter box chamber before starting the filtration process.
Недостатки такого устройства для фильтрации алюминиевого расплава заключаются в том, что при предварительном разогреве пенокерамического фильтра только путем инфракрасного излучения от нагревательного элемента, установленного в крышке и представляющего собой несколько тэнов в форме стержней, обеспечивается малая глубина прогрева фильтра в виду его низкой теплопроводности (пористая структура). Неравномерность прогрева пенокерамического фильтра по толщине может привести к образованию зон кристаллизации расплава внутри фильтра в начале процесса фильтрации при прохождении расплавленного металла через него и снижению его пропускной способности. При этом при фильтрации будет использоваться не весь объем пенокерамического фильтра, что снижает его производительность. Увеличение же мощности нагревательного элемента для обеспечения прогрева всего объема пенокерамического фильтра может привести к перегреву и разрушению его верхнего слоя.The disadvantages of such a device for filtering aluminum melt are that when preheating the ceramic foam filter only by infrared radiation from the heating element installed in the lid and representing several heating elements in the form of rods, a shallow heating depth of the filter is ensured due to its low thermal conductivity (porous structure ). Uneven heating of the ceramic foam filter across its thickness can lead to the formation of melt crystallization zones inside the filter at the beginning of the filtration process when molten metal passes through it and reduce its throughput. In this case, not the entire volume of the ceramic foam filter will be used during filtration, which reduces its performance. Increasing the power of the heating element to ensure heating of the entire volume of the ceramic foam filter can lead to overheating and destruction of its top layer.
При использовании такого нагревательного элемента, представляющего собой несколько тэнов в форме стержней, сложно обеспечить равномерность прогрева всей поверхности фильтр-бокса и установленного в него пенокерамического фильтра, а это может привести к возникновению зон резкого перепада температур при попадании расплава внутрь фильтр-бокса, в результате чего возможна кристаллизация расплава и разрушение фильтр-бокса.When using such a heating element, which consists of several heating elements in the form of rods, it is difficult to ensure uniform heating of the entire surface of the filter box and the ceramic foam filter installed in it, and this can lead to the emergence of zones of sharp temperature changes when the melt gets inside the filter box, as a result which can lead to crystallization of the melt and destruction of the filter box.
Использование фильтр-бокса, представляющего собой составное керамическое изделие, состоящее из основания и стенки, в сборе образующее сообщающийся сосуд из двух полостей, соединенных каналом, для прохождения внутри него расплава металла, связано со сложностью обеспечения надежного соединения элементов и обеспечением герметичности в условиях работы при высокой температуре.The use of a filter box, which is a composite ceramic product consisting of a base and a wall, assembled to form a communicating vessel of two cavities connected by a channel for the passage of molten metal inside it, is associated with the difficulty of ensuring a reliable connection of the elements and ensuring tightness under operating conditions at high temperature.
Закрепление пенокерамического фильтра внутри фильтр-бокса обеспечивается его фактической установкой в посадочные места без применения средств его фиксации. При нагреве конструкции и естественной деформации возможно образование зазоров между конструкцией фильтр-бокса и пенокерамическим фильтром. При полном заполнении полостей фильтр-бокса расплавом возможно всплытие фильтра на поверхность расплава под действием выталкивающей силы.Fixing the ceramic foam filter inside the filter box is ensured by its actual installation in the seats without the use of means for its fixation. When the structure heats up and natural deformation occurs, gaps may form between the filter box structure and the ceramic foam filter. When the filter box cavities are completely filled with the melt, the filter may float to the surface of the melt under the action of buoyant force.
Кроме того, в конструкции устройства для фильтрации алюминиевого расплава отсутствуют элементы открытия и закрытия крышки, что приводит к необходимости использования дополнительного оборудования для ее открытия и закрытия.In addition, the design of the device for filtering aluminum melt lacks elements for opening and closing the lid, which leads to the need to use additional equipment to open and close it.
Кроме того, к недостаткам устройства следует отнести ненадежность нагревательного элемента, установленного в крышке и представляющего собой несколько тэнов в форме стержней, из-за отсутствия средств их защиты. В процессе работы устройства возможно образование брызг расплава и их попадание на стержни тэнов нагревательного элемента, что может привести к его преждевременному выходу из строя.In addition, the disadvantages of the device include the unreliability of the heating element installed in the lid and consisting of several heating elements in the form of rods, due to the lack of means of protecting them. During operation of the device, melt splashes may form and fall on the heating element rods of the heating element, which can lead to its premature failure.
Отсутствие сливного отверстия для обеспечения слива остатка расплава при остановке процесса фильтрации приводит в этом случае к кристаллизации расплава внутри фильтр-бокса и к необходимости замены фильтр-бокса целиком.The absence of a drain hole to ensure drainage of the remaining melt when the filtration process is stopped leads in this case to crystallization of the melt inside the filter box and the need to replace the entire filter box.
Отсутствие средств контроля температуры нагрева фильтра приводит к невозможности получения актуальной информации о текущей температуре фильтра.The lack of means to control the heating temperature of the filter makes it impossible to obtain up-to-date information about the current temperature of the filter.
Известна фильтрующая установка для алюминиевого расплава с функцией двойного нагрева, содержащая камеру фильтрации, фильтр-бокс и крышку (CN, патент №101696470, B22D 11/119, С22В 21/06, С22В 9/02, Опубл. 21.04.2010). Камера фильтрации представляет собой металлическую оболочку с установленным внутри теплоизоляционным слоем. В камеру фильтрации устанавливается фильтр-бокс, представляющий собой цельное керамическое изделие, образующее сообщающийся сосуд из двух полостей, соединенных каналом, для прохождения внутри него расплава металла. Конструкцией корпуса предусмотрены стыковочные элементы для входного и выходного желоба линии металотракта, также в конструкции корпуса предусмотрены элементы сливной системы, расположенной на уровне нижней части полости фильтр-бокса. В фильтр-боксе установлены два пенокерамических фильтра. Пенокерамические фильтры, выполненные из пенокерамического материала, устанавливаются внутри большей полости фильтр-бокса, ниже уровня входного желоба, один над другим по направлению течения расплава, таким образом, что расплав проходит грубую очистку через верхний фильтр с большей пористостью, затем тонкую очистку перетекая через нижний фильтр с меньшей пористостью и под действием давления столба жидкости перетекает через канал в меньшую полость до уровня выходного желоба. Крышка представляет собой металлическую оболочку с внутренней теплоизоляцией, внутри крышки установлена горелка, инфракрасный электронагреватель и устройство контроля температуры расплава. Форсунка горелки расположена в крышке таким образом, чтобы струя продуктов сгорания от поступающего в форсунку газообразного топлива, была направлена по центру пенокерамических фильтров установки. Нагрев продуктами сгорания газа из форсунки происходит при предварительном прогреве пенокерамических фильтров перед запуском процесса фильтрации, в процессе фильтрации форсунка не задействуется. Нагревательный элемент состоит из нескольких тэнов в форме стержней, которые преобразуют проходящий через них электрический ток в инфракрасное излучение. Инфракрасный нагрев используется в процессе фильтрации для дополнительного подогрева расплава или при технической остановки фильтрации для поддержания температуры расплава внутри фильтр-бокса. Средство контроля температуры расплава представляет собой термопару, которая, в закрытом положении крышки, размещается в расплаве в меньшей полости фильтр-бокса, и регистрирует температуру уже отфильтрованного расплава.A known filter unit for aluminum melt with a double heating function, containing a filtration chamber, a filter box and a lid (CN, patent No. 101696470, B22D 11/119, C22B 21/06, C22B 9/02, Publ. 04/21/2010). The filtration chamber is a metal shell with a heat-insulating layer installed inside. A filter box is installed in the filtration chamber, which is a solid ceramic product that forms a communicating vessel of two cavities connected by a channel for the passage of molten metal inside it. The design of the housing provides connecting elements for the inlet and outlet chutes of the metal flow line; the design of the housing also provides elements of a drain system located at the level of the lower part of the filter box cavity. The filter box contains two ceramic foam filters. Ceramic foam filters, made of ceramic foam material, are installed inside the larger cavity of the filter box, below the level of the inlet chute, one above the other in the direction of the melt flow, so that the melt undergoes coarse cleaning through the upper filter with greater porosity, then fine cleaning flowing through the lower one a filter with less porosity and under the influence of the pressure of the liquid column flows through the channel into a smaller cavity to the level of the outlet chute. The lid is a metal shell with internal thermal insulation; a burner, an infrared electric heater and a melt temperature control device are installed inside the lid. The burner nozzle is located in the cover so that the stream of combustion products from the gaseous fuel entering the nozzle is directed towards the center of the ceramic foam filters of the installation. Heating of gas combustion products from the nozzle occurs during preheating of ceramic foam filters before starting the filtration process; the nozzle is not used during the filtration process. The heating element consists of several rod-shaped heating elements that convert the electric current passing through them into infrared radiation. Infrared heating is used during the filtration process for additional heating of the melt or during a technical stop of filtration to maintain the temperature of the melt inside the filter box. The melt temperature control means is a thermocouple, which, in the closed position of the lid, is placed in the melt in the smaller cavity of the filter box, and records the temperature of the already filtered melt.
Недостатком такой фильтрующей установки для алюминиевого расплава с функцией двойного нагрева является использование горелки газообразного топлива для предварительного прогрева пенокерамических фильтров перед запуском процесса фильтрации, форсунка которой расположена в крышке таким образом, чтобы струя продуктов сгорания от поступающего в форсунку газообразного топлива, была направлена по центру пенокерамических фильтров установки. Это может привести к неравномерному распределению продуктов сгорания из-за возможного распространения продуктов сгорания через входное отверстие поступления расплава в установку и возможному локальному перегреву фильтр-бокса и фильтра. Кроме того, использование горелки газообразного топлива в сочетании с инфракрасным электронагревателем существенно усложняет конструкцию такой установки.The disadvantage of such a filter installation for aluminum melt with a double heating function is the use of a gaseous fuel burner to preheat the ceramic foam filters before starting the filtration process, the nozzle of which is located in the lid so that the stream of combustion products from the gaseous fuel entering the nozzle is directed towards the center of the ceramic foam filters. installation filters. This can lead to uneven distribution of combustion products due to the possible spread of combustion products through the inlet of the melt entering the installation and possible local overheating of the filter box and filter. In addition, the use of a gaseous fuel burner in combination with an infrared electric heater significantly complicates the design of such an installation.
Недостатком такой фильтрующей установки для алюминиевого расплава с функцией двойного нагрева также является использование нагревательного элемента, состоящего из нескольких тэнов в форме стержней, которые преобразуют проходящий через них электрический ток в инфракрасное излучение для дополнительного подогрева расплава или при технической остановки фильтрации для поддержания температуры расплава внутри фильтр-бокса.The disadvantage of such a filter installation for aluminum melt with a double heating function is also the use of a heating element consisting of several heating elements in the form of rods that convert the electric current passing through them into infrared radiation for additional heating of the melt or during a technical stop of filtration to maintain the temperature of the melt inside the filter -boxing
При использовании такого нагревательного элемента для дополнительного подогрева расплава или при технической остановки фильтрации для поддержания температуры расплава внутри фильтр-бокса сложно обеспечить равномерность прогрева всей поверхности фильтр-бокса и установленных в него фильтров, а это может привести к возникновению зон резкого перепада температур при продолжении процесса фильтрации, в результате чего возможна кристаллизация расплава и разрушение фильтр-бокса.When using such a heating element for additional heating of the melt or during a technical stop of filtration to maintain the temperature of the melt inside the filter box, it is difficult to ensure uniform heating of the entire surface of the filter box and the filters installed in it, and this can lead to the emergence of areas of sharp temperature changes when the process continues filtration, as a result of which crystallization of the melt and destruction of the filter box is possible.
Закрепление пенокерамических фильтров внутри фильтр-бокса обеспечивается их физической установкой в посадочные места без применения средств их фиксации на посадочных местах. При нагреве конструкции и естественной деформации возможно образование зазоров между конструкцией фильтр-бокса и пенокерамическими фильтрами. При полном заполнении полостей фильтр-бокса расплавом возможно всплытие пенокерамических фильтров на поверхность расплава под действием выталкивающей силы.The fastening of ceramic foam filters inside the filter box is ensured by their physical installation in the seats without the use of means for fixing them on the seats. When the structure heats up and natural deformation occurs, gaps may form between the filter box structure and the ceramic foam filters. When the cavities of the filter box are completely filled with the melt, the ceramic foam filters may float to the surface of the melt under the action of buoyant force.
Кроме того, в конструкции фильтрующей установки для алюминиевого расплава с функцией двойного нагрева отсутствуют элементы открытия и закрытия крышки, что приводит к необходимости использования дополнительного оборудования для ее открытия и закрытия.In addition, the design of the filter unit for aluminum melt with a double heating function does not include elements for opening and closing the lid, which leads to the need to use additional equipment to open and close it.
Кроме того, к недостаткам установки следует отнести ненадежность нагревательного элемента, состоящего из нескольких тэнов в форме стержней, из-за отсутствия средств их защиты. В процессе работы устройства возможно образование брызг расплава и их попадание на стержни тэнов нагревательного элемента, что может привести к их преждевременному выходу из строя.In addition, the disadvantages of the installation include the unreliability of the heating element, consisting of several heating elements in the form of rods, due to the lack of means of protecting them. During operation of the device, melt splashes may form and fall on the heating element rods, which can lead to their premature failure.
Недостатком такой установки нагрева также является использование средства контроля температуры расплава, представляющего собой термопару, которая, в закрытом положении крышки, размещается в расплаве в меньшей полости фильтр-бокса, и регистрирует температуру уже отфильтрованного расплава. Контроль температуры расплава при отсутствии средств контроля температуры нагрева фильтров приводит к невозможности получения актуальной информации о текущей температуре фильтров. Неравномерность прогрева фильтров или недостаточный прогрев фильтров может привести к образованию зон кристаллизации расплава внутри фильтров и к снижению их пропускной способности, а перегрев фильтров может привести к разрушению их верхнего слоя.The disadvantage of such a heating installation is also the use of a melt temperature control device, which is a thermocouple, which, in the closed position of the lid, is placed in the melt in the smaller cavity of the filter box, and records the temperature of the already filtered melt. Controlling the melt temperature in the absence of means to control the heating temperature of the filters leads to the impossibility of obtaining up-to-date information about the current temperature of the filters. Uneven heating of the filters or insufficient heating of the filters can lead to the formation of melt crystallization zones inside the filters and a decrease in their throughput, and overheating of the filters can lead to the destruction of their top layer.
Известна установка фильтрации расплава алюминия с функцией двойного нагрева, содержащая камеру фильтрации, фильтр-бокс, крышку и съемное устройство нагрева (CN, патент №202461447, B22D 1/00, С22В 21/06, С22В 9/02, Опубл. 03.10.2012). Камера фильтрации представляет собой металлическую оболочку с установленным внутри теплоизоляционным слоем. В камеру фильтрации устанавливается фильтр-бокс, представляющий собой цельное керамическое изделие, образующее сосуд из одной полости, и отверстие, расположенное на уровне выходного желоба, для прохождения внутри него расплава металла. Корпус с одной стороны снабжен входным желобом для поступающего расплава, а с другой стороны выходным желобом, для выхода, прошедшего через фильтр-бокс отфильтрованного расплава, при этом уровень входного желоба находится выше уровня выходного желоба. В конструкции фильтр-бокса предусмотрены места для установки и закрепления двух пенокерамических фильтров. Пенокерамические фильтры, выполненные из пенокерамического материала, устанавливаются внутри большей полости фильтр-бокса, ниже уровня входного желоба, один над другим по направлению течения расплава, таким образом, что расплав проходит грубую очистку через верхний фильтр с большей пористостью, затем тонкую очистку перетекая через нижний фильтр с меньшей пористостью и под действием давления столба жидкости перетекает в выходной желоб. Крышка представляет собой металлическую оболочку с внутренней теплоизоляцией, внутри крышки установлены электрический нагревательный элемент и газовая горелка. Форсунка газовой горелки расположена в крышке таким образом, чтобы струя продуктов сгорания от поступающего в форсунку газообразного топлива, была направлена на верхний пенокерамический фильтр. Нагревательный элемент состоит из нескольких тэнов в форме стержней, которые преобразуют проходящий через них электрический ток в инфракрасное излучение. При использовании электрического нагревательного элемента и газовой горелки обеспечивается нагрев верхнего пенокерамического фильтра при предварительном его прогреве перед запуском процесса фильтрации. При этом возможно использование как отдельно газовой горелки, так и отдельно электрического нагревательного элемента. Установка фильтрации расплава алюминия с функцией двойного нагрева также снабжена съемным нагревательным элементом. Съемный нагревательный элемент представляет собой конструктивный элемент, устанавливаемый со стороны выпускного отверстия фильтр-бокса. Съемный нагревательный элемент используется для обеспечения предварительного прогрева нижнего пенокерамического фильтра перед началом процесса фильтрации. Съемный нагревательный элемент может быть выполнен как в виде электронагревательного плоского тэна, размещающегося внутри выпускного отверстия фильтр-бокса под нижним пенокерамическим фильтром, так и в виде воздуховода, к одному концу которого присоединена форсунка газовой горелки, а другой его конец направлен в выпускное отверстие фильтр-бокса. Крышка снабжена шарниром и выполнена с возможностью поворота относительно металлической оболочки установки.A known installation for filtration of molten aluminum with a double heating function, containing a filtration chamber, a filter box, a lid and a removable heating device (CN, patent No. 202461447, B22D 1/00, C22B 21/06, C22B 9/02, Publ. 10/03/2012 ). The filtration chamber is a metal shell with a heat-insulating layer installed inside. A filter box is installed in the filtration chamber, which is a solid ceramic product that forms a vessel from one cavity, and a hole located at the level of the outlet chute for the passage of molten metal inside it. The housing is equipped on one side with an inlet chute for the incoming melt, and on the other side with an outlet chute for the outlet of the filtered melt passing through the filter box, while the level of the inlet chute is higher than the level of the outlet chute. The design of the filter box provides space for installing and securing two ceramic foam filters. Ceramic foam filters, made of ceramic foam material, are installed inside the larger cavity of the filter box, below the level of the inlet chute, one above the other in the direction of the melt flow, so that the melt undergoes coarse cleaning through the upper filter with greater porosity, then fine cleaning flowing through the lower one the filter with less porosity and under the influence of the pressure of the liquid column flows into the outlet chute. The lid is a metal shell with internal thermal insulation; an electric heating element and a gas burner are installed inside the lid. The gas burner nozzle is located in the lid so that the stream of combustion products from the gaseous fuel entering the nozzle is directed to the upper ceramic foam filter. The heating element consists of several rod-shaped heating elements that convert the electric current passing through them into infrared radiation. When using an electric heating element and a gas burner, the upper ceramic foam filter is heated while preheating it before starting the filtration process. In this case, it is possible to use both a separate gas burner and a separate electric heating element. The aluminum melt filtration unit with dual heating function is also equipped with a removable heating element. The removable heating element is a structural element installed on the outlet side of the filter box. A removable heating element is used to preheat the bottom ceramic foam filter before the filtration process begins. The removable heating element can be made either in the form of an electric heating flat heating element located inside the outlet of the filter box under the lower ceramic foam filter, or in the form of an air duct, to one end of which a gas burner nozzle is attached, and its other end is directed into the outlet of the filter. boxing The cover is equipped with a hinge and is designed to rotate relative to the metal shell of the installation.
Недостатки такой установки фильтрации расплава алюминия с функцией двойного нагрева является использование для обеспечения нагрева верхнего пенокерамического фильтра при предварительном его прогреве перед запуском процесса фильтрации установленных внутри крышки электрического нагревательного элемента и газовой горелки, форсунка которой расположенной в крышке таким образом, чтобы струя продуктов сгорания от поступающего в форсунку газообразного топлива была направлена на верхний пенокерамический фильтр. При этом возможно использование как отдельно газовой горелки, так и отдельно электрического нагревательного элемента.The disadvantages of such an aluminum melt filtration installation with a double heating function is the use of an electric heating element and a gas burner installed inside the lid, the nozzle of which is located in the lid so that the stream of combustion products from the incoming into the gaseous fuel injector was directed to the upper ceramic foam filter. In this case, it is possible to use both a separate gas burner and a separate electric heating element.
При использовании электрического нагревательного элемента для обеспечения нагрева верхнего пенокерамического фильтра при предварительном его прогреве перед запуском процесса фильтрации сложно обеспечить равномерность прогрева всей поверхности верхнего пенокерамического фильтра и фильтр-бокса, а это может привести к возникновению зон резкого перепада температур, в результате чего возможна кристаллизация расплава и разрушение фильтр-бокса.When using an electric heating element to ensure heating of the upper ceramic foam filter when preheating it before starting the filtration process, it is difficult to ensure uniform heating of the entire surface of the upper ceramic foam filter and the filter box, and this can lead to the emergence of zones of sharp temperature changes, which may result in crystallization of the melt and destruction of the filter box.
Использование газовой горелки для предварительного прогрева верхнего пенокерамического фильтра перед запуском процесса фильтрации, форсунка которой расположена в крышке таким образом, чтобы струя продуктов сгорания от поступающего в форсунку газообразного топлива, была направлена на верхний пенокерамический фильтр, может привести к неравномерному распределению продуктов сгорания из-за возможного распространения продуктов сгорания через входное отверстие поступления расплава в установку и возможному локальному перегреву верхнего пенокерамического фильтра и фильтр-бокса. Кроме того, использование газовой горелки в сочетании с электрическим нагревательным элементом существенно усложняет конструкцию такой установки.Using a gas burner to preheat the upper ceramic foam filter before starting the filtration process, the nozzle of which is located in the lid so that the stream of combustion products from the gaseous fuel entering the nozzle is directed to the upper ceramic foam filter, can lead to uneven distribution of combustion products due to possible spread of combustion products through the inlet of the melt entering the installation and possible local overheating of the upper ceramic foam filter and filter box. In addition, the use of a gas burner in combination with an electric heating element significantly complicates the design of such an installation.
При использовании для обеспечения предварительного прогрева нижнего пенокерамического фильтра перед началом процесса фильтрации съемного нагревательного элемента, устанавливаемого со стороны выпускного отверстия фильтр-бокса и выполненного в виде электронагревательного плоского тэна, размещающегося внутри выпускного отверстия фильтр-бокса под нижним пенокерамическим фильтром, или в виде воздуховода, к одному концу которого присоединена форсунка газовой горелки, а другой его конец направлен в выпускное отверстие фильтр-бокса, во-первых, сложно обеспечить равномерность прогрева всей поверхности нижнего пенокерамического фильтра, а это может привести к возникновению зон резкого перепада температур, в результате чего возможна кристаллизация расплава в отдельных зонах нижнего пенокерамического фильтра. Во-вторых, использование такого съемного нагревательного элемента существенно усложняет конструкцию установки фильтрации расплава алюминия с функцией двойного нагрева. В-третьих, использование съемного нагревательного элемента усложняет эксплуатацию установки фильтрации расплава алюминия с функцией двойного нагрева, поскольку использование такого съемного нагревательного элемента требует дополнительных технологических операций, связанных как с установкой съемного нагревательного элемента в выпускное отверстие фильтр-бокса, так и с последующим его извлечением.When used to ensure preheating of the lower ceramic foam filter before starting the filtration process, a removable heating element is installed on the side of the filter box outlet and is made in the form of an electric heating flat heating element located inside the filter box outlet under the lower ceramic foam filter, or in the form of an air duct, to one end of which a gas burner nozzle is attached, and its other end is directed into the outlet of the filter box, firstly, it is difficult to ensure uniform heating of the entire surface of the lower ceramic foam filter, and this can lead to the emergence of zones of sharp temperature changes, resulting in possible crystallization of the melt in separate zones of the lower ceramic foam filter. Secondly, the use of such a removable heating element significantly complicates the design of an aluminum melt filtration installation with a double heating function. Thirdly, the use of a removable heating element complicates the operation of an aluminum melt filtration installation with a double heating function, since the use of such a removable heating element requires additional technological operations associated with both the installation of a removable heating element in the outlet of the filter box and its subsequent removal .
Кроме того, к недостаткам такой установки следует отнести ненадежность нагревательного элемента, состоящего из нескольких тэнов в форме стержней, из-за отсутствия средств их защиты. В процессе работы установки возможно образование брызг расплава и их попадание на стержни тэнов нагревательного элемента, что может привести к их преждевременному выходу из строя.In addition, the disadvantages of such an installation include the unreliability of the heating element, consisting of several heating elements in the form of rods, due to the lack of means of protecting them. During operation of the installation, melt splashes may form and fall on the heating element rods, which can lead to their premature failure.
Закрепление пенокерамических фильтров внутри фильтр-бокса обеспечивается их физической установкой в посадочные места без применения средств их фиксации на посадочных местах. При нагреве конструкции и естественной деформации возможно образование зазоров между конструкцией фильтр-бокса и пенокерамическими фильтрами. При полном заполнении полостей фильтр-бокса расплавом возможно всплытие пенокерамических фильтров на поверхность расплава под действием выталкивающей силы.The fastening of ceramic foam filters inside the filter box is ensured by their physical installation in the seats without the use of means for fixing them on the seats. When the structure heats up and natural deformation occurs, gaps may form between the filter box structure and the ceramic foam filters. When the cavities of the filter box are completely filled with the melt, the ceramic foam filters may float to the surface of the melt under the action of buoyant force.
К недостатку установки фильтрации расплава алюминия с функцией двойного нагрева можно также отнести шарнирное соединение крышки с возможностью поворота относительно металлической оболочки установки. При таком шарнирном соединении крышки требуется использование дополнительного оборудования для ее открытия и закрытия.Another disadvantage of an aluminum melt filtration installation with a double heating function is the hinged connection of the lid, which can be rotated relative to the metal shell of the installation. This hinged lid requires the use of additional hardware to open and close the lid.
Отсутствие сливного отверстия для обеспечения слива остатка расплава при остановке процесса фильтрации приводит в этом случае к кристаллизации расплава внутри фильтр-бокса и к необходимости замены фильтр-бокса целиком.The absence of a drain hole to ensure drainage of the remaining melt when the filtration process is stopped leads in this case to crystallization of the melt inside the filter box and the need to replace the entire filter box.
Отсутствие средств контроля температуры нагрева фильтра приводит к невозможности получения актуальной информации о текущей температуре фильтра.The lack of means to control the heating temperature of the filter makes it impossible to obtain up-to-date information about the current temperature of the filter.
Наиболее близким к заявленной установке является устройство для фильтрации алюминия и его сплавов, содержащее установленную в корпусе рабочую камеру, образованную стенками и дном, выполненными из огнеупорного материала с входным и выходным отверстиями для металла, установленную внутри рабочей камеры и не доходящую до дна вертикальную перегородку из огнеупорного материала и фильтрующий элемент, закрепленный внутри рабочей камеры между ее стенками и вертикальной перегородкой, крышку с нагревательными элементами, выполненную откидной и с электромеханическим приводом (RU, патент №2385354, С22В 9/02, С22В 21/06, Опубл. 27.03.2010, Бюл. №9). При этом дно рабочей камеры выполнено ступенчатым в сторону выходного отверстия, фильтрующий элемент выполнен в виде последовательно установленных пористых фильтрующих перегородок с размером пор на первой относительно второй, равным 2/1-2/1,5, причем фильтрующая перегородка, установленная у входного отверстия, расположена с подъемом 3-5° по ходу движения металла в сторону выходного отверстия, а фильтрующая перегородка, установленная у выходного отверстия, - горизонтально, кроме того, в крышке выполнено не менее одного отверстия, над которым установлены промышленные фены, а корпус закреплен на основании с возможностью наклона. Нагревательные элементы выполнены из карбида-кремния и обеспечивают поддержание температуры металла на уровне 680-720°С во время литья и в стационарном режиме поддержания температуры между плавками. Нагревательные элементы установлены в защитные кожуха из жаропрочной оболочки. При этом нагревательные элементы удерживаются с помощью огнеупорных изоляторов. Промышленные фены с нагнетательными вентиляторами используются дополнительно к карбидокремниевым нагревателям для поддержания температуры литья и для создания первичного нагрева фильтрующего элемента и рабочей камеры. Контроль температуры воздуха и металла в устройстве производят при помощи термоэлектрических преобразователей. Управление нагревом обеспечивается двумя термоэлектрическими преобразователями, установленными один в крышке между защитными кожухами электрических нагревательных элементов для контроля температуры воздуха, а второй под керамическим картриджем для контроля температуры металла.The closest to the claimed installation is a device for filtering aluminum and its alloys, containing a working chamber installed in a housing, formed by walls and a bottom made of refractory material with inlet and outlet openings for metal, installed inside the working chamber and a vertical partition made of refractory material and a filter element fixed inside the working chamber between its walls and a vertical partition, a lid with heating elements, made hinged and with an electromechanical drive (RU, patent No. 2385354, S22V 9/02, S22V 21/06, Publ. 03/27/2010 , Bulletin No. 9). In this case, the bottom of the working chamber is made stepped towards the outlet, the filter element is made in the form of sequentially installed porous filter partitions with a pore size on the first relative to the second, equal to 2/1-2/1.5, and the filter partition installed at the inlet is located with a rise of 3-5° in the direction of movement of the metal towards the outlet, and the filter partition installed at the outlet is horizontal, in addition, at least one hole is made in the lid, above which industrial hair dryers are installed, and the housing is fixed to the base with the possibility of tilting. The heating elements are made of silicon carbide and ensure that the metal temperature is maintained at a level of 680-720°C during casting and in a stationary mode to maintain the temperature between heats. The heating elements are installed in protective casings made of heat-resistant shell. In this case, the heating elements are held in place using fire-resistant insulators. Industrial hair dryers with blowers are used in addition to silicon carbide heaters to maintain the casting temperature and to create primary heating of the filter element and working chamber. The temperature of air and metal in the device is controlled using thermoelectric converters. Heating control is provided by two thermoelectric converters, one installed in the cover between the protective covers of the electric heating elements to control the air temperature, and the second under the ceramic cartridge to control the metal temperature.
Недостаток такого устройства для фильтрации алюминия и его сплавов заключается в том, нагретый воздушный поток, поступающий из отверстий, над которыми установлены промышленные фены с нагнетательными вентиляторами, хаотичным образом распределяется по всему объему камеры, и в виду ее сложной геометрии и увеличенных габаритов, нагретый воздушный поток с высокой вероятностью передаст большую часть тепловой энергии стенкам камеры, и не будет проходить сквозь пенокерамический фильтр, так как сопротивление воздуха при прохождении через него выше, чем сопротивление при распределении внутри камеры и выходе через входное и выходное отверстия для расплавленного металла. Данный факт приводит к невозможности равномерного предварительного прогрева пенокерамического фильтра по всему объему, что приводит к возникновению зон резкого перепада температур, в результате чего возможна кристаллизация расплава в отдельных зонах пенокерамического фильтра при начале процесса фильтрации, что в свою очередь снижает надежность установки фильтрации и ресурс пенокерамического фильтра. Также недостатком данного устройства фильтрации является обдув воздушным потоком нагревательных элементов воздушным потоком из отверстий, находящихся над нагревательными элементами. В момент подачи воздуха от промышленных фенов, температура воздушного потока значительно ниже рабочей температуры нагревательных элементов и при попадании воздушного потока при обдувании нагревательных элементов происходит резкое локальное остывание их внешнего слоя, что приводит возникновению разности механических напряжений по длине и возникновению риска поломки, что в целом снижает срок службы системы предварительного прогрева, а, следовательно, и надежность установки фильтрации.The disadvantage of such a device for filtering aluminum and its alloys is that the heated air flow coming from the holes above which industrial hair dryers with blower fans are installed is randomly distributed throughout the entire volume of the chamber, and due to its complex geometry and increased dimensions, the heated air the flow is highly likely to transfer most of the thermal energy to the walls of the chamber, and will not pass through the ceramic foam filter, since the resistance of the air passing through it is higher than the resistance when distributed inside the chamber and exiting through the inlet and outlet openings for molten metal. This fact leads to the impossibility of uniform preheating of the ceramic foam filter throughout the entire volume, which leads to the emergence of zones of sharp temperature changes, as a result of which crystallization of the melt in individual zones of the ceramic foam filter is possible at the beginning of the filtration process, which in turn reduces the reliability of the filtration installation and the service life of the ceramic foam filter filter. Also, a disadvantage of this filtration device is that the heating elements are blown with an air flow from the holes located above the heating elements. At the moment of air supply from industrial hair dryers, the temperature of the air flow is significantly lower than the operating temperature of the heating elements and when the air flow enters when blowing on the heating elements, a sharp local cooling of their outer layer occurs, which leads to the emergence of a difference in mechanical stress along the length and the risk of breakage, which in general reduces the service life of the preheating system, and, consequently, the reliability of the filtration installation.
К недостаткам системы нагрева следует отнести индивидуальное размещение карбидокремниевых нагревателей в жаропрочных кожухах. По рекомендациям для установки карбидокремниевых (на примере продукции TOKAI Konetsu Kogyo Co., Ltd.) имеются отдельные ограничения для сохранения ресурса нагревательных элементов. Так расстояние от излучающей поверхности нагревателя до промежуточной стенки должно составлять не менее 30 мм. В случае данного решения стенкой выступает внешняя жаропрочная оболочка, она же является промежуточной излучающей поверхностью. Также по рекомендациям расстояние между соседними излучающими поверхностями должно быть не менее 2 диаметров. Учитывая все ограничения монтажа, применение индивидуальных жаропрочных кожухов карбидокремниевых нагревателей приводит к низкой удельной мощности снимаемой с единицы площади нагревательной крышки.The disadvantages of the heating system include the individual placement of silicon carbide heaters in heat-resistant casings. According to the recommendations for installing silicon carbide (using the example of TOKAI Konetsu Kogyo Co., Ltd. products), there are certain restrictions to preserve the life of the heating elements. So the distance from the radiating surface of the heater to the intermediate wall should be at least 30 mm. In the case of this solution, the wall is the outer heat-resistant shell, which is also the intermediate radiating surface. Also, according to recommendations, the distance between adjacent radiating surfaces should be at least 2 diameters. Taking into account all the installation limitations, the use of individual heat-resistant casings of silicon carbide heaters leads to a low specific power removed per unit area of the heating cover.
Нагревательная крышка состоит из комбинированной системы нагрева, состоящей из промышленных фенов и карбидокремниевых нагревательных элементов. Крышка охватывает обе камеры в которых расположены пенокерамические элементы. Карбидокремниевые элементы также расположены вдоль обеих камер. Отсутствие перегородки в нагревательной крышке между двумя камерами не позволяет обеспечить направленный последовательный нагрев двух пенокерамических фильтров. Горячий воздух под напором, создаваемый промышленным феном пойдет по пути наименьшего сопротивления, то есть туда, где давление будет минимально. Поэтому гарантировать равномерность нагрева при такой конструкции крышки нельзя.The heating cover consists of a combined heating system consisting of industrial hair dryers and silicon carbide heating elements. The lid covers both chambers in which the ceramic foam elements are located. Silicon carbide elements are also located along both chambers. The absence of a partition in the heating cover between the two chambers does not allow for directional sequential heating of two ceramic foam filters. Hot air under pressure created by an industrial hair dryer will follow the path of least resistance, that is, where the pressure is minimal. Therefore, it is impossible to guarantee uniform heating with this lid design.
Недостатком такого устройства для фильтрации алюминия и его сплавов также является использование термоэлектрических преобразователей для контроля температуры воздуха и металла, один из которых установлен в крышке между защитными кожухами электрических нагревательных элементов для контроля температуры воздуха, а второй под керамическим картриджем для контроля температуры металла. Контроль температуры воздуха и металла при отсутствии средств контроля температуры нагрева фильтрующего элемента приводит к невозможности получения актуальной информации о его текущей температуре и его готовности к литью. Неравномерность прогрева фильтрующего элемента или его недостаточный прогрев может привести к образованию зон кристаллизации расплава внутри фильтрующего элемента и к снижению его пропускной способности, а перегрев фильтрующего элемента может привести к разрушению его верхнего слоя.The disadvantage of such a device for filtering aluminum and its alloys is also the use of thermoelectric converters to control the temperature of air and metal, one of which is installed in the cover between the protective casings of electric heating elements to control the air temperature, and the second under the ceramic cartridge to control the temperature of the metal. Monitoring the temperature of air and metal in the absence of means to control the heating temperature of the filter element leads to the impossibility of obtaining up-to-date information about its current temperature and its readiness for casting. Uneven heating of the filter element or its insufficient heating can lead to the formation of melt crystallization zones inside the filter element and a decrease in its throughput, and overheating of the filter element can lead to the destruction of its top layer.
К недостаткам устройства можно также отнести необходимость закрепления корпуса на основании с возможностью наклона для очистки рабочей камеры после завершения литья от остатков металла за счет наклона устройства в вертикальной плоскости для слива остатков металла. Это связано с использованием механизма поворота корпуса, позволяющего сливать остатки металла из рабочей камеры в соответствующую емкость, что приводит к усложнению конструкции устройства и необходимости проведения дополнительных технологических операций.The disadvantages of the device also include the need to secure the housing to the base with the possibility of tilting to clean the working chamber after casting from metal residues by tilting the device in a vertical plane to drain the metal residues. This is due to the use of a mechanism for rotating the housing, which allows the remaining metal to be drained from the working chamber into the appropriate container, which leads to a more complex design of the device and the need for additional technological operations.
В основу изобретения положена техническая проблема, заключающаяся в создании установки для фильтрации расплавленных металлов и сплавов, характеризующейся возможностью предварительного разогрева пористого фильтрующего элемента и поверхности рабочей камеры перед началом процесса фильтрации расплавленного металла, в процессе его фильтрации и при технологических перерывах между циклами фильтрации расплавленного металла при обеспечении максимально равномерного нагрева рабочей камеры и пористого фильтрующего элемента до требуемых температур, исключающих образование зон кристаллизации расплавленного металла внутри пористого фильтрующего элемента.The invention is based on a technical problem, which consists in creating an installation for filtration of molten metals and alloys, characterized by the possibility of preheating the porous filter element and the surface of the working chamber before starting the process of filtration of molten metal, during its filtration and during technological breaks between filtration cycles of molten metal at ensuring the most uniform heating of the working chamber and the porous filter element to the required temperatures, excluding the formation of zones of crystallization of molten metal inside the porous filter element.
При этом техническим результатом является обеспечение надежности установки для фильтрации расплавленных металлов и сплавов.In this case, the technical result is to ensure the reliability of the installation for filtering molten metals and alloys.
Достижение вышеуказанного технического результата обеспечивается тем, что в установке для фильтрации расплавленных металлов и сплавов, включающей закрепленный на основании корпус, установленную в нем рабочую камеру, образованную стенками и дном, выполненными из огнеупорного материала с входным и выходным отверстиями для расплавленного металла, установленную внутри рабочей камеры и не доходящую до дна вертикальную перегородку из огнеупорного материала, пористый фильтрующий элемент, закрепленный внутри рабочей камеры между ее стенками и вертикальной перегородкой, и крышку с электронагревательными элементами и промышленными фенами, выполненную откидной и снабженную приводом ее открытия и закрытия, крышка выполнена в виде металлической оболочки, закрытой сверху металлической пластиной, внутри крышки установлен теплоизоляционный блок, выполненный с полостью в его центральной части, внутри крышки между ее металлической оболочкой и теплоизоляционным блоком размещен слой теплоизоляционного материала, в полость в центральной части теплоизоляционного блока установлено устройство распределения воздушного потока, при этом оно выполнено в виде полой камеры с расположенными в ее верхней части патрубками для установки промышленных фенов, а в ее нижней части оно выполнено с выходными патрубками для нагретого промышленными фенами воздушного потока, направленными в сторону пористого фильтрующего элемента, закрепленного внутри рабочей камеры между ее стенками и вертикальной перегородкой, электронагревательные элементы размещены в теплоизоляционном блоке вдоль двух противоположных боковых сторон полой камеры устройства распределения воздушного потока, со стороны рабочей камеры электронагревательные элементы закрыты защитными пластинами, выполняющими защитную функцию и функцию рассеивания и распределения излучения от нагревательных элементов, причем нижний срез выходных патрубков для нагретого промышленными фенами воздушного потока расположен на уровне или ниже уровня размещения защитных пластин, закрывающих электронагревательные элементы со стороны рабочей камеры.Achieving the above technical result is ensured by the fact that in an installation for filtering molten metals and alloys, including a housing fixed to the base, a working chamber installed in it, formed by walls and a bottom made of refractory material with inlet and outlet openings for molten metal, installed inside the working chamber chamber and a vertical partition made of refractory material that does not reach the bottom, a porous filter element fixed inside the working chamber between its walls and the vertical partition, and a lid with electric heating elements and industrial hair dryers, made folding and equipped with a drive for opening and closing it, the lid is made in the form metal shell, closed on top with a metal plate, a heat-insulating block is installed inside the cover, made with a cavity in its central part, a layer of heat-insulating material is placed inside the cover between its metal shell and the heat-insulating block, an air flow distribution device is installed in the cavity in the central part of the heat-insulating block, when in this case, it is made in the form of a hollow chamber with pipes located in its upper part for installing industrial hair dryers, and in its lower part it is made with output pipes for air flow heated by industrial hair dryers, directed towards a porous filter element fixed inside the working chamber between its walls and a vertical partition, electric heating elements are placed in a heat-insulating block along two opposite sides of the hollow chamber of the air flow distribution device; on the side of the working chamber, the electric heating elements are covered with protective plates that perform a protective function and the function of dissipating and distributing radiation from the heating elements, with the lower section of the outlet pipes for air flow heated by industrial hair dryers, it is located at or below the level of protective plates covering the electric heating elements on the side of the working chamber.
Установленный внутри крышки теплоизоляционный блок может быть выполнен составным из двух частей.The heat-insulating block installed inside the cover can be made of two parts.
При этом электронагревательные элементы могут быть размещены в каждой части теплоизоляционного блока.In this case, electric heating elements can be placed in each part of the heat-insulating block.
Установка может быть снабжена средствами контроля температуры электронагревательных элементов, установленными в крышке.The installation can be equipped with means for controlling the temperature of electric heating elements installed in the cover.
Установка может быть снабжена оптическим средством контроля температуры пористого фильтрующего элемента, установленным в центральной части устройства распределения потока воздушного потока.The installation may be equipped with an optical means for monitoring the temperature of the porous filter element installed in the central part of the air flow distribution device.
В местах установки пористого фильтрующего элемента между посадочными поверхностями рабочей камеры и вертикальной перегородки и соответствующими торцами пористого фильтрующего элемента может быть установлена терморасширяющаяся прокладка.In places where the porous filter element is installed, a thermally expanding gasket can be installed between the seating surfaces of the working chamber and the vertical partition and the corresponding ends of the porous filter element.
Установка может быть снабжена устройством для слива остатков расплавленного металла из рабочей камеры.The installation can be equipped with a device for draining the remaining molten metal from the working chamber.
Благодаря выполнению крышки в виде металлической оболочки, закрытой сверху металлической пластиной, установке внутри крышки теплоизоляционного блока, выполненного с полостью в его центральной части, размещению внутри крышки между ее металлической оболочкой и теплоизоляционным блоком слоя теплоизоляционного материала, установке в полость в центральной части теплоизоляционного блока устройства распределения воздушного потока, выполненного в виде полой камеры с расположенными в ее верхней части патрубками для установки промышленных фенов, а в ее нижней части выполненного с выходными патрубками для нагретого промышленными фенами воздушного потока, направленными в сторону пористого фильтрующего элемента, закрепленного внутри рабочей камеры между ее стенками и вертикальной перегородкой, размещению электронагревательных элементов в теплоизоляционном блоке вдоль двух противоположных боковых сторон полой камеры устройства распределения воздушного потока, наличию закрывающих электронагревательные элементы со стороны рабочей камеры защитных пластин, выполняющих защитную функцию и функцию рассеивания и распределения излучения от нагревательных элементов, и расположению нижнего среза выходных патрубков для нагретого промышленными фенами воздушного потока на уровне или ниже уровня размещения защитных пластин, закрывающих электронагревательные элементы со стороны рабочей камеры, обеспечивается возможность предварительного разогрева пористого фильтрующего элемента и поверхности рабочей камеры перед началом процесса фильтрации расплавленного металла, в процессе его фильтрации и при технологических перерывах между разливками расплавленного металла при обеспечении максимально равномерного нагрева рабочей камеры и пористого фильтрующего элемента до требуемых температур, исключающих образование зон кристаллизации расплавленного металла внутри пористого фильтрующего элемента.By making the cover in the form of a metal shell, closed on top with a metal plate, installing a heat-insulating block inside the cover, made with a cavity in its central part, placing a layer of heat-insulating material inside the cover between its metal shell and the heat-insulating block, installing a layer of heat-insulating material into the cavity in the central part of the heat-insulating block of the device distribution of air flow, made in the form of a hollow chamber with pipes located in its upper part for installing industrial hair dryers, and in its lower part, made with output pipes for air flow heated by industrial hair dryers, directed towards a porous filter element fixed inside the working chamber between its walls and a vertical partition, the placement of electric heating elements in a heat-insulating block along two opposite sides of the hollow chamber of the air flow distribution device, the presence of protective plates covering the electric heating elements from the side of the working chamber, performing a protective function and the function of scattering and distributing radiation from the heating elements, and the location of the lower cutting the outlet pipes for the air flow heated by industrial hair dryers at the level or below the level of placement of the protective plates covering the electric heating elements from the side of the working chamber, provides the possibility of preheating the porous filter element and the surface of the working chamber before starting the process of filtration of molten metal, during its filtration and during technological breaks between castings of molten metal while ensuring the most uniform heating of the working chamber and the porous filter element to the required temperatures, excluding the formation of zones of crystallization of the molten metal inside the porous filter element.
Это позволяет обеспечить надежность установки для фильтрации расплавленных металлов и сплавов.This ensures the reliability of the installation for filtering molten metals and alloys.
Выполнение установленного внутри крышки теплоизоляционного блока с полостью в его центральной части, с одной стороны, обеспечивают возможность установки устройства распределения воздушного потока, а, с другой стороны, благодаря такому размещению устройства в центральной части теплоизоляционного блока обеспечивается направленность нагретого промышленными фенами воздушного потока на пористый фильтрующий элемент и равномерность прогрева пористого фильтрующего элемента и рабочей камеры установки.The execution of a heat-insulating block installed inside the lid with a cavity in its central part, on the one hand, provides the possibility of installing an air flow distribution device, and, on the other hand, thanks to this placement of the device in the central part of the heat-insulating block, the direction of the air flow heated by industrial hair dryers onto the porous filter is ensured element and uniform heating of the porous filter element and the working chamber of the installation.
При использовании установленного в полость в центральной части теплоизоляционного блока устройства распределения воздушного потока, выполненного в виде полой камеры с расположенными в ее верхней части патрубками для установки промышленных фенов, а в ее нижней части выполненного с выходными патрубками для нагретого промышленными фенами воздушного потока, направленными в сторону пористого фильтрующего элемента, закрепленного внутри рабочей камеры между ее стенками и вертикальной перегородкой, и при его установке в полость в центральной части теплоизоляционного блока крышки нагретый промышленными фенами воздушный поток распределяется внутри полой камеры устройства, далее благодаря наличию выходных патрубков в ее нижней части разделяется на несколько потоков и выходит через них во внутреннюю полость рабочей камеры в сторону пористого фильтрующего элемента. Благодаря этому обеспечивается равномерность и направленность нагретого промышленными фенами воздушного потока для прохождения его через пористый фильтрующий элемент таким образом, что тепло от воздушного потока передается по всему объему пористого фильтрующего элемента, равномерно прогревая его. Кроме того, использование промышленных фенов и такого устройства распределения воздушного потока совместно с использованием электронагревательных элементов обеспечивает быструю скорость равномерного первичного нагрева пористого фильтрующего элемента и рабочей камеры перед фильтрацией расплавленного металла.When using an air flow distribution device installed in the cavity in the central part of the heat-insulating block, made in the form of a hollow chamber with pipes located in its upper part for installing industrial hair dryers, and in its lower part made with outlet pipes for the air flow heated by industrial hair dryers, directed towards side of the porous filter element fixed inside the working chamber between its walls and the vertical partition, and when it is installed in the cavity in the central part of the heat-insulating block of the lid, the air flow heated by industrial hair dryers is distributed inside the hollow chamber of the device, then, thanks to the presence of outlet pipes in its lower part, it is divided into several flows and exits through them into the internal cavity of the working chamber towards the porous filter element. This ensures the uniformity and direction of the air flow heated by industrial hair dryers to pass through the porous filter element in such a way that the heat from the air flow is transferred throughout the entire volume of the porous filter element, evenly heating it. In addition, the use of industrial hair dryers and such an air flow distribution device in conjunction with the use of electric heating elements provides a rapid rate of uniform primary heating of the porous filter element and the working chamber before filtering the molten metal.
Благодаря электронагревательным элементам, размещенным в установленном внутри крышки теплоизоляционном блоке вдоль двух противоположных боковых сторон полой камеры устройства распределения воздушного потока, обеспечивается возможность предварительного разогрева пористого фильтрующего элемента и поверхности рабочей камеры перед началом процесса фильтрации расплавленного металла, поддержание требуемой температуры в процессе его фильтрации и при технологических перерывах между циклами фильтрации расплавленного металла.Thanks to the electric heating elements located in a heat-insulating block installed inside the lid along two opposite sides of the hollow chamber of the air flow distribution device, it is possible to preheat the porous filter element and the surface of the working chamber before starting the filtration process of molten metal, maintaining the required temperature during its filtration and during technological breaks between molten metal filtration cycles.
Размещение электронагревательных элементов в теплоизоляционном блоке вдоль двух противоположных боковых сторон полой камеры устройства распределения воздушного потока, обеспечивает начальное равномерное распределение инфракрасного излучения на поверхности защитных пластин и последующее выравнивание интенсивности инфракрасного излучения с их внешней поверхности. Инфракрасное излучение равномерно прогревает боковые стенки и дно рабочей камеры, тем самым обеспечивая больший срок службы огнеупорного материала рабочей камеры за счет исключения термических ударов при начале процесса фильтрации. Дополнительно такое размещение электронагревательных элементов в теплоизоляционном блоке вдоль двух противоположных боковых сторон полой камеры устройства распределения воздушного потока создает дополнительный разогрев патрубков. Это исключает попадание в разогретую рабочую камеру и на поверхность пористого фильтрующего элемента холодного воздуха за счет его дополнительного подогрева от стенок патрубков в случае автоматической продувки промышленных фенов при условии превышения температуры 250-350°С и их выключении при срабатывании системы защиты фенов от перегрева.Placing electric heating elements in a heat-insulating block along two opposite sides of the hollow chamber of the air flow distribution device ensures an initial uniform distribution of infrared radiation on the surface of the protective plates and subsequent equalization of the intensity of infrared radiation from their outer surface. Infrared radiation evenly heats the side walls and bottom of the working chamber, thereby ensuring a longer service life of the refractory material of the working chamber by eliminating thermal shocks at the beginning of the filtration process. Additionally, such placement of electric heating elements in the heat-insulating block along two opposite sides of the hollow chamber of the air flow distribution device creates additional heating of the pipes. This prevents cold air from entering the heated working chamber and onto the surface of the porous filter element due to its additional heating from the walls of the nozzles in the case of automatic blowing of industrial hair dryers, provided that the temperature exceeds 250-350 ° C and they are turned off when the hair dryer protection system against overheating is triggered.
Таким образом, размещение электронагревательных элементов в теплоизоляционном блоке вдоль двух противоположных боковых сторон полой камеры устройства распределения воздушного потока обеспечивает надежность установки за счет исключения термических ударов, как для огнеупорного материала рабочей камеры, так и для тонкостенной структуры пористого фильтрующего элемента.Thus, the placement of electric heating elements in a heat-insulating block along two opposite sides of the hollow chamber of the air flow distribution device ensures reliability of the installation by eliminating thermal shocks, both for the refractory material of the working chamber and for the thin-walled structure of the porous filter element.
Теплоизоляционный блок, с одной стороны, обеспечивает надежную фиксацию и закрепление электронагревательных элементов внутри крышки, выполненной в виде металлической оболочки, закрытой сверху металлической пластиной, а, с другой стороны, обеспечивается минимизация тепловых потерь при работе электронагревательных элементов. Благодаря этому обеспечивается возможность поддержания заданного значения температуры электронагревательных элементов, а также возможность ограничения их производственной мощности, что в свою очередь продлевает срок их эксплуатации, а, следовательно, обеспечивает надежность установки в целом.The thermal insulation block, on the one hand, ensures reliable fixation and fastening of the electric heating elements inside the cover, made in the form of a metal shell, closed on top with a metal plate, and, on the other hand, it ensures the minimization of heat losses during operation of the electric heating elements. Thanks to this, it is possible to maintain a given temperature of the electric heating elements, as well as the ability to limit their production capacity, which in turn extends their service life, and, therefore, ensures the reliability of the installation as a whole.
Благодаря наличию закрывающих электронагревательные элементы со стороны рабочей камеры защитных пластин, выполняющих защитную функцию и функцию рассеивания и распределения излучения от электронагревательных элементов, во-первых, обеспечивается защищенность электронагревательных элементов от возможного негативного воздействия расплавленного металла в процессе его фильтрации, что может привести к их преждевременному выходу из строя. Во-вторых, при этом обеспечивается равномерность передачи и распределения теплового излучения от электронагревательных элементов, что обеспечивает максимально равномерный нагрев пористого фильтрующего элемента и рабочей камеры установки.Due to the presence of protective plates covering the electric heating elements on the side of the working chamber, which perform a protective function and the function of dissipating and distributing radiation from the electric heating elements, firstly, the protection of the electric heating elements is ensured from the possible negative impact of molten metal during its filtration, which can lead to their premature failure. failure. Secondly, this ensures uniform transmission and distribution of thermal radiation from the electric heating elements, which ensures the most uniform heating of the porous filter element and the working chamber of the installation.
Благодаря размещению внутри крышки между ее металлической оболочкой и теплоизоляционным блоком слоя теплоизоляционного материала обеспечивается минимизация тепловых потерь при работе электронагревательных элементов. Благодаря этому обеспечивается возможность поддержания заданного значения температуры электронагревательных элементов, а также возможность ограничения их производственной мощности, что в свою очередь продлевает срок их эксплуатации, а, следовательно, обеспечивает надежность установки в целом.By placing a layer of heat-insulating material inside the cover between its metal shell and the heat-insulating block, heat losses during operation of electric heating elements are minimized. Thanks to this, it is possible to maintain a given temperature of the electric heating elements, as well as the ability to limit their production capacity, which in turn extends their service life, and, therefore, ensures the reliability of the installation as a whole.
Благодаря расположению нижнего среза выходных патрубков для нагретого промышленными фенами воздушного потока на уровне или ниже уровня размещения защитных пластин, закрывающих электронагревательные элементы со стороны рабочей камеры, обеспечивается направленность потока нагретого воздуха в сторону центральной части пористого фильтрующего элемента таким образом, что воздушный поток проходит через весть объем пористого фильтрующего элемента обеспечивает максимально равномерный его нагрев. Также расположение нижнего среза выходных патрубков для нагретого промышленными фенами воздушного потока на уровне или ниже уровня размещения защитных пластин, закрывающих электронагревательные элементы со стороны рабочей камеры, исключает взаимодействие воздушного потока с поверхностью электронагревательных элементов при их совместной работе с промышленными фенами, что увеличивает ресурс электронагревательных элементов, а, следовательно, обеспечивает надежность установки в целом.Due to the location of the lower cut of the outlet pipes for the air flow heated by industrial hair dryers at the level or below the level of protective plates covering the electric heating elements from the side of the working chamber, the direction of the heated air flow towards the central part of the porous filter element is ensured so that the air flow passes through the The volume of the porous filter element ensures maximum uniform heating. Also, the location of the lower cut of the outlet pipes for the air flow heated by industrial hair dryers at or below the level of protective plates covering the electric heating elements from the side of the working chamber eliminates the interaction of the air flow with the surface of the electric heating elements when they work together with industrial hair dryers, which increases the service life of the electric heating elements , and, therefore, ensures the reliability of the installation as a whole.
Кроме того, при расположении нижнего среза выходных патрубков для нагретого промышленными фенами воздушного потока на уровне или ниже уровня размещения защитных пластин, закрывающих электронагревательные элементы со стороны рабочей камеры, снижается вероятность термического удара за счет исключения попадании на электронагревательные элементы холодного направленного потока воздуха.In addition, when the lower edge of the outlet pipes for the air flow heated by industrial hair dryers is located at or below the level of the protective plates covering the electric heating elements from the side of the working chamber, the likelihood of thermal shock is reduced by preventing cold directed air flow from hitting the electric heating elements.
Выполнение установленного внутри крышки теплоизоляционного блока составным из двух частей обеспечивает технологичность конструкции крышки при ее сборке и проведении регламентных работ, в виду удобства раздельной установки массивных элементов теплоизоляционного блока, а также возможности раздельной замены выработавших ресурс частей теплоизоляционного блока, без необходимости его замены целиком. Также при использовании такой конструкции в крышках больших размеров, например, для систем со сдвоенными посадочными местами под пенокерамические фильтры 26'' (самый большой типоразмер), стык между теплоизоляционными блоками выступает в роли термокомпенсационного шва. Такое решение позволяет исключить растрескивание блока из-за линейных тепловых расширений материала.Making the heat-insulating block installed inside the cover as a composite of two parts ensures the manufacturability of the cover design during its assembly and routine maintenance, due to the convenience of separate installation of massive elements of the heat-insulating block, as well as the possibility of separately replacing worn-out parts of the heat-insulating block, without the need to replace it entirely. Also, when using this design in large-sized covers, for example, for systems with double seats for 26'' ceramic foam filters (the largest standard size), the joint between the heat-insulating blocks acts as a thermal compensation seam. This solution eliminates cracking of the block due to linear thermal expansion of the material.
При этом размещение в каждой части теплоизоляционного блока электронагревательных элементов обеспечивает равномерность передачи и распределения теплового излучения от электронагревательных элементов, что способствует обеспечению максимально равномерного нагрева пористого фильтрующего элемента и рабочей камеры установки.At the same time, the placement of electric heating elements in each part of the heat-insulating block ensures uniform transmission and distribution of thermal radiation from the electric heating elements, which helps ensure the most uniform heating of the porous filter element and the working chamber of the installation.
Благодаря наличию средств контроля температуры электронагревательных элементов, установленными в крышке, обеспечивается возможность поддержания заданного значения температуры электронагревательных элементов, необходимого для обеспечения максимально равномерного нагрева рабочей камеры, пористого фильтрующего элемента и для поддержания заданного значения температуры расплавленного металла, а также обеспечивается возможность ограничения производственной мощности электронагревательных элементов для исключения вероятности их перегрева, что в свою очередь продлевает срок их эксплуатации, а, следовательно, способствует обеспечению надежности установки для фильтрации расплавленных металлов и сплавов.Thanks to the presence of means for controlling the temperature of the electric heating elements installed in the lid, it is possible to maintain the set temperature value of the electric heating elements necessary to ensure the most uniform heating of the working chamber, the porous filter element and to maintain the set temperature of the molten metal, and also provides the ability to limit the production capacity of the electric heating elements elements to eliminate the possibility of overheating, which in turn prolongs their service life, and, consequently, helps ensure the reliability of the installation for filtering molten metals and alloys.
Благодаря наличию оптического средства контроля температуры пористого фильтрующего элемента, установленным в центральной части устройства распределения потока воздушного потока, обеспечивается возможность поддержания заданного значения температуры пористого фильтрующего элемента, исключающего образование зон кристаллизации расплава внутри пористого фильтрующего элемента в начале процесса фильтрации при прохождении расплавленного металла через него и обеспечивающего использование всего объема пористого фильтрующего элемента и равномерность потока расплавленного металла, проходящего через пористый фильтрующий элемент, а также обеспечивается возможность ограничения производственной мощности электронагревательных элементов и выбор оптимальной температуры нагрева воздушного потока промышленными фенами для исключения вероятности его перегрева, что в свою очередь продлевает срок его эксплуатации, а, следовательно, способствует обеспечению надежности установки для фильтрации расплавленных металлов и сплавов.Due to the presence of an optical means for monitoring the temperature of the porous filter element, installed in the central part of the air flow distribution device, it is possible to maintain a given temperature value of the porous filter element, eliminating the formation of melt crystallization zones inside the porous filter element at the beginning of the filtration process when molten metal passes through it and ensuring the use of the entire volume of the porous filter element and the uniformity of the flow of molten metal passing through the porous filter element, and also provides the possibility of limiting the production capacity of electric heating elements and choosing the optimal temperature for heating the air flow with industrial hair dryers to eliminate the likelihood of its overheating, which in turn extends its service life operation, and, therefore, helps ensure the reliability of the installation for filtering molten metals and alloys.
Благодаря установке в местах установки пористого фильтрующего элемента между посадочными поверхностями рабочей камеры и вертикальной перегородки и соответствующими торцами пористого фильтрующего элемента терморасширяющейся прокладки снижается вероятность образования зазоров между указанными элементами при нагреве установки и естественной деформации. При этом исключается возможность всплытия пористого фильтрующего элемента на поверхность расплава под действием выталкивающей силы при полном заполнении рабочей камеры расплавленным металлом. Это в свою очередь способствует обеспечения надежности установки.Due to the installation of a porous filter element at the installation sites between the seating surfaces of the working chamber and the vertical partition and the corresponding ends of the porous filter element of the thermally expanding gasket, the likelihood of gaps forming between these elements during heating of the installation and natural deformation is reduced. This eliminates the possibility of the porous filter element floating to the surface of the melt under the action of buoyant force when the working chamber is completely filled with molten metal. This in turn helps ensure the reliability of the installation.
Благодаря наличию устройства для слива остатков расплавленного металла из рабочей камеры обеспечивается возможность быстрой и безопасной очистки рабочей камеры после завершения процесса литья от остатков расплавленного металла. Такая возможность исключает кристаллизацию остатков расплавленного металла внутри рабочей камеры.Thanks to the presence of a device for draining the remaining molten metal from the working chamber, it is possible to quickly and safely clean the working chamber from the remaining molten metal after completion of the casting process. This possibility eliminates the crystallization of molten metal residues inside the working chamber.
Сущность изобретения поясняется следующими чертежами. На фиг. 1 изображена установка для фильтрации расплавленных металлов и сплавов, общий вид с разнесением; на фиг. 2 изображена установка, общий вид с закрытой крышкой; на фиг. 3 изображена установка, общий вид с открытой крышкой; на фиг. 4 изображена рабочая камера с направленными в одну сторону входным и выходным отверстиями для расплавленного металла, общий вид с разнесением; на фиг. 5 изображена рабочая камера с направленными в одну сторону входным и выходным отверстиями для расплавленного металла, общий вид; на фиг. 6 изображена рабочая камера с направленными в одну сторону входным и выходным отверстиями для расплавленного металла, вид сверху (стрелками условно показано направление течения расплавленного металла); на фиг. 7 изображена рабочая камера, поперечный разрез в плоскости, проходящей через устройство для слива остатков расплавленного металла из рабочей камеры; на фиг. 8 изображена рабочая камера, поперечный в разрезе в плоскости, проходящей через входное отверстие для поступления расплавленного металла; на фиг. 9 изображена рабочая камера, поперечный в разрезе в плоскости, проходящей через выходное отверстие для отфильтрованного расплавленного металла; на фиг. 10 изображена рабочая камера с направленными в противоположные стороны входным и выходным отверстиями для расплавленного металла, общий вид; на фиг. 11 изображена рабочая камера с направленными в противоположные стороны входным и выходным отверстиями для расплавленного металла, вид сверху (стрелками условно показано направление течения расплавленного металла); на фиг. 12 изображена рабочая камера, поперечный разрез; на фиг. 13 изображена крышка, в общий вид с разнесением; на фиг. 14 изображена крышка, общий вид; на фиг. 15 изображена крышка, поперечный разрез; на фиг. 16 изображена крышка, вид снизу; на фиг. 17 изображен привод открытия и закрытия крышки, общий вид с разнесением; на фиг. 18 изображен привод открытия и закрытия крышки, общий вид.The essence of the invention is illustrated by the following drawings. In fig. 1 shows an installation for filtering molten metals and alloys, a general exploded view; in fig. 2 shows the installation, general view with the lid closed; in fig. 3 shows the installation, general view with the lid open; in fig. 4 shows a working chamber with inlet and outlet openings for molten metal directed in one direction, an exploded general view; in fig. 5 shows a working chamber with inlet and outlet openings for molten metal directed in one direction, general view; in fig. 6 shows a working chamber with inlet and outlet openings for molten metal directed in one direction, top view (arrows conventionally indicate the direction of flow of molten metal); in fig. 7 shows a working chamber, a cross section in a plane passing through a device for draining the remaining molten metal from the working chamber; in fig. 8 shows a working chamber, transverse section in a plane passing through the inlet for the flow of molten metal; in fig. 9 shows a cross-section of the working chamber in a plane passing through the outlet for filtered molten metal; in fig. 10 shows a working chamber with inlet and outlet openings for molten metal directed in opposite directions, general view; in fig. 11 shows a working chamber with inlet and outlet openings for molten metal directed in opposite directions, top view (arrows conventionally indicate the direction of flow of molten metal); in fig. 12 shows the working chamber, cross section; in fig. 13 shows the cover in a general exploded view; in fig. 14 shows the cover, general view; in fig. 15 shows the cover, cross section; in fig. 16 shows the cover, bottom view; in fig. 17 shows the drive for opening and closing the lid, an exploded view; in fig. Figure 18 shows the drive for opening and closing the lid, general view.
Установка для фильтрации расплавленных металлов и сплавов включает закрепленный на основании 1 корпус 2 с установленной в нем рабочей камерой 3, образованной стенками и дном, выполненными из огнеупорного материала с входным и выходным отверстиями для расплавленного металла, и крышку, выполненную откидной и снабженную приводом ее открытия и закрытия. При этом в качестве огнеупорного материала рабочей камеры 3 используется, например, плавленый кварц SiO2 плотностью 1,2-2,1 т/м3. Основание 1 представляет собой жесткую каркасную конструкцию с предусмотренными посадочными местами под установку и фиксацию на нем установленной в корпус 2 рабочей камеры 3. Основание 1 выполнено, например, из соединенных между собой металлических профилей. Корпус 2 представляет собой сварную конструкцию из сверенных между собой металлических листов. Между стенками и днищем корпуса 2 и стенками рабочей камеры 3 размещен теплоизоляционный слой 4. В качестве материала теплоизоляционного слоя 4 используются, например, микропористые или волокнистые теплоизоляционные плиты, а также теплоизоляционные составы для заполнения зазоров (заливные или засыпные). Возможно применение комбинации плит из разных теплоизоляционных материалов.The installation for filtering molten metals and alloys includes a housing 2 fixed to the base 1 with a working chamber 3 installed in it, formed by walls and a bottom made of refractory material with inlet and outlet openings for the molten metal, and a lid made of a hinged one and equipped with a drive for its opening. and closing. In this case, for example, fused quartz SiO 2 with a density of 1.2-2.1 t/m 3 is used as a refractory material for the working chamber 3. The base 1 is a rigid frame structure with provided seats for installation and fixation of the working chamber 3 installed in the housing 2. The base 1 is made, for example, of interconnected metal profiles. Housing 2 is a welded structure made of metal sheets welded together. Between the walls and bottom of the housing 2 and the walls of the working chamber 3 there is a heat-insulating layer 4. The material used for the heat-insulating layer 4 is, for example, microporous or fibrous heat-insulating boards, as well as heat-insulating compounds for filling gaps (filled or backfill). It is possible to use a combination of slabs from different thermal insulation materials.
Сверху теплоизоляционный слой 4 и верхняя поверхность рабочей камеры 3 закрыты пластинами 5, выполненными, например, из листового металла (конструкционная или нержавеющая сталь) и соединенными с боковыми стенками корпуса 2 посредством разъемных соединений при помощи крепежных элементов 6, выполненных, например, в виде винтов. Корпус 2 имеет стыковочные фланцы со стороны входного и выходного отверстий для крепления к ним элементов металлотракта.On top, the heat-insulating layer 4 and the upper surface of the working chamber 3 are covered with plates 5, made, for example, of sheet metal (structural or stainless steel) and connected to the side walls of the housing 2 through detachable connections using fasteners 6, made, for example, in the form of screws . Housing 2 has connecting flanges on the side of the inlet and outlet openings for attaching metal path elements to them.
Крышка выполнена в виде металлической оболочки 7, закрытой сверху металлической пластиной 8. Крышка снабжена силовыми элементами 9, расположенные по обеим боковым граням металлической оболочки 7, для взаимодействия с приводом ее открытия и закрытия. Силовые элементы 9 могут быть выполнены, например, в виде выступающих упоров. В центральной части металлической пластины 8 выполнено отверстие для размещения в нем патрубков 10 устройства распределения потока воздушного потока для установки промышленных фенов 11. Промышленные фены 11 обеспечивают нагрев и нагнетание воздушного потока с температурой до 900°С и избыточным давлением до 6 атм.The cover is made in the form of a metal shell 7, closed on top by a metal plate 8. The cover is equipped with power elements 9, located on both side faces of the metal shell 7, to interact with the drive for opening and closing it. The power elements 9 can be made, for example, in the form of protruding stops. In the central part of the metal plate 8 there is a hole to accommodate the pipes 10 of the air flow distribution device for installing industrial hair dryers 11. Industrial hair dryers 11 provide heating and injection of air flow with a temperature of up to 900°C and an excess pressure of up to 6 atm.
В крышке установлены средства контроля температуры, выполненные, например, в виде термопар 12, и оптическое средство контроля температуры, представляющее собой оптический датчик температуры 13, например, пирометр Optris CTfast LT OPTCTLT25FCB3.The lid contains temperature control means, made, for example, in the form of thermocouples 12, and an optical temperature control means, which is an optical temperature sensor 13, for example, an Optris CTfast LT OPTCTLT25FCB3 pyrometer.
Привод открытия и закрытия крышки представляет собой механизм, состоящий из двух закрепленных на основании 1 и расположенных симметрично с каждой стороны рабочей камеры 3 опорных элементов 14, на каждом из которых шарнирно закреплены приводной рычаг 15 и вспомогательный рычаг 16, при этом каждый из приводных рычагов 15 установлен на приводном валу 17. Вращение приводного вал 17 осуществляется посредством механического привода 18, установленным на одном из опорных элементов 14. Механический привод 18 защищен сверху от излучения при открытой крышке кожухом 19, представляющим собой сварную конструкцию из листового металла. Со стороны размещения крышки каждый приводной рычаг 17 и соответствующий вспомогательный рычаг 16 шарнирно соединены с пластинами 20, выполненными с зацепами для взаимодействия с силовыми элементами 9.The drive for opening and closing the lid is a mechanism consisting of two support elements 14 fixed to the base 1 and located symmetrically on each side of the working chamber 3, on each of which a drive lever 15 and an auxiliary lever 16 are hinged, each of the drive levers 15 mounted on the drive shaft 17. The rotation of the drive shaft 17 is carried out by means of a mechanical drive 18 mounted on one of the support elements 14. The mechanical drive 18 is protected from above from radiation when the cover is open by a casing 19, which is a welded structure made of sheet metal. On the lid placement side, each drive lever 17 and the corresponding auxiliary lever 16 are pivotally connected to plates 20, made with hooks for interaction with power elements 9.
Установка снабжена устройством 21 для слива остатков расплавленного металла из рабочей камеры 3. Устройство 21 представляет собой шток с коническим керамическим наконечником, который входит в соответствующее отверстие рабочей камеры 3, расположенное в самой нижней точке ее внутренней полости, и герметично затыкает его во время работы установки, с возможностью освобождения указанного отверстия для слива остатков расплавленного металла из рабочей камеры 3 при необходимости.The installation is equipped with a device 21 for draining the remaining molten metal from the working chamber 3. Device 21 is a rod with a conical ceramic tip, which enters the corresponding hole in the working chamber 3, located at the lowest point of its internal cavity, and seals it hermetically during operation of the installation , with the possibility of releasing the specified hole to drain the remaining molten metal from the working chamber 3 if necessary.
Внутри рабочей камеры 3 выполнена не доходящую до дна вертикальная перегородка 22 из огнеупорного материала и установлен пористый фильтрующий элемент 23, закрепленный внутри рабочей камеры 3 между ее стенками и вертикальной перегородкой 22. В местах установки пористого фильтрующего элемента 23 между посадочными поверхностями рабочей камеры 3 и вертикальной перегородки 22 и соответствующими торцами пористого фильтрующего элемента 23 установлена терморасширяющаяся прокладка 24. В качестве пористого фильтрующего элемента 23 использован, например, бесфосфатный пенокерамический фильтр CS-X (Selee Corporation, США) с терморасширяющейся прокладкой Safeseal. Пористый фильтрующий элемент 23 выполнен в виде одного слоя. Размер фильтра выбирается исходя из требуемой производительности литья согласно рекомендациям производителей. Рекомендации у всех производителей схожи и обусловлены оптимальным диапазоном скоростей расплава через фильтр для обеспечения удовлетворительного уровня статистической вероятности улавливания включений. Например, пористость фильтрующего элемента 23 выбирается исходя из требований к размерам неметаллических включений, например, при пористости 50PPI со стопроцентной вероятностью убираются все твердые включения крупнее 45 мкм.Inside the working chamber 3 there is a vertical partition 22 made of refractory material that does not reach the bottom and a porous filter element 23 is installed, fixed inside the working chamber 3 between its walls and the vertical partition 22. In the places where the porous filter element 23 is installed between the seating surfaces of the working chamber 3 and the vertical partition The partition 22 and the corresponding ends of the porous filter element 23 are equipped with a thermally expanding gasket 24. As a porous filter element 23, for example, a phosphate-free ceramic foam filter CS-X (Selee Corporation, USA) with a Safeseal thermally expanding gasket is used. The porous filter element 23 is made in the form of a single layer. The filter size is selected based on the required casting performance according to the manufacturers' recommendations. Recommendations from all manufacturers are similar and are determined by the optimal range of melt speeds through the filter to ensure a satisfactory level of statistical probability of inclusion capture. For example, the porosity of the filter element 23 is selected based on the requirements for the size of non-metallic inclusions, for example, with a porosity of 50PPI, all solid inclusions larger than 45 microns are removed with one hundred percent probability.
В зависимости от конфигурации рабочая камера 3 может быть выполнена как с направленными в одну сторону входным и выходным отверстиями для расплавленного металла, так и с направленными в противоположные стороны входным и выходным отверстиями для расплавленного металла.Depending on the configuration, the working chamber 3 can be made either with inlet and outlet openings for molten metal directed in one direction, or with inlet and outlet openings for molten metal directed in opposite directions.
Внутри крышки установлен теплоизоляционный блок 25, выполненный цельным или составным из двух частей и с полостью в его центральной части. В теплоизоляционном блоке 25 размещены электронагревательные элементы 26. В качестве электронагревательных элементов 26 использованы, например, карбидокремниевые нагревательные элементы EREMA тип Е. Теплоизоляционный блок 25 обеспечивает надежную фиксацию и закрепление электронагревательных элементов 26 внутри крышки. В качестве теплоизоляционного блока 25 использован, например, теплоизоляционный волокнистый огнеупорный блок, имеющий кажущуюся плотность от 450 кг/м3 до 600 кг/м3, теплопроводность 0,11-0,17 Вт/м⋅К и максимальную рабочую температуру до 1300°С. В качестве такого теплоизоляционного волокнистого огнеупорного блока используются, например, муллитокремнеземистые огнеупорные теплоизоляционные стекловолокнистые фасонные изделия. Такие изделия содержат в своем составе высокотемпературные компоненты, такие как Al2O3 (массовая доля не менее от 44% до 46%) и Cr2O3 (массовая доля от 2% до 4%).A heat-insulating block 25 is installed inside the lid, made in one piece or in two parts and with a cavity in its central part. The heat-insulating block 25 houses electric heating elements 26. As electric heating elements 26, for example, EREMA type E silicon carbide heating elements are used. The heat-insulating block 25 ensures reliable fixation and fastening of the electric heating elements 26 inside the lid. As a heat-insulating block 25, for example, a heat-insulating fibrous refractory block is used, having an apparent density from 450 kg/m 3 to 600 kg/m 3 , a thermal conductivity of 0.11-0.17 W/m⋅K and a maximum operating temperature of up to 1300° WITH. As such a heat-insulating fibrous refractory block, for example, mullite-silica fire-resistant heat-insulating fiberglass shaped products are used. Such products contain high-temperature components such as Al 2 O 3 (mass fraction from at least 44% to 46%) and Cr 2 O 3 (mass fraction from 2% to 4%).
Со стороны рабочей камеры 3 электронагревательные элементы 26 закрыты защитными пластинами 27, выполняющими защитную функцию и функцию рассеивания и распределения излучения от электронагревательных элементов 26. В качестве защитных пластин 27 могут использованы, например, сиалоновые или карбидокремниевые пластины с теплопроводностью не менее 15 Вт/м⋅К.On the side of the working chamber 3, the electric heating elements 26 are covered with protective plates 27, which perform a protective function and the function of dissipating and distributing radiation from the electric heating elements 26. For example, sialon or silicon carbide plates with a thermal conductivity of at least 15 W/m⋅ can be used as protective plates 27 TO.
В полость в центральной части теплоизоляционного блока 25 установлено устройство распределения воздушного потока, выполненное в виде полой камеры 28 с расположенными в ее верхней части патрубками 10 для установки промышленных фенов 11, а в ее нижней части оно выполнено с выходными патрубками 29 для нагретого промышленными фенами 11 воздушного потока, направленными в сторону пористого фильтрующего элемента 23, закрепленного внутри рабочей камеры 3 между ее стенками и вертикальной перегородкой 22. Нижний срез выходных патрубков 29 для нагретого промышленными фенами 11 воздушного потока расположен на уровне или ниже уровня размещения защитных пластин 27, закрывающих электронагревательные элементы 26 со стороны рабочей камеры 3.An air flow distribution device is installed in the cavity in the central part of the heat-insulating block 25, made in the form of a hollow chamber 28 with pipes 10 located in its upper part for installing industrial hair dryers 11, and in its lower part it is made with outlet pipes 29 for heated industrial hair dryers 11 air flow directed towards the porous filter element 23, fixed inside the working chamber 3 between its walls and the vertical partition 22. The lower section of the outlet pipes 29 for the air flow heated by industrial hair dryers 11 is located at or below the level of the protective plates 27 covering the electric heating elements 26 from the side of the working chamber 3.
Внутри крышки между ее металлической оболочкой 7 и теплоизоляционным блоком 25 размещен слой теплоизоляционного материала 30. В качестве слоя теплоизоляционного материала 30 использован, например, волокнистый гибкий мат толщиной 13 мм из Ceraterm BLANKET, размещенный в несколько слоев.Inside the lid, between its metal shell 7 and the heat-insulating block 25, there is a layer of heat-insulating material 30. As a layer of heat-insulating material 30, for example, a 13 mm thick fibrous flexible mat made of Ceraterm BLANKET, placed in several layers, is used.
В металлической оболочке 7 крышки выполнены отверстия, а в теплоизоляционном блоке 25 предусмотрены полости для установки средств контроля температуры электронагревательных элементов 26, выполненных, например, в виде термопар 12, причем они установлены таким образом, что их горячий спай расположен на уровне закрепления электронагревательных элементов 26.There are holes in the metal shell 7 of the lid, and cavities are provided in the heat-insulating block 25 for installing temperature control means for the electric heating elements 26, made, for example, in the form of thermocouples 12, and they are installed in such a way that their hot junction is located at the level of fastening the electric heating elements 26 .
Металлическая оболочка 7 крышки в месте примыкания к пластинам 5, закрывающим сверху теплоизоляционный слой 4 и верхняя поверхность рабочей камеры 3, оснащена огнеупорными уплотнениями 31, расположенными в 2 ряда по периметру металлической оболочки 7 крышки. Уплотнения 31 зафиксированы в направляющих пазах при помощи шпилек (не показаны) из жаростойкого сплава, например, нихрома. В качестве уплотнений 31 может использоваться шнур из керамического волокна 20×20 мм LYTX 208 Е2.The metal shell 7 of the lid, at the point of contact with the plates 5, covering the top of the heat-insulating layer 4 and the upper surface of the working chamber 3, is equipped with fire-resistant seals 31, located in 2 rows along the perimeter of the metal shell 7 of the lid. The seals 31 are fixed in the guide grooves using pins (not shown) made of a heat-resistant alloy, for example, nichrome. A ceramic fiber cord 20×20 mm LYTX 208 E2 can be used as seals 31.
Используемый в качестве оптического средства контроля температуры пористого фильтрующего элемента 23 оптический датчик температуры 13 установлен в сквозную трубку 32, установленную в центральной части устройства распределения воздушного потока.Used as an optical means for monitoring the temperature of the porous filter element 23, the optical temperature sensor 13 is installed in a through tube 32 installed in the central part of the air flow distribution device.
Установка для фильтрации расплавленных металлов и сплавов работает следующим образом.An installation for filtering molten metals and alloys works as follows.
Установка для фильтрации расплавленных металлов и сплавов используется в литейном производстве, в частности для фильтрации расплавленного алюминия и его сплавов, в составе литейных агрегатов для выполнения заготовительного (цилиндрические и плоские слитки) или полунепрерывного литья (алюминиевая катанка, фольга и чушка), где по технологии требуется исключение попадания неметаллических включений в готовой продукции. Такая конструкция установки исключает попадание в расплавленный металл различных включений (керамика, окалина и прочие неметаллические включения). Это преимущество допускает применение предложенной установки на ответственных участках, где внесение включений не допустимо.The installation for filtering molten metals and alloys is used in foundries, in particular for filtering molten aluminum and its alloys, as part of casting units for performing blank (cylindrical and flat ingots) or semi-continuous casting (aluminum rod, foil and pigs), where according to the technology it is necessary to exclude the entry of non-metallic inclusions into the finished product. This design of the installation prevents various inclusions (ceramics, scale and other non-metallic inclusions) from entering the molten metal. This advantage allows the use of the proposed installation in critical areas where the introduction of inclusions is not permissible.
Предварительный разогрев пористого фильтрующего элемента 23 и поверхности рабочей камеры 3 перед началом процесса фильтрации расплавленного металла, в процессе его фильтрации и при технологических перерывах между разливками расплавленного металла при обеспечении максимально равномерного нагрева рабочей камеры 3 и пористого фильтрующего элемента 23 до требуемых температур исключает образование зон кристаллизации расплавленного металла внутри пористого фильтрующего элемента 23.Preheating of the porous filter element 23 and the surface of the working chamber 3 before the start of the filtration process of molten metal, during its filtration and during technological breaks between castings of molten metal while ensuring the most uniform heating of the working chamber 3 and the porous filter element 23 to the required temperatures eliminates the formation of crystallization zones molten metal inside the porous filter element 23.
Перед началом процесса фильтрации расплавленного металла, например, расплавленного алюминия и его сплавов, внутрь рабочей камеры 3 установки устанавливается пористый фильтрующий элемент 23. В качестве такого пористого фильтрующего элемента 23 используется, например, бесфосфатный пенокерамический фильтр CS-X (Selee Corporation, США) с терморасширяющейся прокладкой Safeseal.Before starting the process of filtering molten metal, for example, molten aluminum and its alloys, a porous filter element 23 is installed inside the working chamber 3 of the installation. For such a porous filter element 23, for example, a phosphate-free ceramic foam filter CS-X (Selee Corporation, USA) with Safeseal thermal expansion gasket.
Установка пористого фильтрующего элемента 23 внутри камеры 3 производится при открытой крышке. При открытии крышки механический привод 18 вращает приводной вал 17 таким образом, что крутящий момент передается на приводные рычаги 15, которые начинают вращаться вокруг оси вращения приводного вала 17. Усилие от приводных рычагов передается на шарнирно соединенные с ними пластины 20 которые, в свою очередь передают усилие на силовые элементы 9, закрепленные в крышке и на вспомогательные рычаги 16. За счет того, что расстояние между осями вращения приводных рычагов 15 и вспомогательных рычагов 16 в основании 14 равно расстоянию между осями вращения приводных рычагов 15 и вспомогательных рычагов 16 в пластине 20, а рычаги 14 и 15 параллельны друг другу, то при вращении приводных рычагов 15 пластины 20 будут подниматься параллельно основанию 14, описывая круговое движение вокруг приводного вала 17. Так как пластины 20 находятся в зацеплении с металлической оболочкой 7 крышки через силовые элементы 9, то крышка двигается вместе с пластинами 20, тем самым поднимаясь вверх и освобождая рабочую зону над рабочей камерой 3 для установки пористого фильтрующего элемента 23. Крышка поднимается над рабочей камерой 3 на высоту пропорциональную длине рычагов и размещению оси вращения вала, что позволяет обеспечить ее смещение за крайнюю границу рабочей камеры 3 для обеспечения возможности установки/извлечения пористого фильтрующего элемента 23 и выполнения регламентных работ по замене футеровки, при этом приводные рычаги 15 поворачиваются на угол от 70° до 95°. При достижении приводных рычагов 15 крайнего положения, привод 18 останавливается, крышка фиксируется в крайнем верхнем положении. После открытия крышки, внутрь рабочей камеры 3 устанавливается пористый фильтрующий элемент 23 с терморасширяющейся прокладкой 24.The porous filter element 23 is installed inside chamber 3 with the lid open. When the cover is opened, the mechanical drive 18 rotates the drive shaft 17 in such a way that torque is transmitted to the drive levers 15, which begin to rotate around the axis of rotation of the drive shaft 17. The force from the drive levers is transmitted to the plates 20 pivotally connected to them, which, in turn, transmit force on the power elements 9 fixed in the cover and on the auxiliary levers 16. Due to the fact that the distance between the axes of rotation of the drive levers 15 and auxiliary levers 16 in the base 14 is equal to the distance between the axes of rotation of the drive levers 15 and auxiliary levers 16 in the plate 20, and the levers 14 and 15 are parallel to each other, then when the drive levers 15 rotate, the plates 20 will rise parallel to the base 14, describing a circular motion around the drive shaft 17. Since the plates 20 are engaged with the metal shell 7 of the cover through the power elements 9, the cover moves together with the plates 20, thereby rising upward and freeing up the working area above the working chamber 3 for installing the porous filter element 23. The cover rises above the working chamber 3 to a height proportional to the length of the levers and the location of the shaft rotation axis, which allows for its displacement beyond the outer boundary working chamber 3 to ensure the possibility of installing/removing the porous filter element 23 and performing routine maintenance to replace the lining, while the drive levers 15 rotate at an angle from 70° to 95°. When the drive levers 15 reach the extreme position, the drive 18 stops, the cover is fixed in the uppermost position. After opening the lid, a porous filter element 23 with a thermally expanding gasket 24 is installed inside the working chamber 3.
После установки пористого фильтрующего элемента 23 крышка опускается, при этом механический привод 18 вращает приводной вал 17 в противоположном направлении, при этом приводные рычаги 15 вращаясь опускают крышку до ее нижнего положения. В этом положении огнеупорные уплотнения 31, расположенные в 2 ряда по периметру металлической оболочки 7 крышки, прижимаются к пластинам 5, закрывающим сверху теплоизоляционный слой 4 и верхняя поверхность рабочей камеры 3.After installing the porous filter element 23, the cover is lowered, while the mechanical drive 18 rotates the drive shaft 17 in the opposite direction, while the drive levers 15 rotate and lower the cover to its lower position. In this position, the fireproof seals 31, located in 2 rows along the perimeter of the metal shell 7 of the lid, are pressed against the plates 5, covering the top of the heat-insulating layer 4 and the upper surface of the working chamber 3.
После закрытия крышки осуществляется предварительный разогрев пористого фильтрующего элемента 23 и поверхности рабочей камеры 3 перед началом процесса фильтрации расплавленного металла одновременно путем конвективного нагрева посредством промышленных фенов 11 и путем инфракрасного нагрева посредством электронагревательных элементов 26.After closing the lid, the porous filter element 23 and the surface of the working chamber 3 are preheated before starting the process of filtering the molten metal simultaneously by convective heating using industrial hair dryers 11 and by infrared heating using electric heating elements 26.
При подаче электропитания на промышленные фены 11 нагретый указанными фенами воздушный поток распределяется внутри полой камеры 28 устройства распределения воздушного потока, далее благодаря наличию выходных патрубков 29 в ее нижней части разделяется на несколько потоков и выходит через них во внутреннюю полость рабочей камеры 3 в сторону пористого фильтрующего элемента 23. Благодаря этому обеспечивается равномерность и направленность нагретого промышленными фенами 11 воздушного потока для прохождения его через пористый фильтрующий элемент 23 таким образом, что тепло от воздушного потока передается по всему объему пористого фильтрующего элемента 23, равномерно прогревая его.When power is supplied to industrial hair dryers 11, the air flow heated by these hair dryers is distributed inside the hollow chamber 28 of the air flow distribution device, then, thanks to the presence of outlet pipes 29 in its lower part, it is divided into several flows and exits through them into the internal cavity of the working chamber 3 towards the porous filter element 23. This ensures the uniformity and direction of the air flow heated by industrial hair dryers 11 to pass through the porous filter element 23 in such a way that the heat from the air flow is transferred throughout the entire volume of the porous filter element 23, uniformly heating it.
На время предварительного разогрева входное отверстие рабочей камеры 3, предназначенное для поступления в нее металла, закрывается заглушкой или шибером для предотвращения прохождения через него потока воздуха.During preheating, the inlet opening of the working chamber 3, intended for the entry of metal into it, is closed with a plug or gate to prevent air flow through it.
Воздушный поток, выходящий из патрубков 29, например, при фильтрации расплавленного алюминия, имеет температуру от 300 до 900°С и расход от 100 до 300 л/мин.The air flow leaving the nozzles 29, for example, when filtering molten aluminum, has a temperature from 300 to 900°C and a flow rate from 100 to 300 l/min.
Одновременно с использованием промышленных фенов 11 используются электронагревательные элементы 26. На электронагревательные элементы 26 подается электрический ток, в результате чего они нагреваются до температуры 700-1100°С и излучают тепло на защитные пластины 27, выполняющие защитную функцию и функцию рассеивания и распределения излучения от электронагревательных элементов 26, разогревая их до температуры 700-1000°С. В качестве электронагревательных элементов 26 используются, например, карбид окремниевые нагревательные элементы EREMA тип Е. Электронагревательные элементы 26 размещаются в теплоизоляционном блоке 25, установленном внутри крышки. Теплоизоляционный блок 25 обеспечивает надежную фиксацию и закрепление электронагревательных элементов 26 внутри крышки. В качестве защитных пластин 27 используются, например, сиалоновые или карбидокремниевые пластины с теплопроводностью не менее 15 Вт/м⋅К. Использование таких защитных пластин 27 помимо обеспечения защищенности электронагревательных элементов 26 от возможного негативного воздействия расплавленного металла в процессе его фильтрации, обеспечивает равномерность передачи и распределения теплового излучения от электронагревательных элементов 26, что обеспечивает максимально равномерный усиленный нагрев пористого фильтрующего элемента 23 и рабочей камеры 3 установки.Simultaneously with the use of industrial hair dryers 11, electric heating elements 26 are used. An electric current is supplied to the electric heating elements 26, as a result of which they are heated to a temperature of 700-1100 ° C and radiate heat to the protective plates 27, which perform a protective function and the function of dissipating and distributing radiation from electric heating elements. 26 elements, heating them to a temperature of 700-1000°C. For example, silicon carbide heating elements EREMA type E are used as electric heating elements 26. Electric heating elements 26 are placed in a heat-insulating block 25 installed inside the lid. The thermal insulation block 25 ensures reliable fixation and fastening of the electric heating elements 26 inside the lid. As protective plates 27, for example, sialon or silicon carbide plates with a thermal conductivity of at least 15 W/m⋅K are used. The use of such protective plates 27, in addition to ensuring the protection of the electric heating elements 26 from the possible negative impact of molten metal during its filtration, ensures uniform transmission and distribution of thermal radiation from the electric heating elements 26, which ensures the most uniform enhanced heating of the porous filter element 23 and the working chamber 3 of the installation.
Далее тепловая энергия излучается с внешних поверхностей защитных пластин 27 на поверхности рабочей камеры 3 и на поверхность пористого фильтрующего элемента 23. При этом за счет того, что через пористый фильтрующий элемент 23 одновременно с инфракрасным нагревом электронагревательными элементами 26 его внешней поверхности проходит воздушный поток от промышленных фенов 11, обеспечивается равномерный прогрев пористого фильтрующего элемента 23 и исключается перегрев внешней поверхности пористого фильтрующего элемента 23 от инфракрасного излучения от электронагревательных элементов 26.Next, thermal energy is radiated from the outer surfaces of the protective plates 27 on the surface of the working chamber 3 and onto the surface of the porous filter element 23. Moreover, due to the fact that through the porous filter element 23, simultaneously with infrared heating by the electric heating elements 26 of its outer surface, an air flow from industrial hair dryers 11, ensures uniform heating of the porous filter element 23 and prevents overheating of the outer surface of the porous filter element 23 from infrared radiation from electric heating elements 26.
При предварительном нагреве пористого фильтрующего элемента 23 нагревается до температуры 500-750°С. При нагреве пористого фильтрующего элемента 23, терморасширяющаяся прокладка 24 расширяется и распирает пористый фильтрующий элемент 23 между посадочными поверхностями рабочей камеры 3 и вертикальной перегородки 22 и надежно фиксирует его внутри рабочей камеры 3.When preheating, the porous filter element 23 is heated to a temperature of 500-750°C. When the porous filter element 23 is heated, the thermally expanding gasket 24 expands and expands the porous filter element 23 between the seating surfaces of the working chamber 3 and the vertical partition 22 and securely fixes it inside the working chamber 3.
Непрерывный контроль температуры электронагревательных элементов 26 производится путем измерения их температуры установленными в крышке термопарами 12. Благодаря такому контролю обеспечивается возможность поддержания заданного значения температуры электронагревательных элементов 26, необходимого для обеспечения максимально равномерного нагрева рабочей камеры и пористого фильтрующего элемента, а также для обеспечения возможности ограничения производственной мощности электронагревательных элементов 26 для исключения вероятности их перегрева.Continuous monitoring of the temperature of the electric heating elements 26 is carried out by measuring their temperature with thermocouples 12 installed in the lid. Thanks to this control, it is possible to maintain the set temperature value of the electric heating elements 26, necessary to ensure the most uniform heating of the working chamber and the porous filter element, as well as to ensure the possibility of limiting the production power of electric heating elements 26 to eliminate the possibility of overheating.
Контроль температуры пористого фильтрующего элемента 23 обеспечивается оптическим датчиком температуры 13, в качестве которого использован, например, пирометр Optris CTfast LT OPTCTLT25FCB3. Благодаря такому контролю температуры пористого фильтрующего элемента 23 обеспечивается возможность поддержания заданного значения температуры пористого фильтрующего элемента 23, исключающего образование зон кристаллизации расплава внутри пористого фильтрующего элемента 23 в начале процесса фильтрации при прохождении расплавленного металла через него и обеспечивающего использование всего объема пористого фильтрующего элемента 23 и равномерность потока расплавленного металла, проходящего через пористый фильтрующий элемент 23, а также обеспечивается возможность ограничения производственной мощности электронагревательных элементов 26 и выбор оптимальной температуры нагрева воздушного потока промышленными фенами 11 для исключения вероятности его перегрева.The temperature control of the porous filter element 23 is provided by an optical temperature sensor 13, which is used, for example, an Optris CTfast LT OPTCTLT25FCB3 pyrometer. Thanks to this control of the temperature of the porous filter element 23, it is possible to maintain a given temperature value of the porous filter element 23, eliminating the formation of melt crystallization zones inside the porous filter element 23 at the beginning of the filtration process when molten metal passes through it and ensuring the use of the entire volume of the porous filter element 23 and uniformity flow of molten metal passing through the porous filter element 23, and also provides the ability to limit the production power of electric heating elements 26 and select the optimal temperature for heating the air flow with industrial hair dryers 11 to eliminate the likelihood of overheating.
При достижении рабочей температуры пористого фильтрующего элемента 23 согласно технологических требований, промышленные фены 11 переходят в режим поддержания заданной температуры пористого фильтрующего элемента 23, например, применяется пропорционально-интегрально-дифференциальный закон регулирования (закон ПИД-регулирования).When the operating temperature of the porous filter element 23 is reached in accordance with the technological requirements, industrial hair dryers 11 switch to the mode of maintaining the specified temperature of the porous filter element 23, for example, a proportional-integral-derivative control law (PID control law) is applied.
После предварительного разогрев пористого фильтрующего элемента 23 и поверхности рабочей камеры 3 до требуемой температуры переходят к процессу фильтрации расплавленного металла.After preheating the porous filter element 23 and the surface of the working chamber 3 to the required temperature, the process of filtering the molten metal begins.
В процессе фильтрации расплавленный метал, например, расплавленный алюминий, поступает в рабочую камеру 3 через ее входное отверстие (должно быть освобождено от заглушки или шибера) для поступления расплавленного металла, далее расплавленный металл, по мере заполнения рабочей камеры 3, под действием гидростатического давления проходит через пористый фильтрующий элемент 23, в пористой структуре которого задерживаются неметаллические включения, находящиеся в расплавленном металле.During the filtration process, molten metal, for example, molten aluminum, enters the working chamber 3 through its inlet (must be cleared of the plug or gate) for the molten metal to enter, then the molten metal, as the working chamber 3 is filled, passes under the influence of hydrostatic pressure through a porous filter element 23, in the porous structure of which non-metallic inclusions located in the molten metal are retained.
Благодаря выполнению рабочей камеры 3 в форме сообщающихся сосудов и расположению входного и выходного отверстия на одной высоте, выше уровня расположения пористого фильтрующего элемента 23, очищенный от неметаллических включений расплавленный металл заполняет рабочую камеру 3 до уровня выходного отверстия и затем перетекая в него покидает рабочую камеру 3.Due to the design of the working chamber 3 in the form of communicating vessels and the location of the inlet and outlet openings at the same height, above the level of the porous filter element 23, molten metal, cleared of non-metallic inclusions, fills the working chamber 3 to the level of the outlet opening and then flows into it and leaves the working chamber 3 .
При необходимости поддержания заданной температуры расплава в процессе фильтрации, могут быть использованы электронагревательные элементы 26, при этом их температура будет составлять 700-1100°С.If it is necessary to maintain a given temperature of the melt during the filtration process, electric heating elements 26 can be used, and their temperature will be 700-1100°C.
В случае, если во время процесса фильтрации требуется временная остановка процесса без слива из литниковой системы расплавленного металла (аварийный останов или регламентный останов для очистки литейных систем), то электронагревательные элементы 26 позволяют поддерживать температуру внутри рабочей камеры 3 без образования зон кристаллизации.If during the filtration process a temporary stop of the process is required without draining the molten metal from the gating system (emergency stop or routine stop to clean the casting systems), then the electric heating elements 26 make it possible to maintain the temperature inside the working chamber 3 without the formation of crystallization zones.
При остановке процесса фильтрации при ее завершении или для проведения регламентных работ по замене пористого фильтрующего элемента 23 прекращается подача расплавленного металла через входное отверстие рабочей камеры 3 путем перекрытия потока расплавленного металла шибером или слива остатков расплавленного металла из литниковой системы.When the filtration process is stopped at its completion or for routine maintenance to replace the porous filter element 23, the flow of molten metal through the inlet of the working chamber 3 is stopped by blocking the flow of molten metal with a gate or draining the remaining molten metal from the gating system.
Для очистки рабочей камеры 3 от остатков расплавленного металла используется устройство 21, представляющее собой шток с коническим керамическим наконечником, который входит в соответствующее отверстие рабочей камеры 3, расположенное в самой нижней точке ее внутренней полости. Во время работы установки шток с коническим керамическим наконечником входит в указанное отверстие рабочей камеры 3 и герметично затыкает его. При извлечении штока с коническим керамическим наконечником из указанного отверстия рабочей камеры 3 остатки расплавленного металла вытекают из этого отверстия, а так как отверстие находится в самой нижней точки внутренней полости рабочей камеры 3, то это обеспечивает полный слив остатков расплавленного металла из рабочей камеры 3. После слива остатков расплавленного металла шток с коническим керамическим наконечником устройства 21 обратно закрывает указанное отверстие рабочей камеры 3.To clean the working chamber 3 from the remains of molten metal, a device 21 is used, which is a rod with a conical ceramic tip, which fits into the corresponding hole in the working chamber 3, located at the lowest point of its internal cavity. During operation of the installation, a rod with a conical ceramic tip enters the specified hole in the working chamber 3 and seals it hermetically. When the rod with a conical ceramic tip is removed from the specified hole in the working chamber 3, the remaining molten metal flows out of this hole, and since the hole is located at the lowest point of the internal cavity of the working chamber 3, this ensures complete drainage of the remaining molten metal from the working chamber 3. After After draining the remaining molten metal, the rod with the conical ceramic tip of the device 21 closes the specified hole of the working chamber 3 back.
Claims (7)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2806671C1 true RU2806671C1 (en) | 2023-11-02 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1595344A3 (en) * | 1985-10-25 | 1990-09-23 | Швайцерише Алюминиум Аг (Фирма) | Apparatus for filtering molten metals and alloys |
| RU2385354C1 (en) * | 2008-08-25 | 2010-03-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Русская инжиниринговая компания" | Facility for filtration of melted metals and alloys |
| CN101696470A (en) * | 2009-10-20 | 2010-04-21 | 苏州有色金属研究院有限公司 | Aluminum liquid two-stage filter box with double heating functions |
| CN201618451U (en) * | 2010-02-25 | 2010-11-03 | 湖南华科机械有限公司 | Aluminum melt filtering device formed by duplex foam ceramic plates |
| CN202461447U (en) * | 2011-11-30 | 2012-10-03 | 江西永特合金有限公司 | Molten aluminum two-stage ceramic foam filter system having double heating function |
| JP5195101B2 (en) * | 2008-07-10 | 2013-05-08 | 日産自動車株式会社 | Control device and control method for DC / DC converter |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1595344A3 (en) * | 1985-10-25 | 1990-09-23 | Швайцерише Алюминиум Аг (Фирма) | Apparatus for filtering molten metals and alloys |
| JP5195101B2 (en) * | 2008-07-10 | 2013-05-08 | 日産自動車株式会社 | Control device and control method for DC / DC converter |
| RU2385354C1 (en) * | 2008-08-25 | 2010-03-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Русская инжиниринговая компания" | Facility for filtration of melted metals and alloys |
| CN101696470A (en) * | 2009-10-20 | 2010-04-21 | 苏州有色金属研究院有限公司 | Aluminum liquid two-stage filter box with double heating functions |
| CN201618451U (en) * | 2010-02-25 | 2010-11-03 | 湖南华科机械有限公司 | Aluminum melt filtering device formed by duplex foam ceramic plates |
| CN202461447U (en) * | 2011-11-30 | 2012-10-03 | 江西永特合金有限公司 | Molten aluminum two-stage ceramic foam filter system having double heating function |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100553825C (en) | Be used to cast the groove structure of molten copper | |
| US4207060A (en) | Vessel for metal smelting furnace | |
| JP3796617B2 (en) | Melting and holding furnace such as aluminum ingot | |
| KR101542649B1 (en) | Molten metal containment structure having flow through ventilation | |
| EP0741853A1 (en) | Internal refractory cooler | |
| RU2806671C1 (en) | Installation for filtration of molten metals and alloys | |
| US3970444A (en) | Method for pouring steel during continuous casting | |
| WO2008136956A2 (en) | Continuous casting of reactionary metals using a glass covering | |
| RU2492026C1 (en) | Device to produce castings with directed and monocrystalline structure | |
| JP2018536541A (en) | Sliding closure on discharge port of metallurgical container | |
| EP1752726B1 (en) | Transfer system for liquid metals | |
| JPH0710549A (en) | Method of extracting material melted by melter with cooling wall by inflow of adjustable amount | |
| US3486876A (en) | Composite tweel for chamber utilized in the manufacture of float glass | |
| RU2267380C1 (en) | Apparatus for making castings with directed and monocrystalline structure | |
| KR102115389B1 (en) | Discharge apparatus and controlling method of melt discharge | |
| RU2798094C1 (en) | Device for filtering aluminium and its alloys | |
| NO159706B (en) | APPARATUS FOR CONTINUOUS CASTING OF TAPE MATERIAL. | |
| JPH0966357A (en) | Structure for fitting immersion heater | |
| RU2791751C1 (en) | Transport chute for liquid metal with electric heating | |
| JPS61501858A (en) | Improvement of processing device for passing liquid metal or alloy flow containing aluminum or magnesium as a main component | |
| RU2786560C1 (en) | Heated gutter for transportation of molten metals | |
| CA2515859A1 (en) | Transfer system for liquid metals | |
| SU1085253A1 (en) | Open mould for casting billet with relative motion of mould | |
| JPH0150503B2 (en) | ||
| JP3535215B2 (en) | Melt holding furnace |