УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ СЛИТКОВ В ЭЛЕКТРОМАГНИТНОМ ПОЛЕ

Заявляемое техническое решение относится к области цветной металлургии, в частности к непрерывной или полунепрерывной разливке цветных металлов, например алюминия и его сплавов, в слитки с малым поперечным сечением.
Известно устройство для непрерывного литья слитков в электромагнитном поле (А.С. №2055680, C1 B22D 11/04, 1992 г.), содержащее индуктор и электромагнитный экран.
Недостатком такого устройства является повышенный расход энергии при литье слитков, обусловленный наличием между индуктором и жидкой зоной электромагнитного экрана.
Наиболее близким к заявляемому является устройство для непрерывного литья слитков в электромагнитном поле (Патент на полезную модель №48836, B22D 11/04, 2005 г.), содержащее индуктор и раздаточную воронку.
Недостатком известного устройства является повышенный расход энергии индуктором, обусловленный его радиальными размерами по отношению к диаметру слитка и гидростатическим давлением столба разливаемого металла.
В основу предлагаемого технического решения положена задача повышения технико-экономических показателей в процессе непрерывного литья в электромагнитном поле слитков с малым поперечным сечением.
c
в
и
в
и
c
Поставленная задача решается тем, что в устройстве для непрерывного литья слитков в электромагнитном поле, содержащем индуктор и раздаточную воронку, согласно изобретению, они расположены таким образом, что расстояние между индуктором и нижним срезом раздаточной воронки не более диаметра слитка, а диаметр выходного отверстия раздаточной воронки определяется соотношением D>D<Dгде D - диаметр выходного отверстия раздаточной воронки, D - внутренний диаметр индуктора, D - диаметр слитка.
На фиг.1 изображено предлагаемое устройство для непрерывного литья слитков в электромагнитном поле, включающее раздаточную воронку 1 с жидким металлом 2, индуктор 3, отливаемый слиток 4 с границей затвердевания 5.
Устройство работает следующим образом:
На водоохлаждаемый индуктор 3 подается напряжение высокой частоты, и по нему начинает протекать ток, создающий переменное магнитное поле вокруг индуктора, в том числе и во внутренней его области. Раздаточная воронка 1 заполняется жидким металлом 2, который, попадая во внутреннюю область индуктора 3, под действием переменного магнитного поля формируется в твердую фазу на границе затвердевания 5. По мере затвердевания металл вытягивается из индуктора 3, образуя непрерывный слиток 4.
Так при проведении исследований на опытно-экспериментальной литейной установке по литью цилиндрических слитков диаметром 15 мм в лаборатории каф. «Электротехнология и электротехника» ФГОУ ВПО «Сибирский федеральный университет» были получены следующие данные, которые приведены в таблице.
Внутренний диаметр индуктора, D<sub>и</sub>, мм
Расстояние от верхнего края индуктора до раздаточной воронки, L, мм
Величина потребляемой мощности, %
Наличие переливов металла
30,0
20,0
100,0
Часто
25,0
15,0
90,0
Редко
20,0
7,0-8,0
80,0
Отсутствуют
c
c
При этом наиболее эффективно заявляемое устройство при условии, что верхний край индуктора 3 расположен не ниже, а нижний край индуктора - не выше границы затвердевания 5 отливаемого слитка 4, а расстояние между индуктором 3 и нижним срезом раздаточной воронки 1 должно быть меньше диаметра слитка. Это условие определяет исключение перелива жидкого металла, как над индуктором, так и под индуктором. Кроме того, уменьшение расстояния между индуктором 3 и нижним срезом раздаточной воронки 1 до величины, меньшей диаметра отливаемого слитка 4, позволяет уменьшить величину тока индуктора и снизить потребляемую мощность за счет снижения гидростатического давления жидкого металла 2 в области индуктора 3. Диаметр отливаемого слитка 4 зависит от диаметра индуктора 3, интенсивности магнитного поля во внутренней области индуктора, высоты столба жидкого металла 2 в раздаточной воронке 1. Внутренний диаметр индуктора определяется соотношением . Из практического опыта можно рекомендовать оптимальную величину расстояния от индуктора до нижнего среза раздаточной воронки, равную величине L=D/2, где D - диаметр отливаемого слитка. Такое расстояние позволит удерживать жидкую фазу слитка в раздаточной воронке и исключить проливы металла через верх индуктора.
Можно отметить ряд преимуществ заявляемого устройства по сравнению с известными:
- повышенная энергетическая эффективность за счет уменьшения размеров индуктора и его расстояния до нижнего среза раздаточной воронки;
увеличение производительности за счет регулирования расположения границы затвердевания слитка в области индуктора;
- повышенная надежность устройства, позволяющего исключить переливы металла через верх индуктора и в нижней его части при соблюдении условия, что расстояние от индуктора до раздаточной воронки меньше диаметра слитка, а следовательно и заключить о решении поставленной задачи.