УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ РАСПЛАВЛЕННОГО АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА (ВАРИАНТЫ)
DEVICE FOR MIXING MELTED ALUMINIUM ALLOY (VERSIONS)

Изобретение предназначено для приготовления алюминиевых сплавов и может быть использовано в металлургическом производстве.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для перемешивания расплавленного алюминиевого сплава в ванне, содержащей индуктор электромагнитного поля (см. патент RU №2373020, опубл. 20.11.2009).
Недостатком его является значительная удаленность индуктора от объема перемешиваемого металла (индуктор располагается за внешней стенкой печи) и как следствие сильное снижение магнитного поля и уменьшение эффективности воздействия, а также потребление большой электрической мощности (сотни кВт), сложность конструкции, необходимость водяного охлаждения с дополнительным оборудованием.
Технической задачей предлагаемой конструкции является снижение потребления электрической мощности и увеличение области воздействия электромагнитного поля на жидкий металл в ванне печи, переход на более безопасное охлаждение воздухом, повышение надежности и долговечности.
Для решения поставленной технической задачи устройство для перемешивания расплавленного алюминиевого сплава в ванне содержит индуктор электромагнитного поля, причем индуктор электромагнитного поля выполнен в виде секции полых труб в количестве, кратном трем, но не менее шести, установленных в плоскости параллельной днищу ванны под ней и соединенных с источником трехфазного переменного тока со смещением фаз в соседних трубах, причем каждая труба снабжена устройством принудительной вентиляции внутренней поверхности.
Как вариант каждая труба индуктора на конце снабжена дополнительной вертикально установленной трубой.
Отличительной особенностью предлагаемого устройства является то, что индуктор электромагнитного поля выполнен в виде секции полых труб в количестве, кратном трем, но не менее шести, установленных в плоскости параллельной днищу ванны под ней и соединенных с источником трехфазного переменного тока со смещением фаз в соседних трубах, причем каждая труба снабжена устройством принудительной вентиляции внутренней поверхности.
Как вариант каждая труба индуктора на конце снабжена дополнительной вертикально установленной трубой.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображен общий вид устройства для перемешивания в разрезе, на фиг. 2 - схема соединения труб с источником переменного тока, на фиг. 3 изображено устройство для перемешивания в разрезе (вариант).
Устройство для перемешивания расплавленного алюминиевого сплава в ванне 1 содержит индуктор электромагнитного поля, который выполнен в виде секции полых труб 2 в количестве, кратном трем, но не менее шести.
Трубы 2 установлены в плоскости, параллельной днищу ванны 1, под ней и соединены с источником трехфазного переменного тока по схеме «звезда» со смещением фаз в соседних трубах, причем каждая труба снабжена устройством принудительной вентиляции внутренней поверхности (на чертеже не показано).
Как вариант, каждая труба 2 индуктора на конце снабжена дополнительной вертикально установленной трубой 4.
Для повышения эффективности охлаждения на входе каждой горизонтально установленной трубы может быть установлено устройство для закручивания воздушного потока в виде лопаток под углом 30-45 градусов к оси трубы.
Работа предлагаемого устройства заключается в следующем.
На шины индуктора, выполненные в виде полых труб 2, расположенных в шамотной засыпке под дном ванны с расплавленным металлом, подают переменное напряжение от трехфазной сети. При этом, на расплавленный металл в ванне действует бегущее магнитное поле, перемешивая его, выравнивая температуру и ускоряя растворение и равномерное распределение в объеме легирующих компонент.
Для охлаждения пропускают по трубам принудительно с помощью компрессора (на чертеже не показано) воздух.
Возможно использовать, как вариант, термогравитационную конвекцию. Для этих целей к горизонтально расположенным трубчатым шинам с одной стороны прикрепляют вертикальные патрубки. В этом случае нагретый в трубчатых шинах и вертикальном патрубке легкий воздух вытесняется через трубчатые шины холодным тяжелым (внешним) воздухом.
Таким образом, естественным путем возникает конвективное движение воздуха, охлаждающее шины.
Опытно промышленный образец устройства был выполнен для реальной печи для алюминия и состоял из шести токопроводов в виде полых алюминиевых труб, расстояние между соседними 17 см. Расстояние до нижней поверхности расплавленного металла также 17 см.
Длина горизонтального участка таких труб была 3 метра, высота вертикальных патрубков 1 м, внутренний диаметр составил 0,1 м.
На шины индуктора подавался ток частотой 50 Гц и величиной 5000 А.
Как показали эксперименты, максимальная скорость в ванне таких размеров при заданной конфигурации индуктора при перемешивании алюминия достигала 6 см/с. Температура наружного воздуха и воздуха внутри шин была равна соответственно 300 и 600 K. Высота вертикального патрубка была 0,45 м/
В этом случае скорость конвективного потока составила 2 м/с, что обеспечивает необходимый отвод джоулева тепла от шин.
Для повышения эффективности охлаждения на входе каждой горизонтально установленной трубы могли устанавливаться лопатки под углом 30 градусов к оси трубы, позволяющие закручивать воздушный поток в трубе.
В эксперименте при помощи хромель алюмелевых термопар производилось измерение температуры внешнего воздуха, воздуха внутри трубы, а при помощи термоанемометра (АТТ-1004) измерялась скорость конвективного потока воздуха через трубу.
Выполнение индуктора в виде труб, по которым проходит воздух, охлаждающий трубы, позволяет снизить температурную нагрузку на индуктор на 40-50%, пропускать по трубам электрический ток большей величины, что позволяет увеличить величину бегущего магнитного поля, что увеличивает скорость перемешивания, а следовательно, улучшить качество перемешивания и повысить производительность устройства для перемешивании в 1,5-2 раза.