ТРАНСПОРТНЫЙ ЖЕЛОБ ЛИТЕЙНОГО КОМПЛЕКСА РАЗЛИВКИ ЖИДКОГО АЛЮМИНИЯ И ЕГО СПЛАВОВ В КРИСТАЛЛИЗАТОР

Предлагаемое техническое решение относится к цветной металлургии и может быть использовано для транспортировки жидкого алюминия и его сплавов от миксера до кристаллизатора.
Известно, что при литье слитков из алюминия и его сплавов жидкий металл подают в кристаллизатор из миксера по транспортному желобу, длина которого может достигать значительных величин. При этом жидкий металл, двигаясь по открытому желобу, активно окисляется на воздухе, что ухудшает его качество и уменьшает выход годных изделий в виде слитков. Также при движении по желобу, особенно на большие расстояния, значительно снижается температура расплава, что негативно сказывается на качестве получаемых слитков. Другим недостатком известного решения является отсутствие предварительного подогрева огнеупорной футеровки транспортного желоба, что уменьшает срок его эксплуатации.
Подогрев желоба для транспортировки металла является неотъемлемым этапом в процессе разливки алюминия. Существует несколько причин, по которым необходимо подогревать литейные желоба. Прежде всего, это необходимо делать для безопасной эксплуатации без взрывов расплавленного металла, вследствие наличия влаги в желобе, также подогрев предотвращает замерзание жидкого металла в желобе в начале разливки. Следующей причиной является предотвращение повреждения материала футеровки желоба, и последняя причина, но не менее важная, подогрев позволяет понизить температуру металла в печи (миксере).
Существует несколько способов подогрева литейного желоба для транспортировки жидкого металла.
Один из них, это нагрев с помощью газовых горелок, расположенных вдоль желоба. При данном способе нагрева в футеровке желоба образуются локальные зоны перегрева, что сокращает срок ее службы. Также недостатком является большие потери тепла при нагреве и не возможность использовать газовые горелки во время движения металла по желобу.
Наиболее эффективным является способ электрического подогрева, при котором элементы электрического подогрева устанавливаются на крышке желоба. Эта система имеет наиболее высокую эффективность использования энергии. Так как в результате электрического подогрева не образуется водорода, как это происходит в случае с газовым подогревом, то
электрические подогреватели могут быть использованы во время перемещения металла.
Из уровня техники также известно решение, направленное на устранение вышеуказанных недостатков, возникающих при подаче расплава от плавильных печей в кристаллизаторы (Эрхард Герман «Непрерывное литье», Металлургиздат, 1961, стр.359). Данная установка, включает плавильные печи, герметичный желоб для транспортировки металла и кристаллизатор, при этом в верхней части желоба установлены электронагревательные устройства.
Недостатком данной установки является сложность изготовления желоба, снабженного электронагревательными устройствами, герметичным. Также усложняется процесс контроля и регулирования подачи металла из желоба в кристаллизатор, а также осуществление фильтрации расплава.
Также из уровня техники известно, что для транспортировки жидкого алюминия и его сплавов используют желоба, включающие металлический кожух, футерованный внутри огнеупорным материалом, а также расположенных сверху металлического кожуха теплоизоляционных поворотных крышек по всей длине желоба, снабженных снизу электронагревательными элементами (Light Metals 2004, «Casting metal temperature control by launder heating", стр.713, Ir. Jan Migchielsen, Jan D. de Groot.).
Однако данное техническое решение, принятое в качестве прототипа, не позволяет максимально эффективно производить подогрев желоба, так как процессе эксплуатации желоба (в условиях высоких температур) возникают изменения формы поворотных крышек, их коробление, в результате чего крышки неплотно закрывают желоб и часть тепла теряется. При этом также увеличивается окисление металла. Все это негативно сказывается на качестве получаемых слитков.
Задачей предлагаемого технического решения является повышение технико-экономических показателей литейного комплекса разливки жидкого алюминия и его сплавов в кристаллизатор.
Техническим результатом данного предложения является сокращение теплопотерь и уменьшение окисления жидкого металла воздухом.
Технический результат достигается тем, что в транспортном желобе литейного комплекса разливки жидкого алюминия и его сплавов в кристаллизатор, содержащий металлический кожух, футерованный внутри огнеупорным материалом, установленными сверху металлического кожуха теплоизоляционными поворотными крышками по всей длине желоба, снабженные снизу электронагревательными элементами, поворотные крышки выполнены, по крайней мере, из двух слоев огнеупорного волокнистого материала толщиной 15-25 мм, выдерживающего температуру не менее 950°С, в качестве которого может быть использован, например, муллитокремнеземистый войлок, причем каждый слой огнеупорного волокнистого материала снаружи облицован огнеупорной тканью, а между
слоями расположена металлическая сетка, при этом огнеупорный волокнистый материал закреплен на решетчатой металлической раме. Кроме того, поворотные крышки с внутренней стороны могут быть снабжены отражателями, выполненными из алюминиевой фольги, а решетчатые металлические рамы выполнены из пустотелых элементов, например, труб и снабжены противовесами, кроме того электронагревательные элементы могут быть снабжены системой регулирования температуры.
Общими признаками данного предложения и прототипа являются следующие признаки. Наличие металлического кожуха, футерованного внутри огнеупорным материалом, установленными сверху металлического кожуха теплоизоляционными поворотными крышками, расположенными по всей длине желоба и снабженные снизу электронагревательными элементами.
Отличия заключаются в следующем:
- теплоизоляционные поворотные крышки выполнены, по крайней мере, из двух слоев огнеупорного волокнистого материала толщиной 15-25 мм выдерживающего температуру не менее 950°С, например, муллитокремнеземистого войлока;
- огнеупорный волокнистый материал облицован огнеупорной тканью, например, кремнеземной тканью;
- расположением между слоями огнеупорного волокнистого материала металлической сетки;
- огнеупорный волокнистый материал закреплен на решетчатой металлической раме.
При этом внутренняя сторона теплоизоляционных поворотных крышек может быть снабжена отражателем, например, алюминиевой фольгой, а решетчатая металлическая рама может быть выполнена пустотелой, причем теплоизоляционные поворотные крышки могут быть снабжены противовесами для ручного открывания, а электронагревательные элементы снабжены системой регулирования температуры.
Данные отличия позволяют сделать вывод о соответствии заявленного решения критерию патентоспособности полезной модели - новизна.
Предложение поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид литейного комплекса, на фиг.2 показан разрез А-А, а на фиг.3 показан разрез В-В.
Литейный комплекс разливки жидкого алюминия и его сплавов включает миксер 1 транспортный желоб 2 и кристаллизатор 3. При этом транспортный желоб 2 включает металлический кожух 4, футерованный внутри огнеупорным материалом 5, а также установленные сверху металлического кожуха 4 теплоизоляционные поворотные крышками 6 по всей длине желоба, снабженные снизу электронагревательными элементами 7, а также системой регулирования температуры (на фигуре не показано). При этом теплоизоляционные поворотные крышки 6 выполнены, по крайней мере, из двух слоев огнеупорного волокнистого материала 8 толщиной 15-25
мм, выдерживающего температуру 950°С, например, муллитокремнеземистого войлока, облицованного огнеупорной тканью 9, например, кремнеземной тканью, и закрепленного на решетчатой пустотелой металлической раме 10.
При этом внутренняя сторона теплоизоляционных поворотных крышек 6 может быть снабжена отражателем 11, например, в виде алюминиевой фольги, а огнеупорный волокнистый материал 8 между слоями усилен металлической сеткой 12. При этом теплоизоляционные поворотные крышки 6 могут быть снабжены противовесами 13.
Перед подачей жидкого металла из миксера 1, а возможно также в процессе подачи или после его завершения, в желоб 2 его закрывают крышками 6 и включают электронагревательные элементы 7, регулируя температуру в пространстве желоба. Нагрев желоб 2 до необходимой температуры, в него подают жидкий металл, который поступает затем в кристаллизатор 3. За счет использования крышки 6 в виде, как минимум, двух слоев огнеупорного волокнистого материала 8 выдерживающего температуру не менее 950°С и облицованного огнеупорной тканью 9, закрепленного на решетчатой металлической раме 10, позволяет предотвратить перекос крышки в процессе нагрева и обеспечить наиболее плотное ее прилегание к желобу и тем самым предотвратить излишнее окисление металла, увеличить срок службы транспортного желоба, и уменьшить теплопотери на 15-20%, повысить качество литья слитков и в целом повысить технико-экономические показатели литейного комплекса.
Предлагаемый транспортный желоб литейного комплекса разливки жидкого алюминия и его сплавов в кристаллизатор успешно прошел опытно-промышленные испытания на алюминиевых заводах, что подтверждает его промышленную применимость.