УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОЗИРОВАНИЯ РАСПЛАВА АЛЮМИНИЯ В УСТАНОВКЕ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ

Предложение относится к металлургии алюминия и предназначено для дозирования жидкого металла, например, в кристаллизатор установки непрерывной разливки. Основными требованиями к движению расплава на всем пути от миксера к кристаллизатору являются исключение перепада и турбулентности расплава, разрывы оксидной пленки и замешивание ее в расплав, а также точность дозирования.
Регулирование притока расплавленного металла с помощью питающей насадки и пробки известно из различных публикаций, в которых питающая насадка укреплена в основании желоба и входит своим нижним концом в кристаллизатор. Если в процессе литья при определенных условиях может изменяться скорость алюминиевого расплава на входе в питающую насадку, то при этом может изменяться также и статистический напор. При очень высоких скоростях движения алюминиевого расплава и при наступающем затем разрежении на входе в питающую насадку или на выходе из нее, в расплав могут попадать частички окиси или грязи с поверхности желоба, что оказывает отрицательное влияние на качество получаемых слитков.
Известны три варианта устройства для подачи расплава в кристаллизатор, так называемые системы «втулка - стопор», которые отвечают в той или иной степени указанным требованиям. Эти системы подразделяются в соответствии с местом перекрытия втулки стопором. Местом перекрытия в одном из этих вариантов является нижний конец втулки (см. Справочник «Непрерывное литье алюминиевых сплавов», авторы В.И.Напалков и др., изд-во М. «Интермет Инжиниринг», 2005 г., с.404, 405, рис.14, 24а).
Местом перекрытия втулки стопором в другом из этих вариантов является верхняя часть втулки (см. тот же Справочник, рис.14, 24б).
Недостатком первого и второго вариантов системы является отсутствие возможности качественного регулирования пропускание расплава через втулку. Такая система работает по принципу «открытозакрыто». Предпочтительным вариантом среди известных устройств является третий вариант системы, местом перекрытия втулки стопором - средняя часть втулки (см. тот же Справочник, рис.14, 24в). В известном устройстве внутренняя часть втулки имеет два пояса: верхнего, выполненного в виде конуса соответственно конусной части стопора, и нижнего, выполненного в виде раструба. Такое выполнение обеспечивает не только работу устройства по принципу «открыто-закрыто», но и регулирование движения потока металла, а также плавное истечение его в изложницу или кристаллизатор.
Однако данное устройство не обеспечивает достаточно высокую надежность его работы, т.к. из-за истечения расплавленного металла через узкий кольцевой путь его прохождения между втулкой и стопором, скорость
изменения интенсивности истечения металла недостаточно высокая, поэтому возникает вероятность примерзания стопора к втулке в начальный период литья.
Известное «Устройство для подачи расплава алюминия в установку непрерывной разливки» по патенту России №2091193, МПК: В22D 11/10 от 07.04.1994 г., патентообладатель: ФАБ Алюминиум АГ (ДЕ). Сущность изобретения: устройство содержит кристаллизатор, желоб, питающую насадку с каналом переменного поперечного сечения и пробку, вставленную в него с кольцевым зазором и с возможностью перекрытия его в зоне наименьшего сечения, а канал насадки выполнен по направлению разливки вначале сужающимся, а затем расширяющимся с наименьшим поперечным сечением по его середине.
Известно также «Устройство для подачи расплава в установке непрерывной разливки алюминия» по патенту России №2100137, МПК: В22Д 11/10 от 02.07.1996 г. патентообладатель: ФАБ Алюминиум АГ (ДЕ). Сущность изобретения: (см. фигуры патента №2100137). Устройство для подачи расплава в комплекс для непрерывной разливки алюминия содержит желоб, встроенное в желоб 1 питающее сопло, в которое вставлена заглушка 3 для регулировки подачи расплава 4, и систему регулирования положения заглушки в пределах заранее заданных границ. При этом заглушка 3 удерживается в зоне самого узкого поперечного сечения сопла постоянно на расстоянии от стенки сопла, а поперечное сечение сопла от входного отверстия сопла приблизительно до середины сопла непрерывно уменьшается, причем разность углов между боковой стенкой сопла кольцевого пространства D сопла и заглушкой составляет 1-3°. на конце заглушки, расположенном рядом с входным отверстием сопла, выполнена закрывающая кромка, которая при полном погружении заглушки 3 закрывает входное отверстие от расплава.
Данное техническое решение принято за прототип как наиболее близкое по своей технической сущности и достигаемому положительному результату. Однако, при всех достоинствах технического решения по патенту России №2100137 оно обладает недостатками, а именно:
- как правило, питающие сопла и заглушки выполняются из относительно недорогих черных металлов и их сплавов, которые в процессе разливки соприкасаются с одной из самых агрессивных сред - расплавленным алюминием.
- в процессе разливки расплавленного алюминия металл питающих сопел, а также заглушек подвергаются растворению в алюминии, тем самым снижая качество отливаемых слитков, а также нарушая конфигурацию и работу устройств дозирования.
Задача предлагаемого решения состоит в качественном получении продукции (слитков) в установке непрерывного литья.
Техническим результатом предложения является повышение срока службы устройства за счет использования инертных материалов при дозировки расплавленного алюминия.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для дозирования расплава алюминия в установке непрерывной разливки, содержащем желоб, питающую насадку с каналом переменного поперечного сечения, выполненную с уменьшением поперечного сечения по направлению к выходному отверстию и пробку с заостренным концом, вставленную в него с кольцевым зазором и с возможностью перекрытия его в зоне наименьшего поперечного сечения, питающая насадка с каналом переменного поперечного сечения выполнена из износоустойчивой к расплаву алюминия огнеупорной керамики, стенка которой армированы внутри металлическим элементом, при этом стенка питающей огнеупорной керамической насадки могут быть армированы металлической сеткой или металлическими стержнями, расположенными в теле насадки, продольно сверху вниз, а пробка выполнена из износоустойчивого к расплавленному алюминию материала, например, керамики.
Общими признаками данного предложения и ближайшего аналога (прототипа) являются следующие признаки.
Наличие в устройстве для дозировки расплава алюминия в установке непрерывной разливки:
- желоба;
- питающей насадки с каналом переменного поперечного сечения, выполненную с уменьшением поперечного сечения по направлению к выходного отверстия;
- пробки с заостренным концом, вставленную в канал питающей пробки с кольцевым зазором и с возможностью его перекрытия в зоне наименьшего поперечного сечения.
Отличие заключается в том, что питающая насадка с каналом переменного поперечного сечения выполнена из износоустойчивой к расплаву алюминия огнеупорной керамики, стенки которой армированы внутри металлическим элементом, например, металлической сеткой или металлическими стержнями, расположенными в теле питающей насадки, продольно сверху вниз. Другое отличие заключается в том, что пробка выполнена из износоустойчивого к расплавленному алюминию материала, например, керамики.
Предложение поясняется фигурами, где на фиг.1 показана керамическая питающая насадка с пробкой, на фиг.2 и фиг.3 варианты конструктивного выполнения керамической питающей насадки с пробкой, на фиг.4 общий вид устройства для дозирования расплава алюминия в установке непрерывной разливки.
Устройство для дозирования расплава алюминия в установке непрерывной разливки содержит прилеточный карман 1, примыкающей к миксеру 2 с леткой 3, желоб 4 на днище которого установлена керамическая питающая насадка 5 с пробкой 6 и приводом 7 перемещения пробки 6 относительно питающей насадки 5. Питающая насадка 5 выполнена из износоустойчивого к расплаву алюминия керамики, стенка 8 которой армирована внутри металлическими элементами 9. Питающая насадка 5
установлена в зоне кристаллизатора 10. Особенность питающей насадки 5, еще и в том, что ее канал 11, в верхней части, выполнен более расширенным, чем сам канал в целом и представляет собой конусный раструб 12
Устройство для дозирования расплава алюминия в установке непрерывной разливки работает следующим образом. Из миксера 2 через летку 3 расплавленный металл поступает в прилеточный карман 1 и далее через промежуточную питающую насадку 5, снабженную приводом 7 перемещения пробки 6, в желоб 4, на днище которого и под расплавом, находится основная питающая насадка 5. Питающая насадка 5 снабженная приводом 7 перемещения пробки 6 установлена в кристаллизаторе 10 в который поступает расплавленный металл. Особенностью конструкции питающей насадки 5 является то, что она выполнена из керамики, износоустойчивой к расплаву алюминия и стенка 8 которой армирована металлическими элементами 9. Аналогичная питающая насадка 5 с пробкой 6 может быть установлена в прилеточном кармане 1 для стабилизации движения расплава
Данная конструкция погруженных керамических питающих насадок 5, армированных металлическими элементами 9 позволяет повысить их надежность при дозировании расплавов в кристаллизатор. Так, например, даже при появлении трещин в корпусе питающих насадок 5 обеспечивается возможность завершения литья.
Выполнение питающей насадки 5, в ее верхней части, в виде расширенного конусного раструба 12 позволяет исключить вероятность примерзания пробки 6 к питающей насадке 5 в начальный период литья.
Устройство для дозирования расплава алюминия успешно прошло промышленное испытание на алюминиевых заводах, таким образом, данное предложение обеспечивает повышение надежности безаварийной работы дозирующего устройства, повышение оперативности регулирования технологического процесса и обеспечение качественной продукции.