ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения конструкторской разработки.

Устройство для внепечной обработки расплава, содержит емкость для обрабатываемого расплава, вакуум-камеру с патрубком и механизм перемещения вакуум-камеры или емкости. Патрубок установлен вертикально, снабжен в нижней части срезом под углом 45-70° к вертикальной оси, расположен от стенки на расстоянии 0,25-0,40 диаметра или большей оси емкости, направлен к центру емкости так, что угол между плоскостью, проходящей через ось и минимальную образующую патрубка, и плоскостью, проходящей через вертикальные оси патрубка и емкости, равен 20-45°.

Использование патрубка с косым срезом в нижней части позволяет организовать однонаправленный циркуляционный поток, вовлекающий различные слои расплава по высоте емкости, перекрываемой срезом, эффективно перемешивающий не только центральную зону расплава, но и периферийные зоны за счет циркуляции струй потока с различной кинетической энергией как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости, а также за счет эжекции расплава, находящегося между длинной образующей патрубка и стенкой емкости. Мощность однонаправленного циркуляционного потока регулируется углом среза патрубка.

Потоки, выходящие из патрубка, погруженного в емкость с расплавом, обладают неодинаковой кинетической энергией. У ко­роткой образующей они обладают минимальной кинетической энергией и поэтому принимают участие в перемешивании верх­них слоев расплава. Потоки, истекающие вдоль длинной обра­зующей патрубка, обладают максимальной кинетической энерги­ей, проникают в более глубокие слои расплава, вовлекая их в движение. Кроме того, объемы металла, расположенные между стенкой емкости и длинной образующей патрубка, эжектируются нисходящими потоками расплава вниз. Создание мощного пере­мешивающего потока, состоящего из совокупности вихрей с раз­личной кинетической энергией, обусловлено оптимальным углом среза патрубка, равным 45-70° к его вертикальной оси.

Увеличение угла среза патрубка больше 70° уменьшает го­ризонтальную составляющую истекающего потока, что ограничи­вает возможность создания однонаправленного потока, ухудшая тем самым эффективность перемешивания. При угле среза пат­рубка менее 45 уменьшается вертикальная составляющая потока, что влечет за собой ограничение в перемешивании нижних слоев расплава в емкости.

Погружение патрубка на 0,25-0,40 диаметра или длинной оси емкости с разворотом короткой образующей к центру способ­ствует оптимальному перемешиванию обрабатываемого расплава. В случае погружения патрубка по центру емкости перемешивание организованным циркуляционным потоком нарушается.

Погружение патрубка вблизи стенки емкости длинной образующей создает благоприятные условия для эжекции расплава за длинную образующую, однако это вызывает механическую эрозию футеровки емкости с одной стороны и недостаточное пе­ремешивание в противоположной части емкости с другой стороны. И наоборот, максимальное приближение патрубка короткой образующей к стенке емкости приводит к почти полному гашению энергии истекающего потока, горизонтальная составляющая скорости потока стремится к нулю, поэтому нет достаточных условий для эффективной циркуляции расплава. Кроме того, снижается эффект эжекции расплава за длинной образующей патрубка.

Во время обработки расплава срез погруженного патрубка направлен так, чтобы угол между плоскостью, проходящей через ось и короткую образующую патрубка, и плоскостью, проходящей через вертикальные оси патрубка и емкости, составлял 20-45°. Изменение направления среза патрубка регулирует тангенциальную составляющую скорости потока, которая приводит в движе­ние расплав, закручивая его в горизонтальной плоскости.

Когда угол менее 20°, ограничивается тангенциальная составляющая скорости потока и поток трудно закрутить. При условии разворота угла среза патрубка более 45° поток встречает сопротивление стенки емкости, теряя свою энергию.

Новым в предлагаемом устройстве для внепечной обработки расплава является конструкция патрубка, характеризуемая срезом в нижней части, выполненным под определенным углом к вертикальной оси, место расположения и ориентировка патрубка относительно емкости. Вышеназванные признаки, отличные от прототипа, обеспечивают гомогенизацию расплава путем эффективного его перемешивания, тем самым сокращают время обработки расплава и увеличивают производительность агрегата.

Известны технические решения, когда применяются устройства, имеющие выходное отверстие с косым срезом. Например, в трубопроводах газа, жидкости для уменьшения размеров при разводке; в кондитерской промышленности при изготовлении тортов подача крема для фигурного наложения его на поверхность. Эти решения предлагают либо изменение направления газа, жидкости за счет поворота, либо истечение материала в открытую среду с малым сопротивлением.

Сократилось время обработки металла для усреднения его химсостава, то есть сократилось время гомогенизации металлического расплава на 20-30%, а также увеличился срок службы емкости и упростилось изготовление и обслуживание за счет исключения пористых пробок в днище ковша. Кроме того, возрастает производительность агрегата.