Индукционная печь с донным разливом

 

Сущность изобретения: печь содержит индуктор 1, е котором установлен тигель 2 с донным отверстием 3. Под тиглем 2 расположен сливной узел 4, имеющий коническое и цилиндрическое соосные отверстия 5 и 6 соответственно. В коническом отверстии 5 расположена проплавляемая пробка 7, опирающаяся на подвижную водобхлаждаемую штангу 8. В тигле 2 выполнены сопряжения одинакового радиуса: ней стенки с поверхностью дна и внутренней поверхности дна со стенками донного отверстия. При этом радиус сопряжения выбран из соотношения RT Rconp I, где RT- внутренний радиус тигля, Rconp - радиус сопряжения, I - толщина стенки тигля. Коническое отверстие слийного узла выполнено как касательная поверхность к донному отверстию тигля в месте их соединения. Нижний меньший диаметр конического о тв рстия DK в 1,5-3,6 раза меньше диаметра Оц цилиндрического отверстия сливного узла. 6 йл. 1 табл. W Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (и)ю F 27 D 11/06

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССP) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4910494/02 (22) 11.02.91 (46) 15.12.92, Бюл. М 46 (71) Украинский научно-исследовательский институт (72) В.В.Примаченко, Л.М.Колесников, Е.В.Шустиков, Л.П.Ткаченко, Б.П.Черный, M.Ï.Çåéäëèö, Ю.К.Смирнов, А.Ф.Ванжа и Г.А.Грушко (56) Лейканд M.С; Вакуумные электрические печи. M.: Энергия, 1968, с,304-307. (54) ИНДУКЦИОННАЯ ПЕЧЬ С ДОЙНЫМ

РАЗЛИВОМ (57) Сущность изобретения: печь содержит индуктор 1, в котором установлен тигель 2 с донйым отверстйем 3. Под тиглем 2 расположен сливной узел 4, имеющий коническое и цилиндрическое соосные отверстия 5 и 6 соответственно. В коническом отверстии 5

Изобретение относится к электрометаллургической промышленности, в частности . к индукционным йечам с донным разливом металлов и сплавов.

Целью изобретения является повышение надежности и производительности rieчи, а также повышения качества слитка. "

Сопряжение предложенным радиусом стенки тигля с внутренней поверхностью дна тигля обеспечивает значительное снижение концентрации опасных термических напряжений в этом наиболее нагруженном как термически, так и ферростатически месте.

Сопряжение требуемым радиусом стейки донного отверстия с внутренней поверхностью дна тигля, кроме уменьшения концентрации напряжений, ликвидирует

„„ Ы„„1781526 А1 расположена проплавляемая пробка 7, опирающаяся на подвижную водобхлаждаемую штангу 8, В тигле 2 выполнены сопряжения о д и н а к о в о r о р а д и у с а: в н у т р е н ней стенки с и оверхностью дна и внутренней поверхности дна со стенками донного о гверстия. При этом радиус сопряжения выбран из соотношения

Йт Rconp ) I, где RT — внутренний радиус тигля, Rcprlp радиус сопряжения, — толщина стенки тигля. Коническое отверстие сливного узла выполне но как каСательная поверхность к дойному отверстию тйгля в месте их соединения. Нижний меньший диаметр конического отверстия D< в 1,5 — 3,6 раза меньше диаметра Оц цилиндрического отверстия сливного узла. 6 ил. 1 табл. кромкй, отрицательно влияющие на качест- ъ во отливок. 4(Равенство радиусов сопряЖений между (О собой и зависимость их от толщины стенки и внутреннего радиуса тигля обеспечивает йеобходимое равенство существующих напряжений по наиболее термически и ферростатически нагруженной части тигля и О" равномерность по объему тигля.

Коническое отверстие сливного узла, выполненное как касательная поверхность к донному отверстию тигля в месте их соединения.обеспечивает увеличение компактной (сплошной) части струи, что уменьшает разбрызгивание и закручивание расплава, Отсутствие кромок и уступов в месте соединений отверстий улучшает качество слитка. . Увеличение диаметра цилиндрического отверстия по сравнению с нижним меньшим

1781526 диаметром конического отверстия в 1,5-3,6 сливного узла 4. При этом за 4-10 сек про раза з рачительно уменьшает набрызгива- исходит сквозное проплавление пробки 7 эа ние металла на поверхность отверстия под счет тепла расплава и последний сливается шток, что позволяет заметно увеличить ра- через отверстия 5 и 6. ботоспособность сливного узла, т.е. печи в 5 Исходя из количества расплавляемого целом.. сплава, была изготовлена и опробована в

На фиг. 1 приведен общий вид печи в службе серия тиглей 2 и сливных узлов 4 с разрезе на фиг. 2 — сливной узел с нижней . различными показателями заявляемых па-.

1 частью тигля; на фиг. 3 — макроструктура раметров, а также по прототипу. слитка, выплавленного"в индукционной пе- 10 Наружный диаметр и высота тигля 2 опчи, изготовленной rib прототипу; на фиг. 4 — рвделялись" размерами индуктора 1. Толмакросгруктура слитка; выплавленного в щина! стенки тигля 2 выбиралась с учетом индукционной печи, изготовленной по условий службы, предлагаемому решению — запредельное В реальных примерах были проведены значение; на фиг. 5 — 6 — макроструктура 15 плавки по 160 кг стали типа слитка, выплавленного в индукционной пе; ЭИ847(ООХ16ПС5МЗБ), легированной речи, изготовленной по предлагаемому изо- дкоземельными металлами.

Проплавляемая пробка 7 была выполнеИндукционная печь содержит индуктор на из того же материала (сталь ЭИ847). Вре1; в котором размещен тигель 2 с донным 20 мя проплавления пробки 7 во всех примерах отверстием 3. составляло 6-8 с.

floä донным отверстием 3 тигля 2 уста- При плавке для кристаллизации слитка новлен сливной узел 4, имеющий кониче- применяли медные водоохлаждаемые изское отверстие 5 и соосйое с ним . ложницы. цилиндрическое отверстие 6 для слива ме- 25 После каждой плавки осматривали титалла или сплава. В отверстии 5 расположе- гель 2; сливной узел 4 и определяли качест йа проплавляемая пробка 7, опирающаяся во слитка по загрязнению на подвижную водоохлаждаемую штангу 8. неметаллйческими включениями и наличию

Радиусы Rppnp боковых стенок тигля 2 с экзогенных и эндогенных включений. Хаповерхностью дна и поверхностью дна со 30 рактеристика тигля по примерам и резульстенкой донного отверстия 3 райны между таты осмотра и анализа слитков приведены собой и выбраны из соотношения: в таблице.

Пример 1 (прототип). При анализе

RT ЙR«„> > 1 . выплавленного слитка были обнаружены эк35 зо- и эндогенные включения (см. фиг. 3).

Коническое отверстие 5 выполнено как После каждого слива расплава приходилось . касательная поверхность к донному отвер- производить демонтаж и очистку сливного стию 3 тигля 2 в месте их соединения. При узла 4. этом нижний меньший диаметр DK отвер- Срок службы тигля 2 составил 18 плавок, стия 5 в 1,5 — 3,6 раза меньше диаметра Эц 40 после чего была произведена его замена. цилиндрического отверстия 6 (конкретные Загрязнение слитка происходило в рееличины в примерах).,» - зультате эрозионного размыва и термичеДиаметр D донного отверстия 3 выби- ского "скалывания кромки донного рался в зависимости от требуемой по техно- отверстия. огий скорости истечения расплава. 45 Отсутствие радиуса сопряжения. кроме

На позиции 9 показаны эндогенные этого приводит к возникновению волосяной включения в слитке. На позиции 10 показа- трещины по образующей донного отверстия нй экзогейные включения в слитке. 3 из-за наличия термических напряжений.

Индукционная печь работает следую- Появление настыли на верхней поверх- щим образом., 50 йостй"отверстия йод Ытангу связано с заПосле загрузки шихты в тигель 2 вклю- кручиванием струи расплава. Эта же чается-индуктор 1 и"начинается" йлавка. В причина вызывает забрызгивание нижней реэул тате разогрева металла йли сплава в поверхности. Забрызгйвайие связано еще с тигле 2 пройсходйт некоторое расплавле- тем, что Di(= Оц в этом примере. ние fn осаживание пробки 7. Но снизу проб- 55 Появление трещины "в месте сопряжеа 7 контактирует с водоохлаждаемой ния стенки тигля с его дном вызвано малым штангой 8 и поэтому полйого расплавления радиусом сопряжения. Трещина, развиваюпробки 7 и протекание расплава йе пройс- щаяся под действием термических напряходит. Когда Нйавка заканчивается штангу 8 жений,"может вызвать опасную ситуац ю, выдвигают, освобождая отверстия 5 и 6

1781526.т.к. возможен прорыв расплава на водоохлаждаемый индуктор.

Пример 2. Запредельное значение.

В данном примере увеличили радиус сопряжения стенки с дном тигля, а также выполнили сопряжение донного отверстия с дном тигля. Качество слитка улучшилось (фиг. 4), Срок службы печи увеличился.

Увеличение диаметра цилиндрического отверстия 6 сливного узла 4 по отношению к меньшему диаметру у конического отверстия 5 позволило снизить количество очисток отверстия под штангу от эабрызгивания.

Пример 3. Радиус сопряжения с внутренней поверхностью дна тигля внутренней стенки тигля и стенки донного отверстия выполнен равным толщине стенки. . Качество слитка улучшилось (рис. 3). Срок службы печи значительно увеличился, Количество очисток отверстия под штангу резко уменьшилось при выбранном соотношении диаметра цилиндрического отверстия и меньшего диаметра конического отверстия 5 сливного узла 4.

ll р и м е р 4. Радиус сопряжения стенки тигля с внутренней поверхностью дна тигля равен внутреннему радиусу тигля. Качество слитка высокое (фиг. 6).

Забрызгивание отверстия под штангу уменьшилось.

Однако при таком сопряжении несколько уменьшился объем тигля.

Пример 5. Данное соотношение диаметра цилиндрического отверстия и меньшего диаметра конического отверстия сливного узла позволило еще более увеличить работоспособность сливного узла.

Пример 6. Запредельное значение.

При опробованном соотношении диаметров сливного узла уменьшилась его про- зрачность. Были вынуждены увеличить размеры сливного узла, что повлекло увеличение веса. Процесс работы со сливным узлом стал более трудоемок.

В результате проведенных экспериментов установлено, что предложенная индукционная печь может работать без замены тигля в 2,5 — 2,8 раза дольше по сравнению с прототипом и позволяет уменьшить в 2,14,5 раза количество неметаллических включений в слитке. При этом в 15-20 раз реже

5 возникает необходимость очистки сливного узла от настыли..

Использование заявляемой печи позволит экономить огнеупорный материал за счет уменьшения числа .тиглей, потребляе10 мых при годовой эксплуатации печи, увеличения межремонтного периода печи и снижение трудоемкости эксплуатации печи, повышение качества слитков (снижение брака). За счет перечисленных достоинств

15 предлагаемой печи повысится ее надежность и производительность по сравнению с прототипом в 2-3 раза.

Формула изобретения

Индукционная печь с донным разливом, 20 содержащая индуктор, в который установлен тигель с донным отверстием и располо, женный под тиглем сливной узел, имеющий коническое и цилиндрическое соосные отверстия, проплавляемую пробку, раэмещен-

25 ную в коническом отверстии и опирающуюся на подвижную водоохлаждаемую штангу, о т л.и ч а ю щ а я с я тем; что, с целью повышения надежности и производительности печи, повышения качества

30 слитка, тигель выполнен с соблюдением равенства радиусов сопряжения внутренней стенки и стенки донного отверстия с внутренней поверхностью дна тигля, причем радиус сопряжения выбран из,соотношения

35 т — Rconp — 1, где RT — внутренний радиус тигля;

Rcопр — радиус сопряжения;

40 — толщина стенки тигля, при этом стенка конического отверстия . сливного узла выполнена как касательная к стенкам донного отверстия тигля в месте их соединения, а нижний меньший диаметр ко45 нического отверстия в 1,5 — 3,6 раза меньше диаметра цилиндрического отверстия сливного узла.

1781526

R er»r ° радиус сопряne нмя с внутренней поаеркностью диа тнгля

14„нн нняний нвньвий . диенетр конмчес кого отверстия сливного узла рг ° внутренний радмус тигля

1, нн, толщина стенки тнглл

lI1 внн диаметр цилиндрического отеерсть тня слна ного ysns

При

Neo

Показателя. Рзботм пачм н«

Качество слктка

0rs4pc тне под водоохламдаенуц

Тигель

Количество плавок, щт, Пестр сопряксння внутренней повзрхHOCTN nHs THfns налмчие акэоге» нмх

-г-"-- —° нутреней стенки тигля стенкм донного отваре" тия втангу с внутренней стенкой тигля со стенкой донного от верстка лвннян наметал» лнческнх

Вклечвний

ГОСТ

1778-70 ° баллм а кмчений

После

После 18 пмеок отнечено наличке трещинм .

npNHepHo на 1/4 окрукностн.

Плавки прекраценм

50 . 20

Иет

1 30 (про тотнп) 250

20 1,0

Вмюе 5

Есть кендой

Разливки требуется очнст" ка от нзстмлн верхней поверхности н от брмэг ннкней

250

Ilpenns-45 гаеиое

peNeние 2

45

2,8 Э 1

1 ° 25

После 30 Отверстие плавок очищалн от

otNevdNo настмли наличке через 2-3 трецннм плавки от около эабрмзгн

1/5 окруя-ванна чености. Рез 4-5

Плавки прекращенм

Есть

250

Запря 50 палач ное значение 3 т 30

50

1 5

Еднммч нме

250 50

4 250

250

\ 1-1,4

3,0

Тмцннм не набладалн

1,2" 1,6

Волося3,6.72 ная грецнна не наблодалась

1,1-1,5 Нет

250 50 20

3,8

Отверстие 25 очнцалн от нас тмлм чеpes 1415 пл. ° от забрмзг, через 1825, woes

20-25 разлиаок на» чинается рззрумекме сливного узла

После 48 плавок ,трецина при ермо

I/6 о-. с ух

Плавки прекрац.

Вогасяная треNNNS НЕ наблодзлась

130

6 эа- 130 предель ное энач..

5 130 130 250 60 20

После 13 плавок отмечено наличие волосяной трещннм .по ° обраэуюцай донного от верстня.

Кронка . донного отваре» тня снмта. Плавку продолмали

После 27 плавок отмечено наличке аолося ной трецннм по образувцей.

Плавку продол2!алн

Трецннм не наблюдалн поспе 43 Отеврстме 43 плавок очищалн от наличка настмлн трещины через 10

1/6 ок-. 12 плавок, руяностм от забрмэПлаекм . гнаання чепрекра- рез 12- 15 ценм

После 51 Отверстие 51 плаекч очищалм or наличие настыли трещине через 15примерно 16 плавок, 1/6 ок- от эабрмзр)%HocTN гнвання

Плавки черве 17"20 прекрецены

Поем 49 Отверст«в 49 плавок очнцалн наличие от настмлн трецнны через 14примерно 15 плавок,.

l/6 ок- от эабрмэрузюос- гмзання ти. 19- 23

Плавки прекра- . ценм

1781526

1781526

Составитель Vt. Чепикова

Редактор В, Трубченко Техред M.Mîðãåíòàë Корректор С. Лисина ..

Заказ 4267 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород. ул.Гагарина, 101