Дорн

 

О П И C А Н И Е (11) 559968

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социали стим еских

Республик (61) Дополнительное к авт. свпд-ву (22) Заявлено 04.03.76 (21) 2330878/02 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 30.05.77. Бюллетень ¹ 20

Дата опубликования описания 14.07.77 (51) М. Кл.- "С 21С 5/56

Гасударственный комитет

Совета Министрав СССР

Ва делам иаабретений и открытий (53) УДК 621.365.3 (088.8) (72) Авторы ф ь изобретения А. А. Никулин, В. Д. Артемьев, А. Л. Цикерман, И. М. Б ршицкии," = =---= — - .

М. А. Киссельман и В. В. Васильев (71) Заявитель (54) ДОРН

Изобретение относится к области металлургии черных и цветных металлов, конкретнее к дорнам для установок электрошлакового переплава.

В настоящее время считается наиболее перспективным получение высококачественных заготовок сложной формы непосредственно электрошлаковым литьем (ЭШЛ), минуя процесс обработки давлением. На этих установках внутренние полости формируются дорнами, имеющими конструкцию трубы в трубе (1).

Известен дорн, являющийся прототипом, представляющий собой сердечник, на который с зазором надета охлаждаемая гильза (2).

Недостатком известной конструкции является то, что в процессе ЭШЛ охлаждаемый дорн работает в крайне тяжелых тепловых условиях. Тепловые потоки на стенку дорна могут достигать 2 10 ккал/м час, при этом в стенке дорна существует перепад температур

150 †2 С, а это приводит к возникновению в ней существенных термических напряжений. В процессе кристаллизации и последующего охлаждения за счет наличия в металле усадки дорн обжимается слитком, что усложняет удаление дорна из слитка в конце плавки. По этим причинам, а также из-за эрозии дорн данной конструкции стоит 10 — 15 плавок. Кроме низкой стойкости дорна, термические напряжения, возникающие в слитке, могут привести к снижению качества металла.

С целью увеличения срока службы дорна и снятия термических напряжений в отливке

5 предлагаемый дорн снабжен кожухом, установленным соосно наружной поверхности гильзы и с зазором относительно нее, который заполнен теплопроводным наполнителем, причем теплопроводность наполнителя состав10 ляет 15 — 300 ккал/м час С, а толщина кожуха составляет 0,001 — 0,1 наружного диаметра гильзы. В качестве наполнителя можно применять смесь порошка графита с инертным газом или металлом с температурой плавле15 ния ниже 200 С. Наполнитель применяется для обеспечения хорошего теплосъема впроцессе усадки слитка. Величина зазора между кожухом и гильзой выбирается из условтш того, что после окончательной усадки слитка

20 дорн не будет зажат.

Выбор указанных соотношений подтверждается проведенными теплотехническими расчетами, в которых, исходя из максимальных возможных тепловых нагрузок на дорн до

25 2 10 ккал/м час, выбираются предельные величины теплопроводности Hàïoëíèòñëÿ и отношение толщины стенок кожуха к наружному диаметру гильзы.

Расчеты проводят аналитическими метода30 ми, а также методом моделирования на элект559968 роинтеграторе в предположении, что кожух находится в непосредственном контакте с жидким шлаком, и охлаждение дорна осуществляется в различных режимах охлаждения.

Тогд» (к в) ХЯ; где /,< — температура жидкого шлака в месте контакта с кожухом;

4 — температура охлаждающей дорн жидкости; R; — -сумма тепловых сопротивлений системы.

Полученные результаты показывают, что тенлопроводность должна находиться в пределах 15 — 300 ккал/м час С, а указанное соотношение толщины стенок кожуха к B,дорна

0,001 — 0,1.

На черте>ке представлен один из возмо>кных вариантов предлагаемого дорна.

Между кожухом 1 и соосно с ним расположенной охлаждаемой гильзой 2 помещен слой наполнителя 3, обладающего теплопроводностью 15 — 300 ккал/м час С, в верхней части которого находится расширитель 4. Сердечник

5 размещен внутри гильзы 2.

Дорн работает следующим образом.

По мере наплавления слитка конфигурация полости обеспечивается кожухом 1, тепловой поток от которой через наполнитель 3 отводится гильзой 2. По мере усадки слитка ко>кух 1 обжимается слитком, зазор между кожухом 1 и гильзой 2 уменьшается, причем паполнитель вытесняется в заранее предусмотренный расширитель 4. Наполнителем 3 может служить смесь графитовой пасты с инертным газом или любой другой материал, обладающий теплопроводностью 15 — 300 ккал/м.

° час С и остающийся при этих условиях эластичным.

Ширина слоя наполнителя 3 выбирается с таким расчетом, чтобы после окончательной усадки кожух 1 не брал охлаждасмую гильзу

2, причем толщина кожуха 1 и его конфигурация выбираются с таким расчетом, чтооы его жесткость была меньше усилий усадки.

Благодаря этому в конце плавки дорн легко удаляется из слитка, а сам слиток не имеет существенных термических напряжений.

Применение дорна предлагаемой конструкции позволяет резко увеличить срок его службы, значительно снизив вредные термические напря>кения в слитке благодаря наличию эластичного слоя. Все это, а также возможность легкого удаления дорна из заготовки в конце плавки приводит к существенному снижению капитальных затрат и получению несомненного экономического эффекта при использован!!и предлагаемого устройства в производстве.

Формула изобретения

1. Дорн для формирования внутренних полостей отливок, содержащий сердечник, на который с зазором для охладителя надета соосно гильза, отличающийся тем, что, с

25 целью увеличения срока службы дорна и снятия термических напряжений в отливке, он снабжен кожухом, установленным соосно наружной поверхности гильзы с зазором, который заполнен теплопроводным наполнителем.

30 2. Дорн по и. 1, отличающийся тем, что зазор заполнен наполнителем с теплопроводностью 15 — 300 ккал/м час С.

3. Дорн по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что кожух выполнен с толщиной, равной

35 0,001 — 0,1 наружного диаметра гильзы.

3. Дорн по пп. 1 — 3, отлич ающи и ся тем, что зазор заполнен смесью на основе графитовой пасты.

Источники информации, принятые во вни40 мание при экспертизе:

1. Авт. св. № 439186, кл. С 21С 5/56, 25. 04.73.

2. Патент ФРГ № 2113267, кл. 18b 5/52, 1971 (прототип).

Составитель Р. Зельцер

Техред М. Семенов

Редактор 3. Ходакова

Корректор А. Степанова

Типография, и р. Са ну попа, 2

Заказ 1605/1 Изд. № 546 Тираж 693 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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