CS195520B1 - Krystalizátor pro elektrostruskové přetavování a navařování kovů - Google Patents

Description

Vynález spadá do oblasti metalurgie a svařování a týká se krystalízátorů pro elektrostruskové přetavování a navařování kovů.

Krystalizátor se může použít v zařízení elektrostruskového přetavování při výrobě odlitků z železných í barevných kovů a také pro ploché a prstencové navařování součástí.

Známý krystalizátor pro elektrostruskový postup má v příčném průřezu prstencovitou stěnu, připojenou vodičem proudu ke zdroji proudu /britský patent č. 965 426/.

Stěna krystalízátoru je dutá a přivádí se do ní chladicí kapalina, např. voda.

V zařízení pro elektrostruskové přetavování a navařování kovů, které má zdroj proudu, na nějž je připojena tavná elektroda umístěná nad krystalizátorem, plní stěna krystalizátoru funkci druhé elektrody a je uložena na dnu krystalizátoru.

Před zahájením práce zařízení se v krystalizátoru připraví strusková lázeň. Průchodem proudu od tavné elektrody ke stěně krystalizátoru se tekutá struska rozehřívá a roztavuje kov tavné elektrody, který stéká na dno. Přitom se strusková lázeň prohřívá nerovnoměrně, což způsobuje nerovnoměrné prohřívání a chladnutí kovu, a tím i vody ve struktuře odlitku nebo v navařené vrstvě.

Míšení struskové lázně a s ní se dotýkajícího roztaveného kovu, které odstraňuje tuto nerovnoměrnost , nelze zajistit popsanou konstrukcí krystalizátoru, ačkoliv při průchodu proudu stěnou krystalizátoru součinností jejího elektromagnetického pole s elektromagnetickým polem struskové lázně mohou vzniknout místní míšení. Tato míšení jsou vsak neuspořádaná, nezjistitelná a nedají se řídit a tím není možno zaručit stálé vyrovnávání teploty struskové lázně a za jistit rovnoměrnou strukturu získávaného kovu. Proto k dosažení potřebného mísícího účinku jsou nutné doplňující prostředky typu induktoru, který se uloží soustředně kolem krystalizátoru.

Úkolem vynálezu je vytvořit krystalizátor pro, elektrostruskové přetavování a navařování kovů, který konstrukčním uspořádáním své stěny zajistí stálé jednosměrné otáčení struskové lázně.

Základním cílem vynálezu je vytvořit stabilně pracující a konstrukčně jednoduchý krystalizátor pro elektrostruskové přetavování a navařování kovů, který zajistí rovnoměrný ohřev kovu.

Cílem vynálezu je vytvořit takovou konstrukci kry s tal í zátoru , která by zajistila zvýšení elektrostruskových postupů. ·.

Tyto úkoly splňu-je krystalizátor pro elektrostruskové přetavování a navařování kovů, jímž je nádrž pro roztavenou strusku a kov, vytvořená v průřezu prstencovitou stěnou, uloženou na podstavci a která je připojena vodičem proudu ke zdroji proudu podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že ve stěně je svislý výřez vyplněný elektroizolačním materiálem.

Takto upravená stěna krystalizátoru plní funkci jedné elektrody zařízení pro elektro struskové přetavování a navařování kovů a při průchodu elektrického proudu vznikající elektromagnetické silové pole kolem stěny krystalizátoru podle vynálezu spolu195520 působí s magnetickým silovým polem roztavené strusky tak,že je zajištěno jednosměrné stálé otáčení roztavené strusky.

Stěna krystalizátoru múze být rozdělena na výsku na oddělené části, které jsou známým způsobem navzájem elektricky izolované. Přitom vodič proudu musí být připojen k horní části stěny krystalizátoru a tato horní část je opatřena výřezem vyplněným elektroizolačním materiálem podle vynálezu. V takovém případě podstavec krystalizátoru má vlastní vodič proudu k připojení .na zdroj proudu a tvoří v podstatě druhou elektrodu zařízení pro elektrostruskové přetavování a navařování kovů.

Otáčení roztavené strusky, které je důsledkem konstrukčního uspořádání krystalizátoru podle vynálezu, vyvolává míšení se struskou dotýkajícího se roztaveného kovu, čímž se vyrovnávají teploty po obvodu stěny krystalizátoru a zmenšuje se, tj. je rovnoměrnější opotřebení stěny krystalizátoru tím, že je zabráněno vzniku viditelných drobných oblouků na hranici se struskou .

Kromě toho se míšením zvyšuje stupeň čištění kovu od škodlivých příměsí a vzrůstá koeficient převodu tepla ze strusky k ustavovanému povrchu a do přetavovaného materiálu, čímž se současně zvyšuje výrobnost postupu.

Použití krystalizátoru podle vynálezu v zařízení pro elektrostruskové přetavování a navařování kovů vylučuje potřebnost induktorů a zjednodušuje celkovou konstrukci zařízení.

Ostatní výhody a možnosti krystalizátoru podle vynálezu jsou dále popsány na příkladech provedení krystalizátoru podle vynálezu, které jsou znázorněny na přiložených výkresech, kde:

obr. 1 znázorňuje schematicky kry9talizátor pro elektrostruskové přetavování a navařování kovů podle vynálezu v diametrálním řezu, obr. 2 znázorňuje část krystalizátoru podle vynálezu v axonometrickém zobrazení, obr. 3 znázorňuje obměnu vytvoření krystalizátoru pro elektrostruskové přetavování a navařování kovů podle vynálezu, obr. 4 znázorňuje schematicky zařízení pro elektrostruskové přetavování a navařování kovů s krystalízátorem podle obr. 1.

obr.. 5 znázorňuje schematicky zařízení pro elektrostruskové přetavování a navařování kovů s obměnou krystalizátoru podle obr. 3 , a obr, 6a, 6b znázorňují schéma rozložení elektrických a magnetických silových Čar ve struskové lázni zařízení pro elektrostruskové přetavování a navařování kovu s krystalízátorem podle vynálezu.

Krystalízátor podle vynálezu pro elektrostruskové přetavování a navařování kovů má dno 2 /obr. 1/ a na něm uloženou stěnu 2_> která je v příčném průřezu prstencovitá. Stěna 2_ je dutá a přivádí se do ní chladicí kapalina přívodním potrubím, které není znázorněno na výkresech. K stěně 2 je zapojen vodič 3_ proudu,

K ustálení průchodu proudu po celém obvodu krystalizátoru je ve stěně 2» po celé její výšce, proveden radiálně uspořádaný výřez 4_ /obr. 1 a 2/, který je vyplněn elektroizo lačním materiálem 5_, například azbestem nebo slídou.

Obměnou krystalizátoru podle vynálezu, znázorněnou na obr. 3, je to, že stěna 2 je na výšku rozdělena na několik částí.

V tomto případě přilehlé části a to horní část 2 a střední část 7_ a dolní část £ jsou navzájem izolovány podložkami j), které jsou zhotoveny například z azbestu nebo ze slídy a výřez vyplněný elektroizolačním materiálem 5__t je proveden pouze v horní části 2» která je opatřena vodičem 3_ proudu. Přitom dno £ krystalizátoru je opatřeno vlastním vodičem 10 proudu.

Na obr. 4 je znázorněno zařízení pro elektrostruskové přetavování a navařování kovů, v němž je použit krystalízátor 11, znázorněný na obr. 1.

Vodič 3_ proudu krystalizátoru 1 1 je připojen ke zdroji 12 proudu, který je druhým vodičem 13 proudu spojen s tavnou elektrodou 1 4.

Zařízení pro elektrostruskové přetavování a navařování kovů, znázorněné na obr. .5, obsahuje krystalízátor 1 5, který odpovídá obměně znázorněné na obr. 3.

Horní část 2 stěny krystalizátoru 15, která je spojena vodičem 2 proudu se zdrojem 12 proudu, plní funkci první netavné elektrody. Funkci druhé netavné elektrody plní dno krystalizátoru, které je spojeno vodičem 10 proudu se zdrojem 12 proudu. Nad krystalízátorem 15 je umístěn přívod

6 přídavného materiálu j[8_.

V zařízení znázorněném na obr. 4 procházející proud od tavné elektrody 14 ke dnu krystalizátoru 11 ohřívá struskovou lázeň 1 7 , která taví kov tavné elektrody 14. Roztavený kov stéká na dno 2 krystalizátoru nebo v případě navařování stéká na díl na obr. neznázorněný a předtím uložený na dnu 2*

V zařízení znázorněném na obr. 5 se ohřívá strusková lázeň 17 proudem, který prochází struskovou lázní od horní části 6 krystalizátoru ke dnu 2 krystalizátoru. Struska roztavuje přívodem 16 dodávaný přídavný materiál 18, který stéká na dno 2 nebo na díl uložený na tomto dnu.

V obou případech elektrostruskový postup doprovází otáčení struskové lázně, které se vysvětluje tímto způsobem.

Výřez 2 prostřednictvím elektroízo1ačního materiálu 5_ elektricky rozpojuje stěnu 2 /obr. 1/ nebo její horní část 2 /obr. 3/, stabilizuje průchod proudu po celém jejím obvodu a přeměňuje stěnu 2. krystalizátoru nebo její horní část 2 na jednozávitový índuktor, sériově zapojený do svařovacího obvodu; směr pohybu proudu je znázorněn na obr. 6 plnými kružnicemi se šipkami. Obměny podle obr. 6a, 6b odpovídají různým pňlperiodám střídavého proudu.

Silové čáry magnetického pole, obklopujícího napájecí část krystalizátoru, na obr. 6 znázorněné tečkovanými čarami se šipkami, vstupují do součinnosti s magnetickými póly oddělených silových čar svařovacího proudu uvnitř struskové lázně 17, která představuje vodič s iontovou vodivostí; na obr. 6 jsou tyto silové čáry nazna ceny radiálně směrovanými plnými čarami se šipkami. V zařízení znázorněném na obr.

4, v němž je do tavné elektrody 14 a do stěny 2_ krystalizátoru 1 1 přiveden stejnosměrný proud, skutečný směr silových čar se přiměřeně shoduje se zobrazením na obr.

6a.

V zařízení znázorněném na obr. 5 směr těchto silových čar je skoro svislý.

Ve struskové lázni 1 7 , okolo uvedených silových Čar proudu, vznikající magnetické silové Čáry /znázorněné tečkované na obr.

6a, 6b/ na jedné straně od silových čar proudu se shodují ve směru s magnetickými silovými Čarami, které obklopují napájecí část krystalizátoru a na druhé straně jsou v opačném směru, V důsledku této stavby a odčítání magnetických silových čar. se vytvářejí uvnitř struskové lázně střídající se oblasti s různým napětím magnetického pole; na obr. 6 jsou oblasti se zvýšeným napětím vyznačeny tečkovaným šrafováním.

Výsledkem účinku vyrovnávání napětí je vznik magnetíckodynaraických sil, které způsobují otáčení struskové lázně 17. Jak vyplývá ze srovnání obr. 6a a 6b,směr otáčení nezávisí na směru pohybu svařovacího proudu. Takto probíhá stálé otáčení struskové lázně £7_ jak s přívodem stejnosměrného proudu, tak s přívodem střídavého proudu. Rychlost otáčení je závislá na síle propouštěného proudu, na fyzikálně-chemických vlastnostech strusky a na rozměrech krystalizátoru.

Otáčení struskové lázně působením magnetickodynamických sil se předává kovové lázni £9_třením mezi struskou a roztaveným kovem.

Otáčení způsobuje rovnoměrné rozdělení teploty v celém objemu struskové lázně

Claims (1)

1. P Ř E D Μ E T

   Krystalízátor pro elektrostruskové přetavování a navařování kovů, jímž je nádrž pro roztavenou strusku a kov, vytvořená v průřezu prstencovitou stěnou, uloženou a roztaveného kovu. Díky tomu je odstraněno nebezpečí vzniku drobných oblouků na hranici strusky s povrchem krystalizátoru, které přispívají k jeho zvýšenému a nerovnoměrnému opotřebení.

   Kromě toho míšení strusky zvyšuje čištění kovu od škodlivých příměsí a vraěsků, jako je např. síra, fosfor a další, a též přispívá ke znatelnému, o 30 Í5 a výše, zvýšení koeficientu tavení tavného materiálu a tím ke zvýšení výrobnosti elektrostruskového postupu.

   Krystalízátor podle vynálezu je konstručně jednoduchý a slučuje funkci vlastního krystalizátoru, netavné elektrody a induktoru, a jeho použití umožňuje zjednodušit konstrukci zařízení pro elektrostruskové přetavování a navařování kovů.

   VYNÁLEZU na podstavci a která je připojena vodičem vodičem ke zdroji proudu, vyznačený tím, že ve stěně /2/ je svislý výřez /4/ vyplněný elektro izolačním materiálem.