RU1781526C - Индукционна печь с донным разливом - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени : 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 отверсти  5 и 6 соответственно. В коническом отверстии 5 расположена проплавл ема  пробка 7, опирающа с  на подвижную водобхлаждаемую штангу 8. В тигле 2 выполнены сопр жени  одинакового радиуса: ней стенки с поверхностью дна и внутренней поверхности дна со стенками донного отверсти . При этом радиус сопр жени  выбран из соотношени  RT Rconp I, где RT- внутренний радиус тигл , Rconp - радиус сопр жени , I - толщина стенки тигл . Коническое отверстие слий- ного узла выполнено как касательна  поверхность к донному отверстию тигл  в месте их соединени . Нижний меньший диаметр конического о тв рсти  DK в 1,5-3,6 раза меньше диаметра Оц цилиндрического отверсти  сливного узла. 6 йл. 1 табл. W Ё

Description

Изобретение относитс  к электрометаллургической промышленности, в частности к индукционным печам с донным разливом металлов и сплавов.

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности и производительности печи , а также повышени  качества слитк.

Сопр жение предложенным радиусом стенки тигл  с внутренней поверхностью дна тигл  обеспечивает значительное снижение концентрации опасных термических напр жений в этом наиболее нагруженном как термически, так и ферростатически месте .

Сопр жение требуемым радиусом стенки донного отверсти  с внутренней поверхностью дна тигл , кроме уменьшени  концентрации напр жений, ликвидирует

кромки, отрицательно вли ющие на качество отливок.

Равенство радиусов сопр жений между собой и зависимость их от толщины стенки и внутреннего радиуса тигл  обеспечивает необходимое равенство существующих напр жений по наиболее термически и ферростатически нагруженной части тигл  и равномерность по объему тигл .

Коническое отверстие сливного узла, выполненное как касательна  поверхность к донному отверстию тигл  в месте их соединени  обеспечивает увеличение компактной (сплошной) части струи, что уменьшает разбрызгивание и закручивание расплава. Отсутствие кромок и уступ ов в месте соединений отверстий улучшает качество слитка.

Увеличение диаметра цилиндрического отверсти  посравнениюс нижним меньшим

VI

оо

СП

ю с

иаметром конического отверсти  в 1,5-3,6 а за значительно уменьшает набрызгива- ие металла на поверхность отверсти  под шток, что позвол ет заметно увеличить раотоспособность сливного узла, т.е. печи в целом.

На фиг. 1 приведен общий вид печи в разрезе; на фиг. 2 - сливной узел с нижней астью тигл ; на фиг. 3 - макроструктура слиткал выплавленМэгб Хиндукционной пеи , изготовленной по прототипу; на фиг. 4 - мафостру тура слитка.выплавленного в индукционной печи, изготовленной по предлагаемому решению - запредельное значение; на фиг. 5-6 - макроструктура слитка, выплавленного в индукционной печи , изготовленной по предлагаемому изобретению .

Индукционна  печь содержит индуктор 1, в котором размещен тигель 2 с донным отверстием 3.

Под донным отверстием 3 тигл  2 установлен сливной узел 4, имеющий коническое отверстие 5 и соосное с ним цилиндрическое отверстие 6 дл  слива металла или сплава. В отверстии 5 расположена проплавл ема  пробка 7, опирающа с  на подвижную водоохлаждаемую штангу 8.

Радиусы Rconp боковых стенок тигл  2 с поверхностью дна и поверхностью дна со стенкой донного отверсти  3 равны между собой и выбраны из соотношени :

RT iЈ Rconp I

Коническое отверстие 5 выполнено как касательна  поверхность к донному отверстию 3 тигл  2 в месте их соединени . При этом нижний меньший диаметр DK отверсти  5 в 1,5-3,6 раза меньше диаметра 6ц цилиндрического отверсти  6 (конкретные величины в примерах). J

Диаметр D донного отверсти  3 выбиралс  в зависимости от требуемой по технологий скорости истечени  расплава.

На позиции 9 показаны эндогенные включени  в слитке. На позиции 10 показа- ны эТкзогённые включени  в слитке.

Индукционна  печь работает следующим образом.

После загрузки шихты в тигель 2 включаетс  индуктор 1 и начин ает%й плгавка. В результате разогрева металла или сплава в тигле 2 про ие хЬдйт некоторое расплавле- ние й осаживание пробки 7. Но снизу пробка 7 контактирует с водоохлаждаемой штангой 8 и поэтому полного расплавлёни  пробки 7 и протекание расплавгГне происходит . Когда гШавка заканчиваетс  штангу 8 выдвигают, освобожда  отверсти  5 и 6

сливного узла 4. При этом за 4-10 сек про исходит сквозное проплавление пробки 7 за счет тепла расплава и последний сливаетс  через отверсти  5 и 6.

Исход  из количества расплавл емого

сплава, была изготовлена и опробована в службе сери  тиглей 2 и сливных узлов 4 с различными показател ми за вл емых параметров , а также по прототипу.

Наружный диаметр и высоту тигл  2 определ лись размерами индуктора 1. Толщина I стенки тигл  2 выбиралась с учетом условий службы.

В реальных примерах были проведены

плавки по 160 кг стали типа ЭИ847(ООХ16ПС5МЗБ), легированной редкоземельными металлами.

Проплавл ема  пробка 7 была выполнена из того же материала (сталь ЭИ847). Врем  проплавлени  пробки 7 во всех примерах составл ло 6-8 с.

При плавке дл  кристаллизации слитка примен ли медные водоохлаждаемые изложницы .

После каждой плавки осматривали тигель 2, сливной узел 4 и определ ли качество слитка по загр знению неметаллическими включени ми и наличию экзогенных и эндогенных включений. Характеристика тигл  по примерам и результаты осмотра и анализа слитков приведены в таблице.

Пример (прототип). При анализе выплавленного слитка были обнаружены экзо- и эндогенные включени  (см. фиг. 3). После каждого слива расплава приходилось производить демонтаж и очистку сливного узла 4.

Срок службы тигл  2 составил 18 плавок,

после чего была произведена его замена.

Загр знение слитка происходило в результате эрозионного размыва и термического скалыв ани  кромки донного отверсти .

Отсутствие радиуса сопр жени , кроме

этого приводит к возникновению волос ной

трещины по образующей донного отверсти 

3 из-за наличи  термических напр жений.

По вление настыли на верхней поверхнйсти 6тверс т й   под Штангу св зано с за- кручиванием струи расплава. Эта же причина вызывает забрызгивание нижней поверхности. Забрызгиван ие св зано еще с тем, что DK Оц в этом примере.

По вление трещины в месте сопр жени  стенки тигл  с его дном вызвано малым радиусом сопр жени . Трещина,развивающа с  под действием термических нэп р жений , может вызвать опасную ситуацию,

т.к. возможен прорыв расплава на водоох- лаждаемый индуктор.

П р и м е р 2. Запредельное значение.

В данном примере увеличили радиус сопр жени  стенки с дном тигл , а также выполнили сопр жение донного отверсти  с дном тигл . Качество слитка улучшилось (фиг. 4). Срок службы печи увеличилс .

Увеличение диаметра цилиндрического отверсти  б сливного узла 4 по отношению к меньшему диаметру у конического отверсти  5 позволило снизить количество очисток отверсти  под штангу от забрызгивани ,

П р и м е р 3. Радиус сопр жени  с внутренней поверхностью дна тигл  внутренней стенки тигл  и стенки донного отверсти  выполнен равным толщине стенки. Качество слитка улучшилось (рис. 3). Срок службы печи значительно увеличилс .

Количество очисток отверсти  под штангу резко уменьшилось при выбранном соотношении диаметра цилиндрического отверсти  и меньшего диаметра конического отверсти  5 сливного узла 4.

П р и м е р 4. Радиус сопр жени  стенки тигл  с внутренней поверхностью дна тигл  равен внутреннему радиусу тигл . Качество слитка высокое (фиг. 6).

Забрызгивание отверсти  под штангу уменьшилось.

Однако при таком сопр жении несколько уменьшилс  объем тигл .

П р и м е р 5. Данное соотношение диаметра цилиндрического отверсти  и меньшего диаметра конического отверсти  сливного узла позволило еще более увеличить работоспособность сливного узла.

Примерб. Запредельное значение.

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

В результате проведенных экспериментов установлено, что предложенна  индукционна  печь может работать без замены

тигл  в 2,5-2,8 раза дольше по сравнению с прототипом и позвол ет уменьшить в 2,1- 4,5 раза количество неметаллических включений в слитке. При этом в 15-20 раз реже 5 возникает необходимость очистки сливного узла от настыли.

Использование за вл емой печи позволит экономить огнеупорный материал за счет уменьшени  числа тиглей, потребл е0 мых при годовой эксплуатации печи, увеличени  межремонтного периода печи и снижение трудоемкости эксплуатации печи, повышение качества слитков (снижение брака). За счет перечисленных достоинств

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

Claims (1)

1. Формула изобретени  Индукционна  печь с донным разливом,

   0 содержаща  индуктор, в который установлен тигель с донным отверстием и расположенный под тиглем сливной узел, имеющий коническое и цилиндрическое соосные отверсти , проплавл емую пробку, размещен5 ную в коническом отверстии и опирающуюс  на подвижную водоохлажда- емую штангу, отличающа с  тем, что, с целью повышени  надежности и производительности печи, повышени  качества

   0 слитка, тигель выполнен с соблюдением равенства радиусов сопр жени  внутренней стенки и стенки донного отверсти  с внутренней поверхностью дна тигл , причем радиус сопр жени  выбран из соотношени 

   5

   RT zЈ Rconp - I,

   где RT - внутренний радиус тигл ; Rconp - радиус сопр жени ;

   Q I - толщина стенки тигл ,

   при этом стенка конического отверсти  сливного узла выполнена как касательна  к стенкам донного отверсти  тигл  в месте их соединени , а нижний меньший диаметр ко5 нического отверсти  в 1,5-3,6 раза меньше диаметра цилиндрического отверсти  сливного узла.

   30

   150

   50

   20

   5

   250

   50

   20

   50

   2SO

   50

   20

   250

   2SO

   50

   20

   по

   130

   Z50

   SO2072

   130

   130

   250

   50

   20

   Пост каждой разливки требуетс  очистка от на стыли верхней поверхности и от брызг нижней

   20

   1,0

   25

   1.25

   30

   1.5

   60

   72

   3.6

   79

   3.8

   После t3 плавок отмечено наличие

   ВОЛОСЯНОЙ трещины по образующей ДОН ного отверсти . Кромка донного отверсти  смыта . Плавку продолжали

   После 27

   плавок

   отмечено

   наличие волос ной трещины по образую- , Плавку продолжали

   Трещины не наблюдали

   После 18 плавок отмечено наличие трещини примерно на 1/4 окружности . Плавки прекра- цены

   Трещины не на б по да ли

   Волос на  трещина не наблюдалась

   Вогос - на  тренаблодэ- лась

   18

   Выше 5

   Ест

   Поело 30Отверстие

   плавокочищали от

   отмеченонастыли

   наличиечерез 2-3

   трещиныплоеки от

   околозабрызги 1/5 окруж-ввни  чености .рез Ь-5 Плавки прекращены

   30

   2,8-3,1 Есть

   После 3 плавок наличие трещины 1/6 окружности Плавки прекращены После 51 плавки наличие трещины примерно 1/6 окружности Плавки прекращены

   После 19 плавок наличие трепаны примерно t/б ок- р;-жи ости .

   Плавки прекращены

   После плавок треч на потерне 1/6 о.

   Плавки прекрэт.

   Отверстие очищали от настыли через 10- 2 плавок, от забрыэ- гиаани  через 12-15

   Отверстие очищали от настыли череа 15- 16 плавок, от аабрыа- гивани  через 17-20

   J

   1,9-2.3 Единич

   51

   1.1-1, Нет

   Отверстие очицалн от настыли через Н- 15 плавок, от забриэ гивани  19-23

   3

   1,2-1,6 Нет

   Отверстие очицапи от настыли через 14- 15 пл., от заЬрызг через 13- 25, через 20-25 разливок начинаетс  разрушение сливного узла

   25

   ,1-1,5 Нет

   Ј

   Фие2

   .3

   -Л v i .

   . 4, Л; Л - «} J

   . : -л, ; V- ч- ri-

   . v -

   -;,а 4

   LrJ . -

   ч.. чл 5й . ,

   $0/г. У