УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДАЧИ РАСПЛАВА В КРИСТАЛЛИЗАТОР

Полезная модель относится к электрометаллургии, в частности к конструкции вакуумных дуговых гарнисажных печей, и может быть использована для выплавки слитков из тугоплавких высокореакционных металлов и сплавов, преимущественно титановых, применяемых в аэрокосмической технике и судостроении.
При плавке в вакуумных дуговых гарнисажных печах для плавления расходуемого электрода и шихтового материала, уложенного в тигле, в качестве источника нагрева используется электрическая дуга большой мощности. При этом одним из электродов является шихтовой материал, а расходуемым электродом для получения слитков служит сформировавшийся в тигле на предыдущей плавке гарнисаж. Плавка производится в вакуумном пространстве, что необходимо для отведения из расплава газовых примесей. После достижения необходимого уровня жидкой фазы в тигле производится слив расплава из носка тигля в кристаллизатор через сливное устройство, выполненное зачастую в виде воронки. В процессе слива расплава воронка подвергается краткосрочным значительным термическим нагрузкам, в том числе неравномерному тепловому расширению, приводящему к короблению, кроме того, в процессе слива на стенках воронки и сливном канале образуется настыль, которая крайне трудно извлекается в процессе разборки, и часто удаляется только при помощи разрезки. Поэтому конструкция сливного устройства должна обеспечивать высокую стойкость к термическому воздействию и удовлетворительную технологичность в процессе эксплуатации.
Известна воронка для разливки металла, состоящая из огнеупорной части и металлического водоохлаждаемого теплосъемника с ультразвуковым вибратором (а.с. СССР №648342, публ. 25.02.1979). В известном устройстве канал в огнеупорной части выполнен спиральным с сечением в виде многолучевой звезды, а канал теплосъемника имеет форму усеченного конуса, верхний диаметр которого больше диаметра окружности, описанной по вершинам лучей сечения огнеупорной части канала специальной формы.
Недостатком известного устройства, предназначенного для использования при непрерывной разливке, является сложность его использования в процессе плавки в вакуумной дуговой гарнисажной печи при единовременном сливе большого количества металла в кристаллизатор, трудоемкость операции разборки и удаления настыли из сливного канала.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является повышение эффективности использования устройства при плавлении слитков в вакуумных дуговых гарнисажных печах.
Техническими результатами, достигаемыми при осуществлении полезной модели, являются уменьшение коробления стенок, увеличение ресурса, повышение технологичности при эксплуатации устройства, образование коаксиальной струи сливаемого металла с уменьшением его разбрызгивания на стенки кристаллизатора.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для подачи расплава в кристаллизатор гарнисажной печи, содержащем боковые стенки, образующие сужающийся вниз канал, и днище, согласно полезной модели устройство снабжено верхним разъемным кольцевым вкладышем с вертикальной радиальной плоскостью разъема, установленным в посадочное отверстие, выполненное в днище, и нижним кольцевым разъемным стопорным вкладышем, установленным на нижнем торце верхнего кольцевого разъемного вкладыша так, что его плоскость разъема перпендикулярна плоскости разъема верхнего кольцевого разъемного вкладыша, а нижняя кромка нижнего кольцевого разъемного стопорного вкладыша выступает вниз за нижнюю кромку верхнего кольцевого разъемного вкладыша на величину, равную не менее 0,15 диаметра отверстия сливного канала, образованного цилиндрической внутренней поверхностью верхнего кольцевого разъемного вкладыша, на наружной поверхности верхнего кольцевого разъемного вкладыша выполнена направляющая проточка для перемещения по ней нижнего кольцевого разъемного стопорного вкладыша в осевом направлении и фиксирующий кольцевой паз для удержания нижнего кольцевого разъемного вкладыша, причем на поверхности посадочного отверстия выполнен участок с уклоном, сопрягающийся с наружной поверхностью верхнего разъемного кольцевого вкладыша, а боковые стенки и днище выполнены неразъемными.
Полезная модель поясняется чертежом. На фиг.1 показан общий вид устройства в разрезе.
Устройство для подачи металла в кристаллизатор содержит боковые стенки 1, образующие сужающийся книзу канал, днище 2 с посадочным отверстием 3. Для размещения в посадочном отверстии верхнего кольцевого разъемного вкладыша 4 на поверхности отверстия выполнен конический участок с наибольшим верхним основанием. Нижний торец верхнего кольцевого разъемного вкладыша фиксируется установленным на него нижним кольцевым разъемным стопорным вкладышем 5. На наружной поверхности верхнего кольцевого разъемного вкладыша выполнена направляющая проточка 6 с кольцевым пазом 7 для перемещения по ней и фиксации под действием собственного веса нижнего разъемного стопорного вкладыша. Нижний стопорный вкладыш выступает вниз за нижнюю кромку верхнего вкладыша на величину нижней кромки 8.
Устройство работает следующим образом.
Перед началом плавки осуществляется сборка устройства. Цельная конструкция боковых стенок и днища позволяет ограничить коробление от термического воздействия расплава. В днище выполнено посадочное отверстие для установки верхнего разъемного вкладыш с радиальной вертикальной плоскостью разъема. На поверхности посадочного отверстия для центровки верхнего вкладыша выполнен участок с уклоном, сопрягающийся с наружной поверхностью верхнего разъемного кольцевого вкладыша. На наружной цилиндрической поверхности верхнего вкладыша для перемещения нижнего разъемного кольцевого вкладыша выполняют направляющую проточку. На направляющую проточку устанавливают нижний разъемный стопорный вкладыш. С целью оптимального перемещения нижнего вкладыша проточка выполнена длиной не менее 0,4 от диаметра сливного канала. Нижний вкладыш под действием собственного веса опускается книзу и фиксируется в кольцевом пазе. Для оптимальной фиксации нижний вкладыш размещается таким образом, чтобы плоскость его разъема была перпендикулярна плоскости разъема верхнего вкладыша. Нижняя кромка нижнего вкладыша выступает вниз за нижнюю кромку верхнего вкладыша на величину, равную не менее 0,15 диаметра отверстия сливного канала, образованного внутренним диаметром верхнего вкладыша. При сливе расплав, переливаясь по боковым стенкам, проходит через сливной канал и подается в кристаллизатор печи. Для уменьшения зарастания сливного канала настылью захоложенного металла выход канала выполнен с расширяющимся вниз конусным уклоном. При прохождении расплава через сливной канал на выходе толщина настыли постепенно увеличивается и переходит с нижней кромки верхнего вкладыша на выступающую вниз внутреннюю стенку нижнего вкладыша с образованием так называемого «подворота» настыли. Определенная опытным путем величина выступающей части нижней кромки нижнего вкладыша, составляющая не менее 0,15 от диаметра сливного канала, ограничивает образование настыли на нижнем вкладыше и позволяет беспрепятственно перемещать нижний вкладыш по направляющей проточке. После осуществления плавки для удаления настыли устройство переворачивают днищем вверх. Верхние и нижние вкладыши через отверстие в днище вместе с налипшей настылью при помощи уклонов боковых стенок сдвигаются в осевом направлении. Нижние, а затем верхние вкладыши разъединяются, настыль извлекается из устройства. Схема извлечения настыли показана на фиг.2.
Для последующих плавок производится повторная сборка устройства.
Таким образом, предлагаемое решение позволяет увеличить ресурс за счет уменьшения коробления конструкции, повысить технологичность при эксплуатации устройства, а также добиться коаксиальной струи сливаемого металла и уменьшить его разбрызгивания на стенки кристаллизатора.