ПЛАВИЛЬНО-ЗАЛИВОЧНЫЙ ТИГЕЛЬ

Полезная модель относится к области литейного производства, а именно к конструкциям плавильно- заливочных тиглей, и может быть использована в вакуумных индукционных плавильно- заливочных установках для производства отливок из жаропрочных сталей и сплавов на основе никеля (и кобальта) при порционной заливке- плавке.
Известен тигель для литья деталей из жаропрочных сталей и сплавов, содержащий корпус, в верхней части которого имеется сливное отверстие (патент на полезную модель № 119081 от 28.11.2011, МПК F27B 14/10, опубл. 10.08.2012 бюл. № 22).
Недостатком данной конструкции является повышенная длина пути расплава при его течении по сливной полости, связанная с наличием в тигле надставки в его верхней части, что приводит к замешиванию шлака в поток заливаемого расплава и тем самым загрязнению отливок.
Наиболее близким является плавильно- заливочный тигель, содержащий корпус, на который устанавливается крышка (Авторское свидетельство № 92376 от 18.09.1950, МПК B22D 35/00, F27B 14/10, опубл. 01.01.1951).
Недостатками данного устройства являются малая площадь открытого зеркала расплава (в крышке выполнено два небольших окна - загрузочное окно для шихты и разгрузочное окно для флюса), что затрудняет контроль над протеканием процесса плавки-заливки металла; а также при изготовлении тигля и крышки данной конструкции из огнеупорных материалов (например, муллитокорунда) для плавки-заливки жаропрочных сталей и сплавов произойдет разрушение стенок тигля из-за расширения материала крышки при ее лучистом нагреве в процессе плавки (в то время, как тигель охлаждается от индуктора).
Техническим результатом полезной модели является повышение качества получаемых отливок за счет предупреждения засорения шлаковыми и другими неметаллическими включениями, присутствующими в жидком металле и проникающими в литейную форму в период ее заливки, а так же продление срока эксплуатации крышки и самого тигля.
Технический результат достигается тем, что плавильно- заливочный тигель содержит корпус, на который устанавливается крышка.
Новым является то, что крышка выполнена в виде пластины в форме сегмента, радиус которого равен внешнему радиусу верхней части корпуса, при этом ширина крышки равна 0,7-1,3 от внешнего радиуса верхней части корпуса, причем в крышке выполнен сквозной паз, образующий в контакте с корпусом тигля по внутреннему радиусу сливное отверстие.
Сквозной паз выполнен прямоугольной или овальной формы.
Крышка выполнена в виде пластины.
На фигурах показаны:
Фиг. 1 - плавильно- заливочный тигель;
Фиг. 2 - вид сверху на плавильно- заливочный тигель;
Фиг. 3 - плавильно- заливочный тигель в процессе слива расплава в форму при его наклоне на угол α.
Плавильно- заливочный тигель содержит корпус 1, который может быть выполнен в виде полого цилиндра или усеченного конуса со сферическим или плоским днищем (фиг. 1). На корпус 1 устанавливается крышка 2 в виде пластины, выполненная в виде сегмента.
Крышка имеет радиус, равный внешнему радиусу R верхней части 3 корпуса 1 (Фиг. 2).
Ширина h крышки 2 равна 0,7-1,3 от внешнего радиуса верхней части 3 корпуса 1: h=(0,7-1,3)R.
На кромке 4 крышки 2, сопряженной с корпусом 1 тигля, выполнен сквозной паз 5. Паз 5 выполнен в вершине сегмента, на расстоянии равном ширине h крышки 2 от хорды 6. Паз 5 может быть выполнен прямоугольной или овальной (изображено пунктиром) формы и оформляет в контакте с корпусом 1 тигля (а именно с внутренним радиусом r корпуса 1) сливное отверстие (Фиг. 1, 2).
Если ширина h крышки 2 будет меньше 0,7R, то она недостаточна для создания напора расплава над отверстием слива. В результате может появиться воронкообразование и замешивание шлака в сливаемый металл. Если ширина h крышки будет больше 1,3R, то площадь свободной поверхности расплава в тигле становится недостаточной для наблюдения за ходом плавки, а также для подшихтовки расплава по ходу плавки.
При повороте тигля на слив расплава в форму угол наклона α в каждый момент времени должен соответствовать заданной величине напора Н жидкого металла над сливным отверстием, образованного пазом 5 крышки 2 и внутренним радиусом r корпуса 1 тигля (фиг. 3). При этом напор Н соответствует расходу Q жидкости из тигля по соотношению:
;
где s - площадь сливного отверстия, образованного пазом 5 крышки 2 и внутренним радиусом r корпуса 1 тигля (фиг. 2);
φ - коэффициент расхода сливного отверстия, его величина 0,6-0,7;
g - ускорение свободного падения.
Величина Q определяется как технологический параметр заливки конкретной формы.
Плавильно - заливочный тигель работает следующим образом.
В ходе плавки металла на свободной поверхности расплава образуется слой шлака 7 (Фиг. 3) как результат взаимодействия металла с атмосферой печи, материалом тигля и раскисляющими добавками. Шлак при сливе расплава может проникать в отливки и являться источником неметаллических включений. При использовании плавильно- заливочного тигля заявляемой конструкции и установки крышки 2 после подготовки расплава к заливке выполняют поворот тигля на слив с обеспечением заданного напора Н в тигле. При этом шлак 7 задерживается, так как он имеет плотность в 1,5-2 раза меньшую, чем металл и хорошо смачивает стенки корпуса 1 тигля и крышки 2, а чистый от шлака расплав заливается в форму (Фиг. 3).
Опытные плавки с применением тигля заявляемой конструкции показали отсутствие дефектов шлаковый засор и окисная плена при рентгенконтроле и люмконтроле полученных отливок.
Благодаря тому, что крышка выполнена в виде сегмента радиусом равным внешнему радиусу верхней части корпуса, ширина крышки равна 0,7-1,3 от внешнего радиуса верхней части корпуса, в крышке выполнен сквозной паз в вершине сегмента достигается повышение качества получаемых отливок за счет предупреждения засорения шлаковыми и другими неметаллическими включениями, присутствующими в жидком металле и проникающими в литейную форму в период ее заливки, а так же продление срока эксплуатации крышки и самого тигля.