УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПРУТКОВОЙ ЗАГОТОВКИ ИЗ РАСПЛАВА МЕТАЛЛОВ

Устройство для получения прутковой заготовки из расплава металлов Полезная модель относится к металлургии и может быть использована в производстве специальных сталей и сплавов для получения прутковой заготовки диаметром от 5 до 20 мм вытягиванием непосредственно из расплава.
Известно устройство для получения прутков (патент 2487777 РФ, МПК B22D 11/06, Фролов В.Ф., Пелевин А.Г., Солдатов С.В., Довженко Н.Н. Сидельников А.В., Галиев Р.И., Баранов В.Н., Губанов И.Ю., Трифонов Л.П., Соколов Р.Е., Беляев С.В., Киселев А.Л.) методом литья, прокатки и прессования, включающее печь-миксер, валок, охлаждаемые полости и рабочий калибр. Данное устройство позволяет получать пруток непосредственно из расплава за счет кристаллизации металла на поверхности валков, расположенных в печи-миксере, дальнейшей деформации в закрытом калибре между валками.
Недостатком данного устройства является то, что оно не позволяет получать прутки труднодеформируемых сплавов из-за невозможности достижения требуемой степени деформации металла. Также, непосредственно в данном устройстве невозможно производить ваккумирование сплава для снижения содержания газов в металле.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению по технической сущности и достигаемому техническому результату является устройство для отбора проб (патент на полезную модель №24730 от 11.02.2002 G01N 1/00, Безносов А.В., Камнев М.А., Бокова Т.А., Пинаев С.С.). Данное устройство позволяет отбирать пробы металла из расплава.
Недостатком данного технического решения является наличие стержня внутри трубки, что не позволяет получать прутковую заготовку, а также структура полученного металла не соответствует требуемым свойствам, т.к. скорость охлаждения металла в трубке слишком высока, что приводит к появлению трещин, усадочных раковин и неоднородности структуры.
Задачей полезной модели является получение прутковой заготовки малого диаметра (менее 20 мм) непосредственно из расплава. Во многих случаях это единственно возможный способ получения заготовки для труднодеформируемых сплавов. Получение прутковой заготовки прокаткой требует значительных затрат, хотя позволяет получить текстурированную, деформированную структуру с высокими механическими свойствами. Литая структура полученных непосредственно из расплава прутков, по мнению некоторых авторов, является более равновесной и в некоторых случаях не уступают по своим механическим свойствам деформированным. Получение прутковой заготовки непосредственно из расплава дает значительное преимущество из-за исключения стадии обработки давлением: ковки, прокатки, что дает экономию времени и ресурсов. Неоднородность кристаллической структуры связанная с высоким температурным градиентом при малых сечениях кристаллизуемого металла, в предлагаемом техническом решении устраняется уменьшением теплоотвода за счет теплоизолирования металла. Технический результат заключается в возможности получения прутковой заготовки получения прутковой заготовки непосредственно из расплава без использования прокатки.
Технический результат достигается тем, что в известном устройстве для получения прутковой заготовки из расплава металлов включающем трубку из кварца, которая покрыта теплоизолирующим материалом по длине предполагаемого уровня всасываемого металла. При этом внутренняя поверхность кварцевой трубки выполнена гладкой. Кварцевая трубка и шланг соединены разъемным соединением посадкой в натяг, а шланг системы разряжения содержит предохранительный фильтр из стальной проволоки. Соединительные шланги системы вакуумного разряжения выполнены из огнестойкого материала. Вентиль регулирующий уровень всасывания металла одним из выходов соединен с окружающей средой, а вентиль для всасывания и регулирования скорости всасывания расплава соединен с пластинчато-роторным вакуумным насосом.
Благодаря введению в известное устройство дополнительных элементов и их связи между собой, обеспечивается возможность уменьшения теплоотвода и получения однородной структуры при изготовлении прутковой заготовки вытягиванием расплава непосредственно из тигля печи.
Полезная модель поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображено устройство. В вакуумной индукционной печи (1) проводится выплавка стали или сплава по стандартной технологии с дегазацией в вакууме, с введением легирующих добавок, в том числе и активных и после снижения температуры расплава до 50°C над температурой ликвидус, в рабочую камеру печи (2) вводится инертный газ до атмосферного давления и через вакуумный затвор (3) в расплав опускается конец кварцевой трубки (4) теплоизолированной (5) по длине предполагаемого уровня всасываемого металла, при этом давление в рабочей камере печи повышается для создания тока газа, исключающего попадания воздуха в печь. В трубке создается регулируемое разряжение, которое определяет скорость и уровень всасывания металла. После выдержки в течении определенного времени для кристаллизации металла в трубке, трубка с металлом извлекается из расплава. Система для создания регулируемого разряжения состоит из пластинчато-роторного насоса (6), вакуумного вентиля для всасывания и регулирования скорости всасывания расплава (7) и вакуумного вентиля для регулирования уровня всасываемого металла (8). Максимальный уровень всасываемого металла определяется его плотностью, для большинства сталей и сплавов не превышает 1,5 м. Скорость втягивания регулируется степенью открытости вентиля (7) и устанавливается в зависимости от сечения трубки и текучести металла. Процесс втягивания заканчивается при остаточном количестве металла в тигле, которое ограничивает уровень металла в трубке, меньшее остаточное количество приводит к попаданию металла в систему регулируемого разряжения. Для предотвращения аварийного попадания металла в систему регулируемого разряжения, в резиновом шланге (9) устанавливается фильтр из стальной проволоки (10). Уровень всасывающего давления измеряется с помощью манометра в пределах от 1000 мБар до 0 мБар.