ПЛАВИЛЬНАЯ ПЕЧЬ СОПРОТИВЛЕНИЯ С МЕХАНИЗМОМ ПОДЪЕМА ТИГЛЯ

Полезная модель относится к области металлургии цветных металлов и сплавов, в частности к плавильным электрическим печам сопротивления, предназначенным, преимущественно, для использования в мастерских или лабораториях, которые могут найти применение и в промышленности.
Известны плавильные печи сопротивления с не извлекаемым тиглем, содержащие футерованный корпус и рабочую камеру, с заформованными в ее стенках нагревателями, которые для обеспечения разгрузки расплава, как правило, выполнены наклоняемыми (опрокидными) с помощью поворотного механизма с ручным приводом (Обзор «Электрические печи сопротивления плавильные», автор Шишкин А.В., НГТУ, АЭТУ, 2012 г., с. 3) или с пневмо-, гидро- приводом, например, электрическая тигельная печь для плавки цветных металлов ПП-2000М ЗАО «Накал», Россия (http://www.nakal.ru/catalog).
Известна стационарная плавильная раздаточная электропечь с не извлекаемым тиглем, в которой перелив расплава в литейную форму или промежуточный заливочный ковш осуществляется путем вытеснения расплава из тигля с помощью специального механизма вытеснения (Обзор «Электрические печи сопротивления плавильные», автор Шишкин А.В., НГТУ, АЭТУ, 2012 г., с. 5).
В этих аналогах наличие механизмов поворота или вытеснения расплава обуславливают повышенные габариты печей и энергозатраты, поэтому их использование более целесообразно, в основном, при большой вместимости емкости тигля (более 15-20 кг).
Известны более компактные стационарные плавильные печи сопротивления с извлекаемым тиглем, в которых тигель не полностью «утапливается» в рабочей камере корпуса, несколько выступает над ней, и для перелива расплава в литейную форму (формы) извлекается из печи вручную с помощью входящих в комплектацию печи захватов (клещей), по типоразмерам соответствующим конкретным тиглям, например такие печи как электропечь ПП стационарная, ЗАО «Накал» (http://www.nakal.ru/catalog/plavilnye-statsionarnye-pechi/); или печь типа MUV 400 немецкой фирмы «INDUTHERM Erwarmungsaniagen GmbH» (Инструкция к печам типа MUN 400 to MUN 1200 от 08.08;2014 г.; http://indutherm.de/webshop/index.php?page:=roduct&info=2337),
Из них в качестве прототипа полезной модели определена плавильная печь сопротивления типа MUV 400, содержащая футерованный корпус с опорами и рабочей камерой с заформованными в ее стенках нагревателями, а также размещенный внутри рабочей камеры извлекаемый тигель. В ней для обеспечения надежного захвата тигля его верхняя часть должна выступать из рабочего пространства печи на, так называемый, «поясок», примерно 30-70 мм высотой в зависимости от габаритов тигля, что следует отнести к недостаткам прототипа, поскольку приводит к увеличению поверхности контакта тигля с окружающей средой и, как следствие, к увеличению тепловых потерь и, соответственно, требует дополнительного расхода электроэнергии на плавку. С другой стороны такой размер «пояска» недостаточен для варьирования методов и средств извлечения и переноса тигля с расплавом, например путем механизации этого процесса, а это снижает диапазон технологических возможностей обслуживания печи.
Задача, решаемая полезной моделью, направлена на повышение эффективности стационарных плавильных печей сопротивления с извлекаемым тиглем.
Технический результат заключается в снижении тепловых потерь и расширении технологических возможностей обслуживания печи.
Технический результат достигается тем, что в предлагаемой плавильной печи сопротивления, содержащей футерованный корпус с опорами и рабочей камерой с заформованными в ее стенках нагревателями, а также размещенный внутри рабочей камеры извлекаемый тигель, в отличие от аналогов, имеется механизм подъема тигля, выполненный в виде цилиндрического толкателя, подвижного вдоль вертикальной оси печи в верхней и нижней направляющих, причем верхняя направляющая имеет крестообразную форму и зафутерована в корпусе под рабочей камерой, а нижняя выполнена в виде втулки и закреплена снаружи корпуса на его днище, и при этом верхний конец толкателя контактирует с дном тигля, а нижний - связан с системой шарнирных рычагов, служащих приводом осевых перемещений толкателя.
Дополнительные отличия печи состоят в том, что в частных случаях исполнения в ней толкатель и/или крестообразная направляющая выполнены из карбида кремния, и в качестве материала толкателя и/или крестообразной направляющей могут быть использованы отработавшие срок годности нагревательные стержни из карбида кремния для печей.
Выполнение плавильной печи сопротивления с механизмом подъема тигля дает возможность располагать тигель полностью в рабочей камере в зоне действия нагревателей, исключив необходимость в выступающем «пояске» - это позволяет снизить тепловые потери, тем самым уменьшить непроизводительный расход электроэнергии, что способствует увеличению КПД печи.
Выполнение крестообразной верхней направляющей и цилиндрического толкателя из карбида кремния способствует повышению ресурса работы этих деталей, поскольку, как известно, карбид кремния обладает низкой коррозией (не окисляется при высоких температурах) и имеет больший ресурс по сравнению с жаропрочной сталью. Использование же для их изготовления отработавших срок карбидокремниевых нагревательных стержней печей значительно снижает экономические затраты.
Возможность выдвижения тигля перед его извлечением из рабочей камеры по окончанию плавки на высоту, превышающую упомянутый выше «поясок», обеспечивает возможность осуществлять процесс извлечения и переноса тигля с расплавом с помощью механизированного технического средства, например рукой манипулятора, что позволило бы исключить на этой операции ручной труд и повысить безопасность процесса.
На представленных чертежах: на фиг. 1 дан общий вид предлагаемой печи (условно со снятой крышкой, пример); на фиг. 2 - сечение А-A на фиг. 1; на фиг. 3 - место Б на фиг 1 (увеличено) - в исходном состоянии механизма подъема; на фиг. 4 - то же, в крайней точке подъема тигля.
В футерованном корпусе 1 печи с опорами 2 размещена рабочая камера 3, в которой зафутерованы спирали - нагреватели 4 и размещен извлекаемый тигель 5. Механизм подъема тигля, представляет собой цилиндрический толкатель 6, размещенный по оси 7 печи в верхней 8 и нижней 9 направляющих с возможностью осевых перемещений. Направляющая 8 имеет крестообразную форму и зафутерована в корпусе 1 под рабочей камерой 3. Направляющая 9 выполнена в виде втулки и закреплена снаружи корпуса 1 на его днище.
Верхний конец толкателя 6 контактирует с дном тигля 5. Нижний конец толкателя 6 (фиг. 3) кинематически связан с системой двух рычагов: меньшего 10 и большего 11, взаимосвязанных между собой шарниром 12. При этом рычаг 10 закреплен на толкателе шарниром 13, а рычаг 11 болтовым соединением 14 жестко закреплен на опоре 2 и имеет на свободном конце педаль 15.
Материал для изготовления толкателя 6 и крестообразной направляющей 8 выбирается из условия обеспечения требуемых служебных свойств этих деталей и экономической целесообразности. В частных случаях исполнения (фиг. 1, 2) толкатель 6 и направляющая 8 выполнены из карбида кремния, обладающего достаточно высокой коррозионной стойкостью, т.к. он не окисляется при высоких температурах. Наиболее экономичный вариант - это использование в качестве материала для изготовления толкателя; и/или крестообразной направляющей отработавших свой срок годности нагревательных стержней из карбида кремния различных нагревательных печей.
Перед извлечением тигля 5 из рабочей камеры 3 по окончанию плавления обеспечивается его подъем над воротом нагревательной печи на величину, достаточную для захвата тигля конкретным, предусмотренным технологией, техническим средством.
Подъем тигля осуществляется нажатием на педаль 15, в результате которого рычаг 12 благодаря жесткому соединению с опорой 2, работая по типу коромысла, верхнее плечо которого, поднимается вверх относительно точки болтового соединения 14, тянет вверх связанный с ним рычаг 10. При этом рычаг 10, поворачиваясь на определенный угол относительно шарнира 12 и не давая толкателю 6 сместится с оси 7, задает ему перемещение вверх. Толкатель 6, перемещаясь внутри направляющих 8 и 9 по оси 7, воздействует снизу вверх на дно тигля 5.
По завершению извлечения тигля 5 с расплавом из рабочей камеры при снятии давления на педаль 15 толкатель 6 с рычагами под собственным весом возвращаются в исходное положение (фиг. 3).
Предлагаемая плавильная печь экономически эффективна в работе и изготовлении, позволяет сократить энергозатраты на плавку и при необходимости (при значительных габаритах тигля) исключить ручной труд в процессе извлечения и переноса тигля с расплавом.
Реализация полезной модели не требует дополнительных капиталловложений и может быть осуществлена в условиях действующего производства, например, путем модернизации имеющихся в эксплуатации плавильных печей сопротивления.