УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОШЛАКОВОЙ НАПЛАВКИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

Полезная модель относится к специальной электрометаллургии и может быть использована для нанесения покрытий, ремонта и восстановления изделий цилиндрической формы, преимущественно, роликов, прокатных валков и других изделий.
Известно устройство для электрошлаковой наплавки прокатных валков, содержащее несущую колонну, на которой смонтированы две каретки с индивидуальными приводами, несущие верхний и нижний центры для установки между ними наплавляемого валка, платформу на которой соосно верхнему и нижнему центрам установлен неподвижный водоохлаждаемый кристаллизатор, размещенное под кристаллизатором затравочное кольцо с прикрепленными к нему быстро съемными прихватами, и установленную под платформой подвижную тележку с разрезной опорой, к которой сверху прикреплено центрирующее разрезное кольцо (см. пат. РФ №2239663, С22В 1/193, B22D 19/10, В21В 28/02).
Недостатком данного устройства является невысокое качество наплавленного покрытия на изделии из-за неравномерности заполнения наплавляемой зоны расплавом расходуемого материала. Это происходит в результате отсутствия фиксации наплавляемого изделия относительно кристаллизатора.
Наиболее близким аналогом к заявленному объекту является устройство для электрошлаковой наплавки цилиндрических изделий, содержащее установленный на неподвижной платформе водоохлаждаемый кристаллизатор, внутри которого на затравочном кольце коаксиально установлены съемный расходуемый электрод в виде трубы и наплавляемое цилиндрическое изделие (см. Кусков Ю.М., Скороходов В.Н., Рябцев И.А., Сарычев И.С. Электрошлаковая наплавка /Под ред. А.Ф.Пименова. - М.: ООО "Наука и технологии". - 2001, с.58, рис.31)
Недостатком известного устройства является низкое качество цилиндрического изделия из-за разнотолщинности наплавленного на его поверхности слоя покрытия. Это происходит в результате неточности центрирования оси наплавляемого изделия с осью кристаллизатора, а также отсутствия надежной фиксации изделия в процессе шлаковой наплавки покрытия.
Задача, решаемая полезной моделью, заключается в повышении качества изготовляемого изделия путем создания на его поверхности слоя покрытия равномерной толщины.
Технический результат заключается в повышении точности осевого центрирования наплавляемого изделия в устройстве с одновременной надежной фиксацией его в заданном положении.
Задача решается тем, что известное устройство для электрошлаковой наплавки цилиндрических изделий, содержащее установленный на неподвижной платформе медный водоохлаждаемый кристаллизатор, внутри которого на затравочном кольце коаксиально установлены съемный расходуемый электрод-труба и наплавляемое цилиндрическое изделие, согласно изменению, снабжено вставкой, имеющей в продольном сечении Т-образную форму и состоящую из цилиндрической головки, сопряженной с цилиндрической стойкой, затравочное кольцо выполнено с соосно расположенными с противоположных сторон выступами, один из которых имеет цилиндрическую форму, а другой - имеет форму усеченного конуса и жестко закреплен в отверстии неподвижной платформы, выполненном по форме выступа, на внутренней поверхности концевых участков наплавляемого цилиндрического изделия выполнены кольцевые проточки, в одной из которых жестко зафиксирован цилиндрический выступ затравочного кольца, а в другой - цилиндрическая стойка вставки, головка которой при этом расположена в полости расходуемого электрода-трубы враспор, вставка и затравочное кольцо жестко соединены между собой осевой шпилькой.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:
- на фиг.1 схематично изображена конструкция заявляемого устройства, продольный разрез;
- на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.
Устройство для электрошлаковой наплавки содержит стационарно установленный на неподвижной платформе 1 (фиг.1) медный водоохлаждаемый кристаллизатор 2 (фиг.1, 2), внутри которого на затравочном кольце 3 коаксиально установлены съемный расходуемый электрод-труба 4, выполненный из металла покрытия, и наплавляемое цилиндрическое изделие 5, например, ролик.
На внутренней поверхности концевых участков наплавляемого изделия 5 (фиг.1) выполнены кольцевые проточки 6 и 7 соответственно. Затравочное кольцо 3 выполнено с соосно расположенными с противоположных его сторон цилиндрическим выступом 8 и выступом 9, имеющим форму усеченного конуса. При этом выступ 9 затравочного кольца 3 жестко закреплен в отверстии 10, которое выполнено по форме выступа 9 в неподвижной платформе 1, а цилиндрический выступ 8 указанного кольца 3 заведен на всю его высоту в кольцевую проточку 6 концевого участка наплавляемого изделия 5 и жестко зафиксирован в ней. Такое конструктивное выполнение позволяет при установке наплавляемого изделия 5 в полости расходуемого электрода-трубы 4 обеспечить жесткую фиксацию его нижней части на затравочном кольце 3 с одновременным повышением точности его осевого центрирования по оси электрода-трубы 4.
Заявляемое устройство также снабжено вставкой 11 (фиг.1) из диэлектрического материала, имеющей в продольном сечении Т-образную форму и состоящей из цилиндрической головки 12, сопряженной с цилиндрической стойкой 13. При этом цилиндрическая стойка 13 вставки 11 жестко зафиксирована в кольцевой проточке 7 верхнего концевого участка наплавляемого изделия 5, а цилиндрическая головка 12 вставки 11 при этом расположена в полости расходуемого электрода-трубы 4 враспор. Это позволяет надежно фиксировать верхнюю часть наплавляемого изделия 5 в полости расходуемого электрода-трубы 4, обеспечивая при этом точность его осевого центрирования.
Кроме того, вставка 11 и затравочное кольцо 3 жестко соединены между собой осевой шпилькой 14 (фиг.1, 2), что позволяет обеспечить дополнительную фиксацию наплавляемого изделия 5 в заданном положении и, соответственно, предотвратить его осевое смещение в полости расходуемого электрода-трубы 4.
Сборку заявляемого устройства осуществляют следующим образом. В конусообразном отверстии 10 (фиг.1) неподвижной платформы 1 жестко закрепляют выступ 9 затравочного кольца 3. На цилиндрический выступ 8 затравочного кольца 3 устанавливают наплавляемое цилиндрическое изделие 5 так, чтобы в его кольцевую проточку 6 выступ 8 был заведен на всю высоту. В результате этого обеспечивается жесткая фиксация нижней части изделия 5 на затравочном кольце 3. Затем в кольцевую проточку 7 верхней части наплавляемого изделия 5 заводят цилиндрическую стойку 13 вставки 11, после чего последнюю, посредством осевой шпильки 14, соединяют с затравочным кольцом 3. Это обеспечивает точность осевого центрирования наплавляемого изделия 5 и жесткую фиксацию его на затравочном кольце 3 в заданном положении. Затем на неподвижной платформе 1 устанавливают медный водоохлаждаемый кристаллизатор 1, в полости которого коаксиально наплавляемому изделию 5 и с охватом его, размещают закрепленный в электродержателе (на рис. не показано) расходуемый электрод-трубу 4, который торцом опирается на затравочное кольцо 3. При этом цилиндрическая головка 12 вставки 11 фиксирует наплавляемое изделие 5 в полости электрода-трубы 4 враспор, предотвращая тем самым осевое смещение изделия 5. Вышеописанная центровка наплавляемого изделия 5 и жесткая фиксация его в заданном положении позволяют создать между наружной поверхностью указанного изделия 5 и внутренней поверхностью электрода-трубы 4 кольцевой зазор равномерной толщины по всей длине изделия 5. Далее в пространство между кристаллизатором 2 и электродом-трубой 4 засыпают прокаленный шлак, в количестве, необходимом для осуществления процесса наплавки, после чего заявляемое устройство готово к работе.
Работает устройство следующим образом. Предварительно устройство подключают к источнику тока (на рис. не показано) и осуществляют подвод охлаждающей жидкости к кристаллизатору 2 и неподвижной платформе 1. Под воздействием тока, проходящего через расходуемый электрод-трубу 4 и затравочное кольцо 3, происходит расплав шлака, находящегося в пространстве между кристаллизатором 2 и электродом-трубой 4. Полученный жидкий шлак, в свою очередь, взаимодействуя с электродом-трубой 4, выполненным из материала покрытия, расплавляет последний и одновременно подплавляет поверхность наплавляемого изделия 5. При этом расплавленный материал покрытия собирается под слоем расплавленного шлака и постепенно кристаллизуясь, образует на поверхности изделия 5 слой покрытия равномерной толщины. По мере плавления расходуемого электрода-трубы 4 осуществляется наплавка указанного слоя покрытия по всей длине изготовляемого изделия 5. Создание на изделии 5 поверхностного слоя равномерной толщины обеспечивается тем, что в процессе наплавки изделие 5 отцентрировано точно по оси заявляемого устройства и жестко зафиксировано в данном положении, что предотвращает осевое смещение изделия 5, а, следовательно, исключает разнотолщинность его покрытия. В результате качество изготавливаемого изделия 5 повышается.
По окончании наплавки ток отключают и из устройства выпускают шлак любым известным способом. Готовое изделие 5 охлаждают в кристаллизаторе 2 в течение 15-20 мин, затем отключают подачу охлаждающей жидкости в устройство и изделие 5 извлекают. После этого изделие 5 готово к механической обработке.
Таким образом, заявляемое устройство позволяет повысить качество изготовляемого изделия за счет создания поверхностного слоя покрытия равномерной толщины, как по периметру, так и по длине изделия.