Способ изготовления тигля для индукционной плавки металлов

 

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТИГЛЯ ДЛЯ ИНДУКЦИОННОЙ ПЛАВКИ МЕТАЛЛОВ, включающий пропитку углеродной ленты связующим, нанесение ее на оправку, термоотверждение и удаление оправки, о тличающийся тем, что, с целью повышения прочности , нанесение углеродной ленты ,на оправку осуп1ествляют путем послойной спиральной намотки ее так, что начальный радиус намотки первого слоя равен нулю, а начальный радиус второго и последующих слоев увеличивают по сравнению с предьщущим слоем на величину, равную ширине наматываемой ленты, причем термоотверждение проводят в среде углеродсодержащего ; газа.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

3Ш F 27 D ll 06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3552465/22-02 (22) 17.02.83 (46) 07.1!.84. Бюл. 11"- 41 (72) Б.Н.Поляков, В.M.Ìàýóð, П.Н.Желтов, А.И.Свитыч, Л.Д.Биленко, Б.В.Комаров, Е.А.Смолянский, А.Н.Шуршаков и Л.Л.Разумов (53) 621.365.52(088.8) (56) 1. Ангелевич M.Ì. Углеродистые графитированные изделия. Каталог. М..

Метеллургиздат, 1962, с.23.

2. Патент США 9 3227431, кл. 26348, 1966. (54) (57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТИГЛЯ

ДЛЯ ИНДУКЦИОННОЙ ПЛАВКИ МЕТАЛЛОВ, „„SU„„1122878 А включающий пропитку углеродной ленты связующим, нанесение ее на оправку, термоотверждение и удаление оправки, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности тигля, нанесение углеродной ленты,на оправку осуществляют путем послойной спиральной намотки ее так, что начальный радиус намотки первого слоя равен нулю, а начальный радиус второго и последующих слоев увеличивают по сравнению с предыдущим слоем на величину, равную ширине наматываемой ленты, причем термоотверждение проводят в среде углеродсодержащего; газа.

1122878

Изобретение относится к металлургии, в частности к способам изготовленйя тиглей индукционных печей для выплавки металлов.

Известен способ изготовления тигля для индукционной плавки металлов, выполненный из графита с глухим плоским днищем 1! 3.

Однако в таком тигле под действи" ем высокой температуры и большого ip градиента температур происходит растрескивание и выкрашивание графита, н результате чего падает уровень и стабильность механических характеристик материала, что приводит к 15 низкой надежности и малому сроку службы тигля.

Наиболее близким к изобретению является способ изготовления тигля для индукционной плавки металлов, включающий пропитку углеродной ленты связующим, нанесение ее на оправку, термоотверждение и удаление оправки.

Наружная поверхность тигля покрыта лентой из гибких волокон и термоотверждение осуществляют в вакууме P2), Однако известный способ также не обеспечивает получение тигля повышенной прочности из-за низкой механической прочности графитового: основания тигля, которое растрескивается и выкрашивается под действием температурного градиента.

Целью изобретения является повышение прочности тигля.

Эта цель достигается тем, что согласно способу изготовления тигля для индукционной плавки металлов, включающему пропитку углеродной ленты связующим, нанесение ее на оправку, термоотверждение и удаление 4О оправки, нанесение углеродной ленты на оправку осуществляют путем по-. слойной спиральной намотки ее так, что начальный радиус намотки первого слоя равен нулю, а начальный радиус 45 второго и последующих слоев увеличивают по сравнению с предыдущим слоем на величину, равную ширине наматываемой ленты, причем термоотверждение проводят в среде углерод- 50 содержащего газа.

На чертеже изображен тигель, разрез.

Способ изготовления тигля для индукционной плавки металлов и . 55 сплавов включает изготовление углепластиковой заготовки на основе углеродного жгута и связующего.

Углеродная лента выполнена из композиционного углепластика, наполнителем которого является высокомодульное углеродное волокно, а в качестве матрицы выбран кокс связующего и пироуглерод, осажденный из газовой фазы. Получается он формованием заготовки путем намотки на оправку ленты, пропитанной связующим, отверждением с последующей высокотемпературной обработкой (обжигом, насыщением пироуглеродом и термообработкой ).

Материал ленты отличается высокой стойкостью к большим температурным градиентам и высокими механическими характеристиками за счет армирования материала углероднчми волокнами в направлении действующих нагрузок.

Заготовка тигля состоит иэ спиральных слоев, сформированных путем последовательной укладки на оправку витков ленты из углеродньм волокон, укладываемой встык на максимальном диаметре, Днище заготовки выполнено эллипсоидной формы, так как реализовагь способ изготовления методом спиральной намотки с плоским глухим днищем не представляется возможным, кроме того, эллипсоидная форма днища с точки зрения объема является наиболее близкой к оптимальной. Для обеспечения равнопрочного днища спиральные слои усложены таким образом, что граница первого слоя уложена через полюс днища, а границы последующих слоев смещены друг относительно друга на шйрину наматываемой ленты.

Затем заготовка проходит высокотемпературную обработку, при которой она подвергается обжигу при 1000 +

+100 С. В процессе обжига связующее б коксуется. В дальнейшем заготовку подвергают термообработке при

2000 С и уплотнению пироуглеродом из газовой фазы при 1000 +100 С.

Кокс, полученный в результате-обжига связующего в сочетании с пироуглеродом, является матрицей, а каркас из углеродных волокон — наполнителем. Заготовку изготавливают методом намотки на консольную оправку спиральных слоев. Каждый слой формируют путем последовательной укладки витков ленты, сформированной из углеродных волокон, встык на максимальном диаметре оправки. Для обеспечения изготовления глухого равнотол1122

Составитель М.Вилкова

Редактор. И.Шулла Техред О.Неце ; Корректор В.Бутяга

Заказ 8121/32 Тираж 577 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 щинного днища спиральные слои укладывают таким образом, что граница (радиус поверхности днища в зоне реверса по средней линии наматываемой ленты) первого слоя проходит через пЬлюс днища, а границы последующих слоев смещают друг относительно друга на ширину наматываемой ленты.

Пример выполнения предлагаемого способа. Заготовка тигля изготавливается методом спиральной намотки на консольную оправку ленты шириной 25 мм, сформированной из

32 углеродных жгутов ВМН-4.

В качестве связующего используется лак бакелитовый. Намотка производится на станке с программным . управлением "мокрым" способом.

Наматывают восемь спиральнь|х слоев.

Отверждение производится в печи при 160 С. После отрезки технологи878 4 ческого днища заготовка снимается с оправки и подвергается обжигу при

1000 С в печи для обжига.

Габаритные размеры заготовки тигля: длина 810 мм, диаметр внешний

720 мм, диаметр внутренний 670 мм.

По статистическим данным средний ресурс наработки одного графитового тигля составляет 4О плавок, При этом 10 тиглей создают аварийные ситуации, разрушаясь на второйтретьей плавке. Расплавленная шихта, замыкая цепи, выводит последнюю из строя на 4-5 сут.

Предлагаемый тигель позволит повысить надежность, полностью исключить аварийные ситуации и увелиI чить срок службы по сравнению с гра" фитовым. По предварительным расчетам годовой экономический эффект от внедрения тигля составит 500.тыс.руб.