Вакуумно-компрессионная плавильнолитейная установка

 

Изобретение может быть использовано в металлургии, в частности при плавке и заливке металлов под избыточным давлением . Сущность: установка состоит из плавильной камеры 1, в которой смонтированы тигель 2 с устройством донного слива 3. Камера снабжена электронно-лучевым нагревателем 4 и механизмом загрузки шихты 5. В нижней части камера пристыкована к корпусу вакуумно-компрессионного затвора 6, внутри которого установлена подвижная часть 7 (заслонка). Затвор соединен с разливочной камерой 8, в которой установсл С a -f7 ер/янь/ } газ для xiftaflfccuu в V4 О GO 00 СО ON

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4889216/02 (22) 10.12.90 (46) 23,09,92. Бюл. № 35 (71) Н ауч но-исследовательский институт технологии машиностроения и Воронежский механический завод (72) Н, Н. Низов, С.А.Акилов, М, Г. Коган, M,È.Æóäèíoâ, B.Â.Èëþòo÷êèí, О.А,Бунилина, B.Ï.ÄåëèøåBñêàÿ, Н.И.Понипартов, В.П,Шариков, Г.И.Нечитайлов, В.С.Кучеренко, А.М.Печенкин и О, В, Рогоцкий (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 399702, кл, F 27 В 14/04, 1986, Патент CLLIA N 4616808 кл, F 27 В 14/04, 1

» Ы»» - 1763836 Al (я)5 F 27 В 14/04; С 21 С 7/10 (54) ВАКУУМНО-КОМПРЕССИОННАЯ ПЛАВИЛЬНО-ЛИТЕЙНАЯ УСТАНОВКА (57) Изобретение может быть использовано в металлургии, в частности при плавке и заливке металлов под избыточным давлением. Сущность: установка состоит из плавильной камеры 1, в которой смонтированы тигель 2 с устройством донного слива 3.

Камера снабжена электронно-лучевым нагревателем 4 и механизмом загрузки шихты

5. В нижней части камера пристыкована к корпусу вакуумно-компрессионного затвора б, внутри которого установлена подвижная часть 7 (заслонка). Затвор соединен с камерой 8, в которой установ1763836 лена литейная форма 9, подогреваемая нагревателем 10, Металлопровод от тигля до формы образован системой воронок; приемной 11, промежуточной 12 и заливочной

13. Затвор снабжен вакуумным 14 и вакуумно-компрессионным 15 кольцевыми уплотнениями, а также пластинчатым тепловым экраном 16. Вакуумно-компрессионные уплотнения имеют каналы водяного охлаждеИзобретение относится к металлургии, в частности к оборудованию для плавки и заливки металлов под избыточным давлением.

Известна вакуумная гарниссажная литейная установка для получения отливок из тугоплавких металлов, содержащая плавильную камеру с электронно-лучевым нагревателем, тиглем с механизмом его поворота и заливочную камеру, снабженную шиберным затвором и индуктором (1).

Недостатком этой печи является недостаточная надежность. При переливе жидкого металла из тигля в заливочную камеру возможно появление брызг расплава и попадание их на внутреннюю поверхность шиберного затвора, что приводит его к аварийному состоянию. В закрытом состоянии на затвор со стороны залитого металла воздействует интенсивное тепловое излучение, и вакуумные уплотнения шибера теряют свои рабочие свойства. Кроме того, конструкция заливочной камеры и вакуумного шибера не позволяют осуществить два последовательных противоположных процесса: вакуумирования и компрессии с Bbl" соким давлением (например, до 5 МПа), которое требуется по технологии вакуумнокомпрессионного литья. Уплотнения, рассчитанные на вакуум, не способны выдержать избыточного давления, Известна вакуумно-компрессионная литейная установка, содержащая плавильную,= промежуточную и разливочную каме0 ры; две последние камеры разъединены затвором (2), Недостатками прототипа являются недостаточная надежность и эффективность.

Неудовлетворительная надежность вызвана тем, что заливочные каналы промежуточной камеры и промежуточной воронки, установленной в затворе, спрофилированы без учета возможности появления брызг жидкого металла, осаждения и затекания на их внутренние и контактные поверхности, 5

45 ния 17, Вакуумно-компрессионный затвор 6 снабжен пневмоприводом 18. Подача литейной формы 9 в разливочную камеру 8 осуществляется при помощи механизма 19, приводимого в движение электроприводом

20. Литейная форма установлена на днище

21. Замыкание разливочной камеры производится байонетным затвором 22, 1 з.п, флы,3ил, что вызывает нарушение функционирования затвора и установки в целом. Диаметр выпускной части воронки промежуточной камеры больше диаметра впускной части промежуточной воронки, Неудовлетворительная эффективность работы установки обусловлена тем, что наличие удаленной от места приема расплава из тигля промежуточной камеры между плавильной и разливочной камерами усложняет конструкцию установки и затягивает по времени процесс заливки металлом формы; металл подстуживается и теряет свою жидкотекучесть, Наличие жидкого металла на верхней поверхности подвижной промежуточной воронки создает опасность его затекания в место контакта и нарушения работоспособности затвора. Эффективность и надежность неметаллической пары трения — промежуточная воронка и промежуточная камера — низка, а замена их сложна. Отсутствие тепловой защиты затвора от излучения залитого в форму металла также снижает эффективность и надежность работы установки, Отсутствие уплотнения в затворе не позволяет создать значительное избыточное давление газа в модуле, т.к. пройдя через неплотности в местах контакта воронки и промежуточной камеры он выбьет из нее металл.

Целью изобретения является повышение надежности и эффективности вакуумнокомпрессионной плавильно-литейной установки, Поставленная цель достигается тем, что в вакуумно-компрессионной плавильно-литейной установке, содержащей плавильную и разливочную камеры, соединенные затвором с заслонкой, приемную, промежуточную, установленную в заслонке, и заливочную воронки, систему вакуумирования и напуска газа, затвор снабжен вакуумно-компрессиоíHûм уплотнением и тепловым экраном, установленным в заслонке с возможностью размещения над заливочной воронкой, выпуская часть

1763836 приемной и впускная часть заливочной воронок установлены в затворе с возможностью соосного расположения с промежуточной воронкой, впуская и выпуская части внутренней поверхности каждой воронки выполнены коническими, причем диаметр впускной части одной воронки больше диаметра примыкающей к ней выпускной части другой воронки, а комплект воронок выполнен сменным.

Снабжение затвора вакуумно-компрессионным уплотнением позволяет повысить эффективность путем реализации в установке двух последовательных противоположных технологических процессов вакуумной откачки, необходимой для заливки металла в разливочную камеру, и компрессии, необходимой для уплотнения и кристаллизации отливки, Одновременно с этим снабжение затвора тепловым экраном, установленным в заслонке с возможностью размещения над заливочной воронкой позволяет повысить эффективность и надежность установки за счет существенного уменьшения теплового излучения на затвор от залитого в форму металла в процессе перекрытия заливочного отверстия и.создания избыточного давления, Это в дополнительной степени (помимо каналов водяного охлаждения) создает необходимые благоприятные тепловые условия для работы уплотнений затвора. Вместе с перечисленным, размещение выпускной части приемной и впускной части заливочной воронок в затворе с возможностью соосного расположения с промежуточной воронкой является необходимым и позволяет повысить эффективность и надежность установки за счет того, что, во-первых, учитывая, что вертикальные размеры затвора достаточно велики (до 500 мм и более), минимизируется путь прохождения расплавленного металла от тигля до литейной формы и следовательно, сокращаются его теплопотери и сохраняется жидкотекучесть.

Во-вторых, обеспечивается возможность защиты внутренней поверхности затвора от возможного попадания и намерзания капель жидкого металла. Кроме того, выполнение впускной и выпускной части внутренней поверхности каждой воронки коническими так, что диаметр впускной части одной воронки больше диаметра примыкающей к ней выпускной части другой воронки, позволяет достичь поставленную цель за счет того, что поток жидкого металла становится строго направленным на всех участках, без затекания в места стыков и разъемов. Вместе с другими признаками сменность комплекта воронок гарантирует эффективное и

45 надежное проведение очередного цикла работы установки.

На фиг,1 показана установка, общий вид; на фиг.2 — вакуумно-компрессионное уплотнение, расположенное в затворе, в ненаддутом состоянии; на фиг,3 — то же, в наддутом состоянии.

Установка состоит из плавильной камеры 1, в которой смонтированы тигель 2 с устройством донного слива 3. Камера снабжена электронно-лучевым нагревателем 4 и механизмом загрузки шихты 5. В нижней части камера пристикована к корпусу вакуумно-компрессионного затвора 6, внутри которого установлена подвижная часть 7 (заслонка), Затвор соединен с разливочной камерой 8, в которой установлена литейная форма 9, подогреваемая нагревателем 10.

Металлопровод от тигля до формы образован системой воронок: приемной 11, промежуточной 12 и заливочной 13, Воронки могут быть выполнены из материала, не смачиваемого жидким металлом, например из керамики. Затвор снабжен вакуумным 14 и вакуумно-компрессионным 15 (работающим как под вакуумом, так и высоким давлением) кольцевыми уплотнениями, а также пластинчатым тепловым экраном 16. Вакуумно-компрессионные уплотнения имеют каналы водяного охлаждения 17. Вакуумнокомпрессионный затвор 6 снабжен пневмоприводом 18, Подача литейной формы 9 в разливочную камеру 8 осуществляется при помощи механизма 19. приводимого в движение электроприводом 20. Литейная форма установлена на днище 21. Замыкание разливочной камеры производится байонетным затвором 22, Установка снабжена системами вакуумирования, газона полнения, а также запорной измерительной и контрольной аппаратурой (для простоты не показа н ы).

Установка работает следующим образом.

Литейная форма 9 устанавливается на платформу, расположенную на днище 21, и с помощью механизма 19 и электропривода

20, доставляется в разливочную камеру 8, Закрывается байонетный затвор 22, Включается подогрев формы от нагревателя 10.

Тигель 2 загружается шихтой посредством механизма 5. Заслонка 7 приводом 18 перемещается в закрытое положение. При движении заслонки 7 вакуумно-компрессионные уплотнения l5, расположенные в затворе 6, занимают исходное (ненаддутое) положение, показанное на фиг,2, обеспечивая гарантированный зазор, необходимый для свободного перемещения заслонки 7.

Во все уплотнения 15 подается газ под дав1763836 лением, например, 0,15 — 1 Mila. Уплотнения занимают положение, показанное на фиг.3, обеспечивая герметизацию мест уплотнений. Производят вакуумирование плавильной камеры 1 и разливочной камеры 8. При достижении требуемой глубины разрежения включают электронный нагреватель 4 и доводят металл 23 до расплавленного состояния. Давление в уплотнениях 15, расположенных в затворе 6, сбрасывают и они занимают положение, показанное на фиг,2.

Открывают заслонку 7 и посредством устройства 3 осуществляют донный слив металла 23 из тигля 2 через соосно расположенные воронки 11 — 13 в литейную форму 9. Затем, при помощи пневмопривода 18 перекрывают заливочное отверстие заслонки 7. Тепловой экран 16 занимает положение; соосное с этим отверстием. Осуществляют одновременный наддув различной камеры 8 и всех вакуумно-компрессионных уплотнений 15, причем давление в уплотнениях превосходит на 1,5-3,0 атм давление в камере. Происходит кристаллизация отливки под избыточным давлением, например, 4,0 МПа. После необходимой выдержки происходит разгерметизация установки, извлечение литейной формы и подготовка к следующему циклу работы.

По мере износа комплект воронок заменяется.

В отличие от прототипа предложенная установка обеспечивает повышение надежности и эффективности работы, Повышение эффективности достигается за счет обеспечения возможности создания высокой компрессии и снижения тепловых потерь металла за счет уменьшения расстояния от тигля до литейной формы. Повышение надежности обеспечивается тем, что исключается попадание брызг расплавленного

5 металла на элементы конструкции установки, снижается тепловое воздействие на них, гарантируется герметичность разливочной камеры в процессе компрессии, а также сменностью комплекта воронок, 10

Формула изобретения

1, Вакуумно-компрессионная плавильно-литейная установка содержащая плавильную и разливочные камеры, 15 соединенные затвором с заслонкой, приемную, промежуточную, установленную в заслонке, и заливочную воронки, систему вакуумирования и напуска газа, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения

20 надежности и эффективности в работе, затвор снабжен вакуумно-компрессионным уплотнением и тепловым экраном, установленным в заслонке с возможностью соосного размещения над заливочной воронкой, 25 при этом выпускная часть приемной и впускная часть заливочной воронок установлены в затворе с возможностью соосного расположения с промежуточной воронкой, а впускная и выпускная части внутренней

30 поверхности каждой воронки выполнены коническими, причем диаметр впускной части одной воронки больше диаметра примыкающей к ней выпускной части другой воронки, 35 2,Установка поп,1,отл ича ю щаяс я тем, что комплект воронок выполнен сменным, 1763836

Составитель М,Коган

Техред М.Моргентал Корректор З.Салка

Редактор Т.Иванова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 3447 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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