ПЛАВИЛЬНЫЙ ТИГЕЛЬ Российский патент 2007 года по МПК B22D41/08 

Описание патента на изобретение RU2310547C2

Изобретение относится к устройствам, используемым в металлургии, а именно к устройствам для плавления и литья урана и его сплавов.

Известен плавильный тигель, в донной части которого, имеющей воронкообразную форму, размещена сетка и выполнено отверстие для слива расплава в изложницу (патент Великобритании №864576, опубликован 06.04.1961).

Исходный брусок урана помещают на сетку и расплавляют при пониженном давлении. В процессе плавления пленка, образованная поверхностными загрязнениями, разрывается и плавящийся уран постепенно стекает через сливное отверстие в изложницу, освобождаясь от летучих загрязнений, при этом нелетучие загрязнения, такие как окисные и фторидные шлаковые пленки, плавящиеся при температурах, значительно превышающих температуру плавления урана, остаются на сетке в виде шлака.

Недостатком известного плавильного тигля является несовершенство сливного устройства, приводящее к необходимости поддерживать соответствующую температуру в изложнице для обеспечения требуемого качества отливки, что в свою очередь снижает ресурс ее эксплуатации и повышает энергозатраты. При больших массах плавки указанные недостатки усугубляются необходимостью длительного поддержания высокотемпературного режима изложницы, так как отклонения температурного режима приводят к дефектам в отливках.

Жесткие требования к физико-механическим свойствам отливок, к которым относятся отсутствие дефектов и несплошностей в изделиях, однородность химического состава, обеспечили развитие и усовершенствование аппаратурного оформления процесса плавки и литья урана и его сплавов.

Были разработаны тигли, особенностью которых является наличие специального устройства, обеспечивающего слив металла в любой требуемый момент, но в то же время надежно герметизирующего тигель во время плавки.

Известен плавильный тигель с донным сливом металла и верхним стопором [Бирюков С.И. Метелкин Ю.А. Плавка и литье урана и его сплавов. - М.: Энергоатомиздат, 1983, стр.29-30, рис.9в], принятый в качестве прототипа. Сливное отверстие в дне тигля плотно запирается стопором, установленным внутри тигля. Уплотнение стопора и кольцевой зоны сливного отверстия обеспечивается притиркой.

Недостатком прототипа является большая вероятность повреждения стопорного устройства, особенно при загрузке и плавлении крупнокускового материала, что приводит к нарушению герметичности тигля и протечкам расплава в изложницу и, как следствие, к дефектам в получаемой отливке.

Задачей изобретения является устранение вышеуказанного недостатка.

Решение поставленной задачи достигается тем, что плавильный тигель с донным сливным отверстием и верхним стопором снабжен защитным ограждением стопора, обеспечивающим фиксацию съемной перфорированной подложки, установленной в донной части тигля.

Плавильный тигель выполнен из графита с внутренней оболочкой из тантала, имеющей покрытие из тугоплавкого оксида.

Защитное ограждение стопора выполнено из танталовых стержней с покрытием из тугоплавкого оксида.

Перфорированная подложка выполнена с опорным бортиком, соответствующим по высоте углублению, предусмотренному в дне тигля.

Перфорированная подложка выполнена из тантала с покрытием из тугоплавкого оксида.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен продольный разрез плавильного тигля и индукционной вакуумной печи; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Предлагаемый плавильный тигель содержит графитовый корпус 1 с внутренней оболочкой из тантала 2, имеющей покрытие из стабилизированного диоксида циркония толщиной 0,15-0,3 мм. В донной части тигля предусмотрено углубление, в котором на опорных бортиках установлена съемная перфорированная подложка 9. В центре донной части тигля выполнено сливное отверстие, взаимодействующее по сферической поверхности со стопором 3, прикрепленным к тяге 4. Ограждение 5 стопора выполнено из танталовых стержней 8, закрепленных верхними концами на кольце 6, а нижними - в отверстиях подложки 9. Поверхности стопора, подложки и стержней, контактирующие с расплавом, имеют покрытие из стабилизированного диоксида циркония.

Плавильный тигель снабжен крышкой 7 и термопарой 10, установлен на изложнице 11 и размещен в индукционной вакуумной печи 12.

Проведение процесса в заявляемом тигле представлено на примере рафинировочной плавки урана, обедненного по содержанию изотопа U235.

При подготовке тигля к плавке в нем устанавливают стопор 3 и ограждение стопора с перфорированной подложкой 9. При установке стопора обеспечивают надежное уплотнение притиркой сферической поверхности стопора и сферической зоны сливного отверстия. В тигель загружают обедненный уран в виде слитков или кусков. Во время загрузки подложка 9 и ограждение 5 стопора обеспечивают надежную защиту сливного устройства от механических повреждений.

Затем плавильный тигель закрывают крышкой и нагревают до температуры 1400°С. В первую очередь плавятся слитки и куски, расположенные ближе к стенке тигля, образуя внизу жидкую ванну. Далее начинают плавиться слитки и куски, расположенные в центре тигля, при этом верхние слитки из-за неустойчивого положения падают вниз. На этом этапе плавки предлагаемая конструкция также устраняет опасность механического повреждения сливного устройства. После полного расплавления уран выдерживают для удаления летучих примесей. Температуру расплава контролируют термопарой погружения 10. По завершении выдержки поднимают стопор 3 тягой 4, сливное отверстие открывается и уран сливается в изложницу 11. По мере слива урана нелетучие загрязнения, такие как окисные шлаковые пленки, плавящиеся при температурах, значительно превышающих температуру плавления урана, остаются на перфорированной подложке в виде шлака, который удаляют с подложки после ее извлечения из тигля и направляют на переработку.

Предлагаемая конструкция плавильного тигля позволяет исключить опасность механических повреждений сливного устройства в период загрузки и расплавления кусковой массы металла. Выполнение контактирующих с расплавом поверхностей из тантала с покрытием из тугоплавкого оксида обеспечивает расширение температурного диапазона плавок и повышение ресурса работы плавильного тигля, что компенсирует значительную первоначальную стоимость тигля.

Похожие патенты RU2310547C2

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИТИЕВО-АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 1992
  • Игнатьев П.П.
  • Мирошник Н.П.
  • Науменко А.Ф.
RU2033451C1
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ РАДИОКТИВНЫХ ОТХОДОВ, ОБРАЗУЮЩИХСЯ В ПРОЦЕССЕ РАЗРУШЕНИЯ ОБЛУЧЕННЫХ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИХ СБОРОК РЕАКТОРОВ НА БЫСТРЫХ НЕЙТРОНАХ, МЕТОДОМ ИНДУКЦИОННОГО ШЛАКОВОГО ПЕРЕПЛАВА В ХОЛОДНОМ ТИГЛЕ 2018
  • Каленова Майя Юрьевна
  • Щепин Андрей Станиславович
  • Будин Олег Николаевич
  • Дмитриева Анна Вячеславовна
  • Белозеров Владимир Васильевич
RU2765028C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЛАВЛЕНИЯ И ЛИТЬЯ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ 1992
  • Иванов А.В.
RU2089633C1
Способ отливки изделий из тугоплавких металлов и их соединений и устройство для его осуществления 1982
  • Королев Юрий Михайлович
  • Кудра Сергей Семенович
  • Раскатов Николай Николаевич
  • Илюшин Вячеслав Викторович
  • Журавлев Виктор Николаевич
SU1086025A1
Способ получения отливок в индукционной печи 2016
  • Иванайский Виктор Васильевич
  • Ишков Алексей Владимирович
  • Кривочуров Николай Тихонович
RU2626114C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО СКАНДИЯ 1992
  • Данилов В.В.
  • Зрячев А.Н.
  • Качур Л.И.
  • Клюшников М.И.
  • Кротков В.В.
  • Молочков А.А.
  • Теплов Ю.А.
  • Цветков С.А.
  • Чуглазов Н.С.
RU2034073C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СФЕРИЧЕСКИХ ГРАНУЛ ЖАРОПРОЧНЫХ И ХИМИЧЕСКИ АКТИВНЫХ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ, УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИСХОДНОЙ РАСХОДУЕМОЙ ЗАГОТОВКИ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ СПОСОБА 2008
  • Агеев Сергей Викторович
  • Москвичев Юрий Петрович
RU2413595C2
СПОСОБ ПИРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ, ОТРАБОТАВШИХ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ 2000
  • Готовчиков В.Т.
  • Борзунов А.И.
  • Середенко В.А.
  • Филиппов Е.А.
RU2172787C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА, СОДЕРЖАЩЕГО ЛИТИЙ, И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 1993
  • Александров А.Б.
  • Дробяз А.И.
  • Игнатьев П.П.
  • Мирошник Н.П.
  • Науменко А.Ф.
RU2079563C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ 2005
  • Готовчиков Виталий Тимофеевич
  • Середенко Виктор Александрович
  • Шаталов Валентин Васильевич
  • Белоусов Александр Андрианович
  • Капленков Владимир Николаевич
  • Сиденко Сергей Васильевич
  • Князев Олег Иванович
RU2288964C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 310 547 C2

Реферат патента 2007 года ПЛАВИЛЬНЫЙ ТИГЕЛЬ

Изобретение относится к металлургии, а именно к устройствам для плавления и литья урана и его сплавов. Плавильный тигель выполнен из графита с внутренней оболочкой из тантала, имеющей покрытие из тугоплавкого оксида. В донной части тигля выполнено сливное отверстие, перекрываемое стопором, и углубление, в котором установлена съемная перфорированная подложка из тантала с покрытием из тугоплавкого оксида. Стопор имеет защитное ограждение из танталовых стержней, фиксирующих съемную перфорированную подложку и выполненных с покрытием из тугоплавкого оксида. Конструкция плавильного тигля позволяет исключить опасность механических повреждений сливного устройства в период загрузки и расплавления кусковой массы металла. Выполнение контактирующих с расплавом поверхностей из тантала с покрытием из тугоплавкого оксида обеспечивает расширение температурного диапазона плавок и повышение ресурса работы плавильного тигля. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Формула изобретения RU 2 310 547 C2

1. Плавильный тигель с донным сливным отверстием и стопором, отличающийся тем, что он снабжен съемной перфорированной подложкой, размещенной в донной части тигля, и защитным ограждением стопора, фиксирующим съемную перфорированную подложку.2. Плавильный тигель по п.1, отличающийся тем, что он выполнен из графита с внутренней оболочкой из тантала, имеющей покрытие из тугоплавкого оксида.3. Плавильный тигель по п.1 или 2, отличающийся тем, что защитное ограждение стопора выполнено из танталовых стержней с покрытием из тугоплавкого оксида.4. Плавильный тигель по п.1, отличающийся тем, что в дне тигля выполнено углубление, в котором установлена съемная перфорированная подложка, при этом подложка выполнена с опорным бортиком, соответствующим высоте углубления.5. Плавильный тигель по любому из пп.1, 2 или 4, отличающийся тем, что перфорированная подложка выполнена из тантала с покрытием из тугоплавкого оксида.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2007 года RU2310547C2

БИРЮКОВ С.И
и др
Плавка и литье урана и его сплавов
- М.: Энергоатомиздат, 1983, с.19, 30, рис.9в
Триггер 1979
  • Кондрашов Александр Степанович
  • Коныхов Александр Александрович
SU864576A1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДИФИЦИРОВАНИЯ И ОЧИСТКИСПЛАВОВ 0
  • Б. П. Аравин, Н. Н. Белоусов, С. П. Лазаренко, Л. И. Неверов
  • С. А. Орлов
SU329200A1
СПОСОБ ЛИТЬЯ МЕТАЛЛА В ВАКУУМЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2003
  • Никишин В.А.
  • Елисеев Ю.С.
  • Поклад В.А.
  • Хайченко В.Е.
  • Виноградов В.А.
  • Григорьян Э.Б.
  • Зенков Б.Б.
RU2250153C1
Устройство для лова рыбы 1980
  • Малькявичюс Стасис Казевич
  • Янушайтис Пятрас Пранович
  • Давидович Марк Петрович
SU921484A1
Способ приготовления сернистого красителя защитного цвета 1915
  • Настюков А.М.
SU63A1

RU 2 310 547 C2

Авторы

Солдатенко Николай Анатольевич

Гаврилов Петр Михйлович

Герасимов Станислав Алексеевич

Короткевич Владимир Михайлович

Малышев Борис Дмитриевич

Скрипников Владимир Васильевич

Шадрин Геннадий Григорьевич

Даты

2007-11-20Публикация

2005-08-31Подача