Способ изготовления тигля для индукционной плавки металлов Советский патент 1984 года по МПК F27D11/06 

g

N5

to

00

00 I Изобретение относится к металлур 1ин, в частности к способам изготов ления тиглей индукционных печей для выплавки металлов. Известен способ изготовления тигля для индукционной плавки метал лов, выполненный из графита с глухи плоским днищем С3. Однако в таком тигле под действи ем высокой температуры и большого градиента температур происходит растрескивание и выкрашивание графи та, в результате чего падает уровен и стабильность механических характе ристик материала, что приводит к низкой надежности и малому сроку службы тигля, Наиболее близким к изобретению является способ изготовления тигля для индукционной плавки металлов, включающий пропитку углеродной лент связующим, нанесение ее на оправку термоотверждение и удаление оправки Наружная поверхность тигля покрыта лентой из гибких волокон и термоотвержденйе осуществляют в вакууме L2 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 повышечие 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 удалени оправки, нанесение углеродной ленты на оправку осуществляют путем послойной спиральной намотки ее так, что начальный радиус намотки первог 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. На чертеже изображен тигель, разрез.. Способ изготовления тигля для индукционной плавки металлов и сплавов включает изготовление углепластиковой заготовки на основе углеродного жгута и связующего. 782 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, насьш ением пироуглеродом и термообработкой ). Материал ленты отличается высокой стойкостью к большим температурным градиентам и высокими механическими характеристиками за счет армирования материала углеродными волокнами в направлении действующих нагрузок. Заготовка тигля состоит из спиральных слоев, -сформированных путем последовательной укладки на оправку витков ленты из углеродных волокон, укладашаемой встык на максимальном диаметре. Днище заготовки вьшолнено эллипсоидной формы, так как реализовать способ изготовления методом спиральной намотки с плоским глухго 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 ширину наматываемой ленты. Затем заготовка проходит высокотемпературную обработку, при которой она подвергается обжигу при 1000 + + . В процессе обжига связующае 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 равнотол3

щинного днища спиральные слои укладывают таким образом, что граница ( радиус поверхности днища в зоне peBepda по средней линии наматываемой ленты) первого слоя проходит через пдяюс днища, а границы последующих слоев смещают друг относително друга на щирину наматьдааемой 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. 1 Наматьшают восемь спиральных слоев. Отверждение производится в печи при . После отрезки технологи8784

ческого днища заготовка снимается с оправки и подвергается обжигу при в печи для обжига.

Габаритные размеры заготовки

тигля: длина 810 мм, диаметр внещний

720 мм, диаметр внутренний 670 мм.

По статистическим данным средний ресурс наработки одного графитового тигля составляет 40 плавок, rtpH этом 10% тиглей создают аварийные ситуации, разрушаясь на второйтретьей плавке. Расплавленная шихта, замыкая цепи, выводит последнюю из строя на 4-5 сут.

I

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

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.