Установка электрошлаковой наплавки Советский патент 1993 года по МПК B22D15/00 B22C1/00 B22C3/00 B22C9/00 

Предлагаемое изобретение относится к электрометаллургии и может быть использовано для электрошлаковой наплавки слитков, в частности зубьев ковшей экскаваторов.

Известна установка для электрошлаковой наплавки,,.включающая плавящийся электрод, обеспечивающий получение наплавляемого металла, наплавляемое изделие, кристаллизатор с наплавляемым металлом, греющий электрод, шлаковик с расплавленным шлаком.

Недостатком этой установки является низкая производительность наплавки, обусловленная тем, что между расплавлением плавящегося электрода и наплавлением изделия появляется пауза в период замены электрода на изделие, что приводит к снижению температуры шлака и наплавляемого

металла. Кроме того, в ней отсутствует контроль за уровнем заливаемого в кристал лизатор расплавлен ного шлака, от количества которого зависит качество и надежность наплавляемых изделий, т.к. только при определенной глубине шлаковой ванны можно избежать дефектов в виде пор, трещин, раковин. Заливка расплавленного шлака из шлаковика в кристаллизатор осуществляется опусканием греющего электрода, который в процессе работы выгорает и изменяет свой объем, т.е. при последующей очередной наплавке его нужно опускать на другую неизвестную величину визуально, находясь вблизи кристаллизатора, определять объем заливаемого шлака, выключая подачу греющего электрода вниз, что также снижает производительность труда. Кроме того это взрывоопасно и экологически

XI

Ю СП

о

К) 00

со

вредно, т.к. возможны выплески расплавенного шлака при прогорании кристаллизатора, охлаждаемого водой и выделение вредных летучих веществ. Причем заливка расплавленного шлака таким образом не 5 ает возможности автоматизировать как процесс заливки шлака, так и сам процесс электрошлаковой наплавки.

Целью изобретения является повышение безопасности, производительности, ка- Ю ества, за счет автоматической заливки фиксированных доз расплавленного шлака в кристаллизатор. ..,.

Поставленная цель достигается тем, что становка электрошлаковой наплавки, со- 15

ержащая кристаллизатор и шлаковик, разеленные перегородкой, греющий и плавящийся электроды с приводами их перемещения, согласно изобретения снабжена блоком управления и устройством 20

контроля уровня шлака в кристаллизаторе, которое содержит световоды, расположенные один над другим, на одном конце которых размеа ены фоторезисторы, а на другом - светофильтр, причем ось среднего свето- 25 вода направлена в точку пересечения внут-. ренней стенки кристаллизатора с заданными по технологии уровнем шлака, а

о,сь нижнего световода - в точку пересечения плавящегося электрода с тем же задан- 30 ным уровнем шлака, причем фоторезисторы соединены с входами блока управления, выход которого соединен с приводом перемещения греющего электрода.. :

Отличительным признаком предложен- 35 ного технического решения является наличие устройства контроля уровня заливаемого шлака и блока управления пеемещением греющего электрода.

Новое свойство, проявляемое этим при- 40 знаком, состоит в том, что появляется возможность автоматической заливки определенных фиксированных доз расплавленного шлака за счет сигналов устройства, которые через блок управления воздейству- 45 ют на привод механизма опускания греющёго электрода в шлаковик, что в конечном счёте ведет к устойчивому электрошлаковому процессу.- .

Еще одним отличием является новое 50 расположение устройства контроля уровня заливаемого шлака; оси среднего и нижнего световодов расположены один над другим, направлены так, что ось среднего световода направлена в точку пересечения внутрен- 55 ней стенки кристаллизатора с заданным по технологии уровнем шлака, а ось нижнего световода - в точку пересечения плавящего ся электрода с тем же заданным уровнем- шлака.

Новое свойство, проявляемое этим признаком, состоит в автоматическом фиксировании заданного (расчетного) уровня шлака и тем самым исключить дефекты наплавляемых деталей и значительно повысить их качество. .......

На фиг, 1 изображена схематично установка злектрошлаковой наплавки; на фиг. 2 - блок управления и устройство контроля уровня заливаемого шлака в кристаллизатор; на фиг. 3 - принципиальная электрическая схема блока управления приводом греющего электрода.

Установка для электрошлаковой наплавки .(фиг. 1) включает шлаковик 1, греющий электрод 2, привод греющего электрода 3. кристаллизатор 4, плавящий электрод 5 с наплавляемым изделием б, привод плавящегося электрода 7, блок управления приводом греющего электрода 8, устройство контроля уровня заливаемого шлака 9, установленное на стойке 10.

Устройство контроля уровня шлака 9 состоит (фиг.2) из корпуса 11, в тубусе 12 кото- рого размещены три светового малого диаметра, расположенные в ряд по вертикали (один над другим), два из которых 13 предназначены для канализации светового потока от расплавленного шлака к фоторезисторам 14 и 15, размещенных на одном конце световодов 13. На другом конце световодов 13 размещен сменный светофильтр 16 и насадка 17, световод 18 и аналитический .блок управления 19.

Третий световод 18 предназначен для визуального наблюдения и первоначальной настройки устройства в заданную точку стенки кристаллизатора 4. Визуальную настройку световода 18 производят один раз перед наплавкой партии изделий, при этом настройку можно произвести по стенке кристаллизатора или по отметке на электроде, которая может быть выполнена мелом, краской и др., с изменением высоты отметки YI от днища кристаллизатора (линейкой, метр и др.) для заданной по технологии величиной (уровнем). Настройку осуществляют путем перемещения устройства 9 по стойке 10 и поворотом его вокруг горизонтальной оси с последующим закреплением винтом, При этом величина подъема (опускания) устройства по стойке и угол поворота не изменяется, т.к. это не требуется по функциональному назначению узла, который не производит измерений, а только фиксирует достижение заданного уровня.

Схема блока управления (фиг.З) состоит из микросхемы А1, резисторов RI, Рз, R4, Кб, R, Re, Rg, Rio, конденсатора C1 .стабилитроиа V2, диода УЗ и транзистора V/j. Питание схемы постоянным напряжением Un 24 В,

Блок построен на операционном усилителе А1, работающем в режиме компаратора.

На вход 1 и 2 поступает сигнал от фоторезистора 14, а на вход 3 и 4 - от фоторезистора 15, Выход блока управления соединен с схемой управления приводом греющего электрода (на схеме не показано).

Установка для электрошлаковой наплавки работает следующим образом. В зависимости от типоразмера наплавляемого изделия, для которых оговорены техпроцес- сом.объем и уровень расплавленного шлака. К стенке кристаллизатора 4 прикладывают линейку (метр, рулетку и т.д.) и по заданной величине VI (уровня) визуально по световоду 18 производится настройка устройства контроля уровня 9 так, чтобы в поле зрения световода 18 попадал верхний установленный (требуемый)уровень VI расплавленного шлака (фиг.1) в кристаллизаторе 4. (Можно ставить по измерительному инструменту метку на стенке кристаллизатора и по ней вести настройку устройства контроля уровня). Затем устройство после настойки закрепляют на стойке 10. Помещают в кристаллизатор плавающий электрод 5 и путем опускания греющего электрода 2 в шла- ковик 1 производят заливку в кристаллизатор 4 расплавленного шлака. По мере заполнения кристаллизатора расплавленным шлаком освещается плавящийся электрод 5 и отраженный от него и стенок кристаллизатора световой поток одновременно через световоды 13 попадает на фоторезисторы 14 и 15 (R2 и RS) фиг. 2, 3.

В связи с тем, что разница между этими потоками невелика, операционный усилитель А 1, работающий в режиме компаратора, не срабатывает. Когда уровень расплавленного шлака достигнет VI, т.е. когда он достигнет точки пересечения оси нижнего световода и от расплавленного флюса прямой .световой поток, имеющий большую интенсивность/юпадает на фоторезистор 15 (Rs). а в верхний - отраженный поток. Разница в интенсивности световых потоков, преобразованная фоторезисторами в электрический сигнал, переведет ком- 5 паратор в другое устойчивое состояние, включится транзистор 4 и выдаст сигнал в схему управления приводом греющего электрода, т.е. привод греющего электрода отключается и заливка шлака прекращается.

0Светофильтры, настроенные на спектр излучений шлаковой ванны, предназначены для увеличения помехозащищенности устройства.

Таким образом, заливка расплавленно5 го шлака с помощью устройства контроля сокращает время процесса заливки, т,к, оператору нет необходимости тратить время на ходьбу к кристаллизатору, шлаковику и обратно, включать и выключать вручную

0 по нескольку раз кнопку привода подачи греющего электрода, т.е. повышается производительность.

При автоматической заливке шлака оператору не надо находиться вблизи кристал5 лизатора и шлаковика, где температура расплавленного шлака достигает до 2000°С и выделяются вредные летучие вещества, в это время он может выполнять другие работы, т.е. повышается безопасность и произ0 водительность.

Устойчивость электрошлакового процесса зависит от заданного определенного уровня заливаемого расплавленного шлака в кристаллизатор, т.к. при малом объема

5 заливаемого шлака он легко перегревается и закипает, при большом объеме шлак будет остывший. В том и другом случае будет нарушена устойчивость электрошлакового процесса, что приведет к появлению дефек- .

0 тов в виде пор, раковин, трещин, несплавле- ний в наплавляемых изделиях.

Устройство контроля уровня заливаемого шлака позволяет точно автоматически фиксировать заданный (расчетный) уровень

5 шлака, что позволяет исключать вышеуказанные дефекты, т.е. значительно повышается качество наплавляемых изделий.

Изобретение относится к электрометаллургии и может быть использовано для элек- трошлаковой наплавки зубьев ковша экскаватора. Согласно изобретению установка, включающая шлаковик, кристаллизатор, электроде ржатели плавящегося и греющего электродов с механизмом опускания греющего электрода, направляемое изделие, снабжена устройством контроля уровня заливаемого шлака, которое включает световоды, расположенные один над другим, на одном конце которых размещены фоторезисторы, а на другом светофильтр, причем ось среднего световода расположена в пространстве так, что она направлена в точку пересечения внутренней стенки кристаллизатора с необходимым (заданным), уровнем расплавленного шлака, а ось нижнего световода - в точку пересечения плавящегося электрода с тем же необходимым уровнем расплавленного шлака. 3 ил. fe

Формула изобретения

Установка электрошлаковой наплавки, содержа щая кристаллизатор и шлаковик, разделенные перегородкой, греющий и плавящийся электроды с приводами их перемещения, отличающаяся тем, что она снабжена блоком управления и устройством контроля уровня шлака в кристаллизаторе,

которое содержит световоды, расположенные один над другим, на одном конце которых размещены фоторезисторы, а на другом - светофильтр, причем ось среднего световода направлена в точку пересечения внутренней стенки кристаллизатора с заданным по технологии уровнем шлака, а ось нижнего - в точку пересечения плавящегося электрода с тем же заданным уровнем шлака,

причем фоторезисторы соединены с входа- динен с приводом перемещения греющего ми блока управления, выход которого сое- электрода.

Фиг. 2