Изложница для расходуемых электродов Советский патент 1985 года по МПК B22D7/06 

I Изобретение относится к черной металлургии, а именно к производст:ву изложниц для расходуемых электро дов вакуумно-дугового переплавя (ВДП). . Изложницы для расходуемых электродов ВДП, у которых рабочая по лость выполнена цилиндрической, име ют большое отношение высоты к поперечньм размерам, что предопределиет их склонность к короблению, т.е. необратимому изгибу всей изложницы. Толщина стенок таких изложниц избирается из условий, соответствующих минимальному удельному расходу изложниц на 1 т заливаемых сплавов. Известна разностенная изложница для расходуемых электродов, в частности с цилиндрической рабочей полостью, у которой толщина одной стенки не менее, чем в два раза больше толщины другой стенки ГО. Однако такая изложница в значительной степени подвержена короблению в процессе эксплуатации за счет несимметричного распределения изотер теплового поля в поперечных сеченияЗ Известна также разностенная изложница с цилиндрической рабочей по(Лостью, имеющая, овальную наружную боковую поверхность, плавно переходящую в цилиндрическую у торцов Недостатком данного решения является то, что при одностороннем нагреве в процессе эксплуатации установленной под заливку в край ряда изложницы, последняя преобретает необратимый изгиб в продольной плоскости, проходящей через малую ось овала поперечного сечения со стрелой прогиба, направленной к краю ряда; Это объясняется тем, что зоны максимального прогрева стенок изложницы расположены симметрично и соответствуют наименьшей толщине стенок излож ницы, где наблюдается наиболее рання потеря способности материала изложни цы упруго деформироваться в вьшгеуказанной продольной плоскости. Разн ца в температуре наружной повер сности тонких стенок, которая возникает за счет установки изложницы в край ряда заливаемых изложниц (условия одностороннего нагрева), создает условия для коробления изложницы таким образом, что стрела прогиба направле на в сторону края ряда в направлении малой оси овала поперечного сечения.

739810 поскольку расположение двух любых изложниц по краям ряда носит случайный характер, короблению от действия одностороннего нагрева подвергается большинство используемых изложниц. Цель изобретения - снижение степени коробления изложницы в процессе нагрева и удлинение срока ее эксплуатации. Эта цель достигается тем, что в изложнице, имеющей различную толщину стенок.в поперечном сечении я цилиндрические торцы, боковая наружная поверхность в средней части между цилиндрическими участками выполнена трехгранной и соотношение толщин стенок в поперечном сечении у ребра и по середине грани составляет 1,10-1,15. На фиг. 1 представлена изложница, продольный разрез, проходящий через ребро и середину противоположной границ на фиг. 2 - то же, разрез АА на фиг. 1. Изложница имеет трехгранную боковую наружную поверхность 1, которая плавно переходит в цилиндрическую 2 у торцов. Соотношенце толщин стенок в продольном сечении, проходящем через ребро и середину противоположной грани, составляет 1,10-1,15. В условиях одностороннего нагрева изложница работает следующим образом. При максимальной температуре на наружной поверхности грани изложница стремится изогнуться со стрелой прогиба, обращенной от зоны максимального прогрева в продольной штоскости, проходящей через середину грани и противолежащее ребро. Предполагаемому изгибу препятствует увеличение толщины стенки со стороны противолежащего ребра, т.е. конструкция обладает дополнительной жесткостью против предполагаемого изгиба. В условиях подвода тепла излучением со стороны ребра происходит значительное его рассеивание поверхносями прилегающих граней в окружающую среду за счет их расположения под углом к фронту распространения излучения. При этом температура поверхности изложницы в области ребра имеет величину , незначительно превьшающую температуру поверхности противолежащей грани, что снижает степень коробления изложницы. 3 Соотношение толщин стенок изложницы в поперечном сечении у ребра и по середине грани менее 1,1 не обеспечивает достаточной жесткости излож ницы в направлении предполагаемого изгиба, а увеличение этого соотношения вьше 1,15 приводит к необоснованному увеличению массы и удельного расхода изложницы. Увеличение числа граней более тре приводит, с одной стороны, к снижению сдерживающего необратимый изгиб эффекта со стороны противолежащих ребер, с другой, - к увеличению температуры поверхности изложницы в районе максимально нагретого pe6pai. Таким образом, предлагаемая изложница имеет пониженную склонность к короблению в условиях односторонне го нагрева, что объясняется увеличением жесткости конструкции за счет, придания боковой наружной поверхности трехгранной формы, , Выполнение торцов изложницы цилин рическими препятствует преждевременному выходу из строя за счет образования продольных трещин. ..-: ,П р и м е р 1 о Для обоснования сдерживающего коробление действия разностенности изложницы и количест ва граней приводим следующие данные Для изучения был изготовлен ряд моделей, которые были подвержены одностороннему нагреву в одинаковьпс условиях, имитирующих нагрев натурньгх изложниц. Результаты замеров дефврмаций изложниц в трех точках: верхний торец, середина по высоте, нижний торец-j со стороны, противоположной нагреваемой поверхности, приведены в табл. 1. Из данных, приведенных в табл.1, следует, что наименьшему коробле104нию в результате одностороннего нагрева подвергается модель изложницы, имеющая трехгранную боковую наружную п оверхность. Увеличение числа граней приводит к росту степени деформации модели. Пример 2. Для обоснования соотношения толщины изложницы у ребра и со стороны противолежащей грани, приводим следующие данные. Бьти измерены деформации моделей изложниц с различным соотношением толщин, у ребра и противолежащей грани. Методика определ.ения деформаций та же, что ив предьщущем примере. Результаты приведены в табл. 2. Из данных, приведенных в табл. 2, следует, что при соотношении толщин стенок у грани и противолежащего ребра менее 1,10, значение деформаций велико (приближается к уровню деформаций в .цилиндрической модели изложницы). Значение соотношения, равное 1,10, соответствует резкому снижению степени деформации. Со значения соотношения выше 1,15 снижение степени деформации идет незначительно, что свйдетельствует о нецелесообразности его повьш1ения в связи с необоснованньм ростом массы изложницы. Снижение коробления изложницы позволяет: во-первых, повысить срок службы изложницу во-вторых, понизить степень коробления получаемых в этих изложницах расходуеьлгх электродов ВДП, что, в свою очередь, позволяет получить значительный экономический эффект за счет уменьшения отходов дорогостоящего металла электродов.

Деформация моделей изложниц с различной конфигурацией боковой наружной поверхности при одностороннем нагреве мм

739810

Т

ИЗЛОЖНИЦА ДЛЯ РАСХОДУЕМЫХ ЭЛЕКТРОДОВ с цилиндрической рабочей .полостью и у торцов с цилиндрической наружной боковой поверхностью, имеющая в средней части между цилиндрическими участками в поперечном сечении переменную толщину стенок, о тличающаяся тем, что, с целью снижения степени коробления и удлинения срока эксплуатации изложницы, ее боковая наружная поверхность в средней части между цилиндрическими участками вьтолнена трехгранной с соотношением толщин стенок в поперечном сечении у ребра к середине грани 1,10-1,15. СО ;о сх

1 2 3 0,243 00,283- 0,271 0,086 0,109 0,141 0,265 0,203 0,236 -0,075 -0,094-0,086-0,018-6,045-0,053-0,079 -0,067-0,076 0,204 0,237 / 0,231 0,074 0,088 0,121 0,230 0.191 0,212 ., ;. : : - : , . . , . Таблица 2 Деформация трёхгранйых моделей изложниц с различным соотношением толщин стерок у ребра и противолежащей грани при одностороннем , нагреве, мм

Соотношение толщин стенрк иэлохиицы у ребра и противолгежащей грани

1,20

1,25

Продолжение табл. 2

-0,049

0,091

0,099

-0,047

0,089