Установка электрошлаковой наплавки

СОЮЗ СОВЕТСИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ РЕСПУБЛИК 91 .БД 95928 2 0 15/00, В0/00, 3/ Е ПИСАНИ ЗОБРЕ К ПАТЕНТ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Донецкое производственное объединение по горному машиностроению "Донецкгормаш"(73) Донецкое производственное объединение по горному машиностроению "Донецкгормаш"(56) Авторское свидетельство СССР М 210284, кл. В 23 К 9/04, 1966.(54) УСТАНОВКА ЭЛЕКТРОШЛАКОВОЙ НАПЛАВКИ(57) Изобретение относится к электрометаллургии и может быть использовано для электрошлаковой наплавки зубьев ковша Предлагаемое изобретение относится к электрометаллургии и может быть использовано дляэлектрошлаковой наплавки слитков, в частности зубьев ковшей экскаваторов,Известйа установка для электрошлаковой наплавкивключающая 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 экскаватора. Согласно. изобретению установка, включающая шлаковик, кристаллизатор, электродержатели плавящегося и греющего электродов с механизмом опускания греющего электрода, направляемое из- делие, снабжена устройством контроля уровня залйваемого 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. металла. Кроме того,в ней отсутствует контроль за уровнем заливаемого в кристалл изатор расплавленного 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 экологическиУвреднО, т,к. воэмокны выплески расплав. ленного шлака при прогорании кристаллиэатора, охлаждаемого водой и вь 1 делениевредных летучих веществ. Причем заливкарасплавленного шлака таким образом недает возмокности автоматизировать какпроцесс заливки шлака, так и сам процессэлектрошлаковой наплавки.Целью изобретения является повышение безопасности, производительности, качества, за счет автоматической заливкификсированных доз расплавленного шлакав кристаллизатор,Поставленная цель достигается тем, чтоустановка электрошлаковой наплавки, содержащая кристаллизатор и шлаковик, раз,деленные перегородкой, греющий иплавящийся электроды с приводами их перемещения, согласно изобретения снабкена блоком управления и устройством. контроля уровня шлака в кристаллизаторе,которое содержит световодь 1, располокенные один над другим, на одном конце которых размещены фоторезисторы, а на другом- светофильтр, причем ось среднего световода направлена в точку пересечения внут-.ренней стенки кристаллизатора сзаданными по технологии уровнем шлака, аось нижнего световода - в точку пересечения плавящегося электрода с тем же заданным уровнем шлака, причем фоторезисторысоединены с входами блока управления, выход которого соединен с приводом перемещения греющего электрода,Отличительным признаком предложен ного технического решения является наличие устройства контроля уровнязаливаемого шлака и блока управления перемещением греющего электрода.Новое свойство, проявляемое этим признаком; состоит в том, что появляется возмокность автоматической заливкиопределенных фиксированных доз расплавленного шлака за счет сигналов устройства,которые через блок управления воздействуют на привод механизма опускания греющего электрода в шлаковик, что в конечномсчете ведет к устойчивому электрошлаковому процессу,Еще одним отличием является новоерасположение устройства контроля уровнязаливаемого шлака; оси среднего и нижнегосветоводов раСположены один над другим,направлены так, что ось среднего световоданаправлена в точку пересечения внутренней.стенки кристаллизатора с заданным потехнологии уровнем шлака, а ось нижнегосветовода - в точку пересечения плавящего.ся. электрода с тем же заданным уровнемшлака.Новое свойство, проявляемое этим признаком, состоит в автоматическом фиксировании заданного ( расчетного) уровня шлака и тем самым исключить дефекты наплавляе мых деталей и значительно повысить их качество.На фиг. 1 изображена схематично установка электрошлаковой наплавки; на фиг. 2 - блок управления и устройство контроля 10 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 иэделием 6,устройство контроля уровня заливаемого шлака 9, установленное на стойке 10,Устройство контроля уровня шлака 9 состоит (фиг.2) из корпуса 11, в тубусе 12 которого размещены три светового малого диаметра,.расположенные в ряд по вертика ли (один над другим); два из которых 13 предназначены для канализации светового потока от расплавленного шлака к фотореэисторам 14 и 15, размещенных на одном конце световодов 13; На другом конце световадов 13 размещен сменный светофильтр 30 16 и насадка 17, световод 18 и аналитический.блок управления 19; 35 40 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 У от днища кристаллизатора (линейкой, метр и др.) для заданной по технологии величиной (уровнем). Настройку осуществляют путем перзмещения устройства 9 по стойке 10 и поворотом его вокруг горизонтальной оси 50 с последующим закреплением винтом. Приэтом величина подъема (опускания) устройства по стойке и угол поворота не изменяется, т,к. это не требуется по функциональному назначению узла, кото. рый не производит измерений, а только.фиксирует достижение заданного уровня.Схема блока управления (фиг.З) состоитиз микросхемы А 1, резисторов 81, Вз, В 4, йб, Ю, Ве, 89, К 1 о, конденсатора С 1,стабилитропривод плавящегося электрода 7, блок уп 20 равления приводом греющего электрода 8,1795928 на Чг, диода Мз и транзистора Ч, Питание схемы постоянным напряжением 0= 24 В,Блок построен на операционном усилителе А 1. 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 техпроцессом.объем и уровень расплавленного шлака, К стенке кристаллизатора 4 прикладывают линейку (метр, рулетку и т.д.) и по заданной величине И (уровня) визуально по световоду 18 производится настройка устройства контроля уровня 9 так, чтобы в поле зрения световода 18 попадал верхний установленный (требуемый) уровень И 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 шлаковик 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 (Вг и Рв) 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 И, т.е, когда он достигнет точки пересечения оси нижнего световода и от расплавленного флюса прямой .световой поток, имеющий большую интенсивностьропадает на фотоФормула изобретения Установка электрошлаковой наплавки, содержащая кристаллизатор и шлаковик, разделенные перегородкой, греющий и плавящийся электроды с приводами их перемещения, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что она снабжена блоком управления и устройством контроля уровня шлака в кристаллизаторе,10 15 20 25 30 35 40 45 резистор 15 (й), а в верхний - отраженныйпоток. Разница в интенсивности световыхпотоков, преобразованная фоторезисторами в электрический сигнал, переведет компаратор в другое устойчивое состояние,включится транзистор 4 и выдаст сигнал всхему управления приводом греющего электрода, т,е, привод греющего электрода отключается и заливка шлака прекращается,Светофильтры, настроенные на спектризлучений шлаковой ванны, предназначеныдля увеличения помехозащищенности устройства,Таким образом, заливка расплавленного шлака с помощью устройства контролясокращает время процесса заливки, т,к,оператору нет необходимости тратить время на ходьбу к кристаллизатору, шлаковикуи обратно, включать и выключать вручнуюпо нескольку раз кнопку привода подачигреющего электрода, т,е. повышается производительность,При автоматической заливке шлака оператору не надо находиться вблизи кристаллизатора и шлаковика, где температурарасплавленного шлака достигает до 2000 Си выделяются вредные летучие вещества, вэто время он может выполнять другие работы, т,е. повышается безопасность и производительность.Устойчивость электрошлакового процесса зависит от заданного определенногоуровня заливаемого расплавленного шлакав кристаллизатор, т.к, при малом объемазаливаемого шлака он легко перегреваетсяи закипает, при большом обьеме шлак будетостывший, В том и другом случае будет нарушена устойчивость электрошлаковогопроцесса, что приведет к появлению дефек- .тов в виде пор, раковин, трещин, несплавлений в наплавляемых изделиях,Устройство контроля уровня заливаемого шлака позволяет точно автоматическификсировать заданный (расчетный) уровеньшлака, что позволяет исключать вышеуказанные дефекты, т.е. значительно повышается качество наплавляемых изделий,которое содержит световоды, расположенные один над другим, на одном конце которых размещены фоторезисторы, а на другом - светофильтр, причем ось среднего свето- вода 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, 1795928причем фоторезисторы соединены с входами блока управления, выход которого соединен с приводом перемещения греющегоэлектрода,1795928 с щ,сЪълл ФСоста вител ь Г, Руде вичТехред М.Моргентал акт ректор А.Козориз Тираж Подписноественного комитета по изобретениям и открцти 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Заказ 439 ВНИИПИ Госу и роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарин