Дорн

Дорн для формирования внутренней полости заготовок относится к области спецэлектрометаллургии, а именно, к дорнам для получения полых слитков на установках электрошлакового переплава. Дорн выполнен разборным и содержит сердечник, на который с зазором для охлаждения соосно надета гильза, состоящая из стальных верхней и донной частей и формирующей слиток медной части. Конструкция дорна позволяет повысить его стойкость к электроэрозионному разрушению и отличается простотой изготовления и сборки (разборки) при ремонте.

Полезная модель относится к области спецэлектрометаллургии, конкретнее к дорнам для получения полых слитков на установках электрошлакового переплава.

Известен дорн для формирования внутреннего отверстия полого слитка, имеющий конструкцию «труба в трубе» и выполненный неподвижным. Дорн содержит сердечник, на который с зазором для охладителя надета соосно медная гильза (1).

Недостатком данной конструкции является то, что в процессе переплава охлаждаемый дорн работает в крайне тяжелых тепловых условиях. Тепловые потоки на стенку дорна могут достигать 2 10⁶ ккал/м²час, при этом в стенке дорна существует перепад температур 150-200°С, а это приводит к возникновению в ней существенных термических напряжений. В процессе кристаллизации и последующего охлаждения за счет наличия в металле усадки дорн обжимается слитком, что усложняет удаление дорна из внутренней полости слитка в конце процесса переплава. По этим причинам, а также из-за эрозии, на дорне данной конструкции можно переплавлять не более 10-15 слитков. Негативные последствия действия эрозии проявляются несущественно из-за постоянного перемещения шлаковой ванны относительно дорна и кристаллизатора в процессе переплава. Кроме низкой стойкости дорна, термические напряжения, возникающие в слитке, могут привести к снижению качества металла.

Известен дорн для получения полых слитков в коротких подвижных кристаллизаторах, представляющий собой «трубу в трубе» и содержащий стальной сердечник, на который с зазором надета медная водоохлаждаемая гильза с приваренным медным дном (2).

Недостатком известного решения является эрозия медных стенок дорна в зоне постоянно расположенного зеркала шлаковой ванны, обусловленная протеканием тока в цепи «электрод А-шлаковая ванна-дорн-шлаковая ванна-электрод Х». Пораженные участки расположены напротив электродов, конфигурация износа представляет собой полуовал. На таком дорне можно переплавить максимум 8-10 слитков, после чего, в лучшем случае, он направляется на восстановительный ремонт. Причем для ремонта требуется вырезать, а затем снова приваривать дно дорна, а после переплава 40-50 слитков, отрезать, а затем приваривать новую верхнюю часть медной гильзы дорна.

В качестве прототипа взят подвижный дорн, представляющий собой «трубу в трубе» и содержащий металлический сердечник, на который с зазором надета водоохлаждаемая гильза с приваренным медным дном,

медной частью, формирующей слиток и металлической (биметалл или сплав на никелевой основе) верхней частью (3). При электрошлаковом переплаве нижняя медная часть дорна формирует внутреннюю поверхность слитка, а верхняя металлическая часть контактирует со шлаковой ванной, в которой расплавляются электроды.

Недостатком известного дорна является невозможность его разборки, что повышает затраты на ремонт. Выполнение верхней части биметаллической приводит к выплавлению контактного слоя вместе с материалом внутреннего слоя из-за эффекта полупроводника и требует значительных затрат из-за сложной технологии ее производства, при этом стойкость дорна не увеличивается. В случае выполнения верхней части дорна из сплава на никелевой основе, стойкость ее при переплаве нержавеющих титан-содержащих марок стали не увеличится. Прочность соединения сердечника с донной частью низкая.

Задачей создания полезной модели является увеличение срока службы дорна, снижение затрат на его изготовление и ремонт.

Для решения поставленной задачи дорн выполнен разборным, при этом на сердечник с зазором для охлаждения соосно надета гильза, состоящая из донной металлической части, формирующей слиток медной и верхней, где происходит эрозионное разрушение, стальной.

На рисунке изображен предлагаемый дорн.

На стальное дно 1, приваренное к сердечнику 2, надета медная, формирующая слиток часть дорна 3, на которую установлена стальная часть дорна 4. Между стальными и медными частями находятся уплотнители 5. Сверху надета траверса 6. Конструкция стянута при помощи гайки 7, накручиваемой на сердечник 2.

В предложенной конструкции медной является только формирующая слиток часть дорна, что позволяет значительно уменьшить его стоимость. Медь имеет большую теплопроводность, что обеспечивает нужное для кристаллизации наплавляемого слитка охлаждение. Кроме того, обеспечить необходимую смачиваемость дорна металлом для формирования бездефектной поверхности слитка может только медь и медные сплавы.

В верхней части дорна, которая контактирует со шлаковой ванной, допустимио применение стали, т.к. слиток в этой части не формируется и смачиваемость стенок дорна флюсом не играет роли. Небольшое уменьшение охлаждения флюса не влияет на качество выплавляемого металла и стабильность переплава. Благодаря тому, что верхняя часть гильзы дорна, подвергающаяся эрозийному разрушению и донная часть, выполнены из стали, которая является более стойким материалом к эрозии и более дешевым, чем медь, сплав на основе никеля или биметалл, срок службы дорна увеличивается и снижаются затраты на его изготовление и ремонт.

Для удобства и простоты ремонта дорна он выполнен разборным. Стальные части дорна выступами вставляются в выполненные на медной части пазы, между ними проложены уплотнения. В результате выполнения дорна разборным при ремонте нет необходимости вырезать и после ремонта

вновь приваривать дно гильзы дорна, отрезать верхнюю часть гильзы и приваривать новую. Выполнение дна дорна 1 стальным позволяет приварить его к стальному сердечнику 2. Для разборки дорна достаточно открутить гайку 7 от сердечника 2, снять траверсу 6, после чего все части дорна легко снимаются и замена верхней стальной части гильзы становится удобной и не занимает много времени, таким образом удешевляя ремонт. Соединение металлической донной части с сердечником более прочное, чем медной.

Конструкция дорна позволяет повысить его стойкость к электроэрозионному разрушению и отличается простотой изготовления и сборки (разборки) при ремонте.

1. Авт. св. №559968, кл. С21С 5/5614.07.77.

2. Л.А.Волох, М.А.Киссельман и др. «Электрошлаковое литье полых стальных заготовок», «Электрометаллургия» №6, 2006 г, стр.23.

3. Л.А.Волохонский, Л.Н.Кузнецов и др. «Об особенностях эксплуатации кристаллизаторов и дорнов при электрошлаковом литье полых заготовок», «Электрометаллургия» №11, 2006 г, стр.32.

Дорн для формирования внутренней полости заготовок, содержащий сердечник, на который с зазором для охлаждения соосно надета гильза, состоящая из донной части, формирующей слиток медной и верхней металлической части, отличающийся тем, что дорн выполнен разборным, а верхняя и донная части гильзы - стальными.