Тигель для термитной смеси

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ТИГЕЛЬ ДЛЯ ТЕРМИТНОЙ СМЕСИ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(72) Авторы Валадько Александр Евгеньевич Андрушевич Андрей Александрович Киркевич Андрей Игоревич(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(57) 1. Тигель для термитной смеси, включающий корпус и пробку, отличающийся тем,что пробка выполнена в виде шара, состоящего из металлического сердечника и огнеупорной оболочки. 2. Тигель для термитной смеси по п. 1, отличающийся тем, что корпус выполнен составным из нижней конической части с отверстием под пробку и верхней цилиндрической части, при этом верхняя часть состоит из одной или двух, или трех надставок.(56) 1. Технологияалюминотермитной сварки рельсовых стыков. - Санкт-Петербург ООО Алюминотермитная сварка, 2007. - 21 с. 2. Патент РФ 2302325, МПК 23/00, 2007. 3. Науменков В.С. Термитная сварка рельсов. - М. Стройиздат, 1969. - С. 99. Полезная модель относится к сварке металлов плавлением и может быть использована для термитной сварки. Для приготовления расплавов металлов, их транспортировки и выдержки применяются тигли различной формы и размеров. Известен тигель для термитной смеси, в дно которого устанавливается металлическая пробка, изготовленная из алюминиевого сплава 1. В процессе экзотермической реакции под действием высокой температуры пробка расплавляется, а образовавшийся жидкий металл со шлаком вытекает из отверстия. При этом реакция и расплавление пробки происходят самостоятельно без участия рабочего, что положительно сказывается на технике безопасности. Недостаток устройства в том, что трудно выдерживать необходимый промежуток времени для более полного расслоения металла и шлака после реакции до момента выпуска металла. Известен тигель, который содержит контейнер с боковыми стенками, облицованный жаростойким материалом, плавкое дно, размещенный в контейнере экзотермический сварочный материал и крышку, герметически закрывающую сварочный материал 2. Преимущество данной конструкции в том, что она облегчает работу. Не требуется производить развеску смеси и упрощается сборка тигля, герметичная конструкция не позволят рассыпать термит и попадать в смесь мусору и влаге. Недостатком является то, что данный вид тигля и состав возможен только для сварки серийных деталей и материалов, корпус тигля является одноразовым, что существенно увеличивает стоимость работ. Наиболее близким по достигаемому результату заявляемому устройству является тигель, в дне корпуса которого предусмотрена установка стакана. Внутри стакана размещен гвоздь, а сверху устанавливается асбестовая прокладка 3. После окончания термитной реакции выдерживается промежуток времени и ударяется по гвоздю. Гвоздь пробивает отверстие в асбестовой пробке и выпускает металл. В данной конструкции лучше происходит разделение расплава на металл и шлак. Недостатками тигля являются сложность конструкции и повышенная опасность получения ожога от искр при пробивании пробки. Недостатком данных устройств является то, что при выпуске жидкого металла вслед за ним выходит шлак, который попадает в зону заливки. Чтобы отделить металл от шлака, в местах заливки предусматривают систему литников и питателей, которые отделяют шлак от области заливки металлом, усложняя технологию литья. Для уменьшения количества шлака форма тиглей выполнена в виде усеченного конуса. В процессе выпуска металла шлак соединяется с поверхностью тигля и оседает на стенках тигля, что сокращает количество шлака в зоне заливки. Форма конуса является нерациональной, так как внутренний объем небольшой по сравнению с цилиндрической формой. Это приводит к перерасходу материалов на изготовление тигля, увеличивает время проведения реакции, снижает температуру смеси в результате прогрева стенок корпуса тигля. Задачей полезной модели является уменьшение попадания шлака в металл при термитной сварке, расширение ее возможностей при снижении затрат на изготовление тигля и его монтаж. Технический результат в полезной модели достигается тем, что в тигле для термитной смеси, содержащем корпус и пробку, пробка выполнена в виде шара, состоящего из металлического сердечника, покрытого огнеупорным материалом. 80482012.04.30 Для унифицирования конструкции тигля и расширения технологических возможностей корпус тигля выполняется составным, содержащим нижнюю коническую часть с отверстием под пробку и верхнюю цилиндрическую часть с одной, двумя или тремя цилиндрическими надставками. Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид тигля для термитной смеси. Тигель для термитной смеси включает корпус, состоящий из нижней конической части 1 с отверстием под пробку и верхней цилиндрической части 4, и пробки в виде шара, состоящего из металлического сердечника 3 и огнеупорной оболочки 2 (графитовая, шамотная). Оболочка защищает сердечник от расплавления и сплавления с жидким металлом. Верхняя цилиндрическая часть состоит из одной, двух или трех цилиндрических надставок 4 и имеет несколько размеров высоты 50, 100, 200 мм. С нижней частью 1 тигля надставки 4 соединяются с помощью буртиков 5. На фиг. 2 - фиг. 5 изображен принцип действия тигля. Фиг. 2 - подготовка к работе. Шар 3 помещается в нижней части тигля и выполняет функцию пробки. Поверх него во внутреннюю полость засыпается расчетное количество термитной смеси 6. Фиг. 3 - розжиг и расплавление смеси. В процессе реакции происходит разделение шихты на металл 8 и шлак 7. Фиг. 4 - открытие выпускного отверстия. Шар 3 под действием силы Архимеда поднимается вверх, так как его удельный вес меньше веса жидкого металла 7. Шар всплывает и обеспечивает выпуск чистого металла 8 из тигля 1. Максимальная высота подъема шара 3 - граница раздела слоев металла 8 и шлака 7. Фиг. 5 - закрытие выпускного отверстия. Удельный вес шара 3 больше веса шлака 7. Когда металл 8 выйдет из тигля 1, шар 3 опустится и перекроет отверстие. Это позволяет исключить попадание примесей шлака 7 в полость заливки, что уменьшает размер литников, и тем самым снизить расход шихты, а также повысить чистоту металла, ограничив влияние шлака. Диаметр шара должен обеспечивать закрытие отверстия тигля. Масса шара выбран таким, чтобы его плотность шар находилась в середине диапазона плотностей метшаршлак. Величина заданной плотности шар достигается изменением размера стержня относительно постоянного диаметра оболочки. Оптимальная плотность шара пробки должна составлять шар - (5,0-5,5 х 103 кг/м 3), что позволяет наиболее точно регулировать выпуск металла (плотность мет - 6,5-7,8 х 103 кг/м 3, шлак - 2,4-3,6103 кг/м 3). Диаметр сердечника составляет 2/3 диаметра шара. Предлагаемая форма надставки тигля представляет цилиндр, что позволяет увеличить его внутренний объем, анализ формул объема цилиндра и конуса (цил 2, кон 1/3 2, где- постоянная величина 3,14,- диаметр полости цилиндра,- высота). Объем цилиндра на 60 превышает объем усеченного конуса при одинаковых параметрах, высоте и наибольшем диаметре основания, исходя из анализа формул объема цилиндра и конуса (цил 2, кон 1/3 2, где- постоянная величина 3,14,- диаметр полости цилиндра,- высота). Увеличение внутреннего объема позволяет снизить габариты тигля и расход металла на его изготовление, а также уменьшить время протекания реакции, так как реакция из-за большего внутреннего объема распространяется быстрее и разделение металл-шлак более эффективно. Разборная конструкция тигля выполнена с целью регулирования его внутреннего объема и обеспечения расчетной нормы засыпки смеси. Предложенная конструкция тигля позволяет легче выбивать шлак из тигля, тем самым возрастает срок эксплуатации тигля. В процессе расплавления металла наибольшую нагрузку испытывает нижняя часть корпуса тигля. В случае ее износа или разрушения меняется нижняя часть, а надставки продолжают многократно использоваться. 3 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4