SU867330A3 - Изделие - Google Patents

Description

(54) ИЗДЕЛИЕ

Изобретение относитс  к элементам оборудовани  примен емого в цветной металлургической промышленности, в частности к насосам дл  перекачки жидких расплавленных металлов, корпуса которых подвергаютс  тепловым ударам при погружении и извлечении; их из расплава. Известно изделие, преимущественно корпус насоса, подвергаемое повтор ющимс  тепловым ударам при неоднократном погружении его в жидкую среду,например в расплав алюмини  1 Недостаток этого издели  состоит в том, что когда изделие, изготовленное из керамического материала, обладающего большой энергией поверхностного разрушени , малым коэффициентом теплопроводности, малым модулем упругости и низким коэффи .циентом Пуассона, погружают в высокотемпературную жидкую среду, например в расплав алюмини , мгновенно происходит резкий скачок температуры в тонком поверхностном слое этого блока. В соответствии со свойствами материала, этот поверхностный слой под действием тепла стремитс.  расширит1зс , тогда как остальна  внутренн   масса керамического блока издели  продолжает сохран ть первоначальную температуру, поскольку этот слой составл ет часть керамического блока, то этот поверхностный слой,  вл  сь частью блока издели , не может отойти в сторону от него, поэтому он подвергаетс  сжатию, которое может иметь большие значе- , ни . К тому же, когда изделие извлекаетс  из высокотемпературной среды и погружаетс  в среду со значительно более низкой температурой, происходит поверхностное охлаждение, вызывающее раст гивающие усили , ограниченные внешним.слоем. Известнб, что эти чередующиес  усили  сжати  и раст жени  порождают трещины. Это  вление очевидно, будет тем более заметно, чем менее теплопроводен используемый материал и чем ниже его сопротивление сжатию и раст жению. Именно это происходит в случае, когда издели  изготавливаютс  из огнеупорного низкопровод щего материала, например из керамики . Это  вление будет иметь место также и в корпусах насосов, .имеющих керамическую облицовку, которые используютс  при работе с расплав

ленными металлами, и в которых огне упорный низкопровод щий материал облицовки выполн ет роль тепловой защиты.

Цель изобретени  - повышение срока службы издели .

Указанна  цель достигаетс  тем, что в изделие преимущественно в корпусе насоса, подвергаемое повтор ющимс  тепловым ударам при неоднократном погружении его в жидкую среду, например в расплав алюмини , и наполненное из огнеупорного материала , на его поверхност х выполнены прорези, заполненные огнеупорным материалом, -более сжимаемым чем само изделие.

С целью снижени  концентрации напр жени , кажда  прорезь внутри издели  заканчиваетс  цилиндрическим каналом.

Кроме того, прорези заполнены войлоком, а также- волокнами из окиси алюмини  или кремнезема или из их смесей.

Существует несколько видов выполнени  прорезей на поверхност х, т.е. несколько методов защиты издели  от разрушени .

Первый метод защиты издели , т.е. корпуса насоса, состоит в нарезании в массе огнеупорного материала, периодически расположенных прорезей канавок дополн емых, в случае необходимости , второй сетью канавок, перпендикул рных предьщущим канавкам дл  создани  пр моугольных площадок, разделенных канавками. Эти канавки заполн ютс  ватой или войлоком, изготовленными из очень тонких компактных волокон огнеупорного материала .

Второй метод защиты издели  состоит в покрытии гладкой поверхности огнеупорного издели  не прилегающими друг .к другу пластинами, изготовленными из огнеупорного материала менее плотного, чем материала основы , и обладающего поэтому меньшей теплопроводностью. Эти пластины св заны с огнеупорным материалом основы мастикой, составленной из отлитых огнеупорных волокон, св занных неорганической св зующей и керамической св зующей в виде жидкости или пасты. Прорезь канавки, образуема  интервалом между пластинами, заполн етс  как и в предьщущем методе ватой или войлоком из огнеупорного волокна. Эта набивка обеспечивает двойную защиту с одной стороны, она не позвол ет гор чей жидкости входить в тепловой контакт с ниже лежащем слоем и, с другой стороны, она защищает от контакта с этой жидкостью мастику, котора  закрепл ет пластины и котора  может реагировать с жидкостью.

Третий метод изготовлени  структуры - состоит в комбинировании вышеперечисленных методов и в нарезании в каждом керамическом элементе, обрабатываемом дл  предохранени  от теплового удара, одного или нескольких р дов прорезей, в зависимости от природы предохран емой поверхности , затем в выполнении соответствующих сверлений в концах прорезей, расположенных ближе к центру, и, наконец в заполнении прорезей и сверлений набивкой из ваты или войлока из огнеупорных волокон..,

В нёкоторых случа х оказываетс  более выгодным , чтобы прорезь заканчивалась просто более или менее заметным закруглением дл  того, чтобы не ослабить механическую прочность издели , значительно уменьша  веро тность по влени  зоны прерывистости

Q на основании прорези.

Изобретение по сн етс  на примере электромагнитного насоса, который предназначен дл  перекачки погружаемому в активный расплавленный металл, например алюминий.

На фиг. 1 схематически изображен .вид спереди на наружную поверхность корпуса магнитогидродинамического насоса, обработанную в соответствии с двум  первыми методами; на фиг.2 0 нижн   пластина корпуса насоса, вариант обработки согласно третьему методу.

Известно, что магнитогидродинами5 ческйе насосы дл  коррозионных расплавленных металлов, в которых корпус насоса изготавливаетс  из огнеупорных материалов, образован из некоторого числа пластин, через которые проходит трубопровод дл  жидкого металла и в котором устроены различные гнезда дл  проводов магнитных цепей. Эти пластины из огнеупорного материала обеспечивают защиту магнитных цепей от коррозион5 него действи  расплавленных металлов и позвол ют удерживать магнитные цепи ниже т.очки Кюри благодар  низкой теплопроводности используемых огнеупорных материалов.

0 Таким образом, корпус такого насоса снаружи выгл дит как наложение нескольких пластин из огнеупорного материала (фиг. 1), где на изображе-. НИИ удалены все внутренние части за

j исключением вертикального трубопровода дл  жидкого металла.

Последовательные пластины из огнеупорного материала 1, 2, 3 и 4: образуют корпуса насоса, в котором 0 част ми 5, 6,7 и 8 представлены

только элементы канала дл  расплавленного материала.

Нижн   пластина 1, соприкасающа с  с расплавленным.металлом своим 5 основанием и боковой поверхностью.

обрабатываетс  на боковой и нижней поверхност х.

Эта пластина 1 перевернута дл  того, чтобы лучше были видны прорези , нанесенные на этих двух поверхност х . Видно/что на основании выполнены радиальные прорези 9. Эти прорези оканчиваютс  на канале 5, куда они проникают на некоторую глубину.

На боковой поверхности пластины 1, котора  также соприкасаетс  с жидким металлом видны прорези 10, которые продолжают прорези 9, нанесенные На основании. Таким образом, все прорези  вл ютс  радиальными.

Пластина 2 несет на своей боковой поверхности прорези, 11 и т.д. Эти прорези также  вл ютс  радиальными. Верхн   и нижн   поверхности этой пластины не соприкасаютс  с жидким металлом. Поэтому эти поверхности не имеют прорезей.

Боковые прорези этих двух пластин закруглены у своих концов, чтобы избежать обра:зовани  зон резких перепадов.

Согласно второму методу защиты издели , к поверхности жаростойкого корпуса издели  приклеивают пластинки , изготовленные из менее плотного жаростойкого материала, чем материал основы, но обладающего таким же коэффициентом расширени .

На фиг. 1 такие пластины наложены на пластину 3. Они представлены позици ми 12 и разделены канавками 13 и 14.

Пластинки изготовлены из керамики такого же состава, что керамика, окружающа  насос, но значительно меньшей плотности и обладающие более высокими изолирующими свойствами, чем керамика корпуса насоса, а также более высоким сопротивлением к тепловым ударам, чем материал основы. Механические свойства этих пластинок ниже механических свойств керамики, поддерживающей их, но эти пластинки играют роль только тепловой защиты, поэтому они не нужда1ютс  в особых механических свойствах. Клей дл  этих пластинок изготавливаетс  путем тонкого измельчени  смеси волокон окиси алюмини  и кремни  и последуюkiero введени  неорганического и ке|эамического св зующего приобрета  вид пасты или жидкости. Однако такое св. зующее недостаточно стойко к.воздействию разъедающих расплавленных металлов.

Поэтому дл  защиты необходимо заполнить канавки, щели и сверлени  средством,непроницаемым дл  жидг кого металла, и легко сжимаемым дл  того, чтобы не противодействовать расширению внешнего, обработанного таким образом, сло  корпуса насоса. ,

На фиг. 2 изобрс1жена нижн   пластина 1 насоса, котора  обработана согласно третьему,методу, не позвол ющему уменьшить напр жение после теплового удара.

Две поверхности, которые соприкасаютс  расплавленным металлом,  вл ютс  теми же, что и в предьщущем случае (бокова  поверхность и основание , представленное на этот раз снизу пластины, поскольку она расположена в обычном своей положении). Радиальные сверлени  15 выполн ют соедин   их с центральным каналом 5. Затем эти сверлени  продлеваютс  до основани , наход щегос  в посто нном контакте с расплавленным металлом , посредством прорезей 16. Таким образом, прорези 16 оканчиваютс  радиальными сверлени ми, обеспечивающими защиту пластины от механических сил, возникающих при распространении тепла от основани  насоса вверх.

Бокова  защита пластины 1 выполнена как и прежде (фиг. 1) с вертикальными сверлени ми 17, параллельными оси насоса, выход щими наружу через прорези 18.

Эти сверлени  и прорези расположены в пластине 1 симметрично, каждое сверление параллельно оси лежит в

0

плоскости биссектрисы двухгранного

угла, образованного прорез ми 16. При расположении, когда кажда  прорезь заканчиваетс  цилиндрическим каналом, обеспечиваетс , такое распJ5 ределение внутренних напр жений, при котором растрескивание действительно становитс  маловеро тным.

Прорези и сверлени  также заполн ют веществом, непроницаемым по отношению к расплавленному металлу. Удобно использовать известную смесь волокон окиси алюмини  и кремни , изготовленную в виде ваты или войлока, которой осуществл ют

набивку этих прорезей и сверлений.

Така  набивка не смачиваетс  жидким металлом. Поэтому жидкий металл не проникает в прорези и не входит в соприкосновение с внутренним керамическим слоем, и таким образом обеспечивает полную защиту насоса.

Корпус насоса, выполненный с защитой , испытывалс  путем резкого погружени  в расплавленный алюминий на 60 мин, затем быстро извлекалс  5 и охлсовдалс  в воздушном потоке в течение 60 мин. Эта операци  повтор лась 50 раз, при этом не по вилось ни малейших изменений внешнего вила .керамического блока насоса.

Claims (1)

1. Изделие, преимущественно корпус насоса, подвергаемое повтор ющимс  тепловым ударам при неодно