RU1589636C - Vacuum gas-discharged furnace - Google Patents

Abstract

FIELD: special electric metallurgy. SUBSTANCE: furnace has vacuum chamber , mould cooled by water, plasma generators with hot hollow cathodes, consumable electrode which is disposed horizontally and provided with mechanisms for its advance and rotation. Mechanisms for displacement of electrode are reversible. When turning furnace on by means of plasma generator which is disposed in align with consumable electrode just opposite to its end, remelting of electrode is carried out. Plasma generators and heat the surface of bath of ingot . Reciprocal motion of electrode and its reversible rotation provide uniform dropping of metal to be melted along the total surface of bath filled with liquid metal. Shape of the mould may differ: rectangular, oval or round. EFFECT: improved quality of ingots; improved structure of ingots. 2 dwg

Description

Изобретение относится к спецэлектрометаллургии, а именно к устройствам вакуум-плазменного переплава металлов и сплавов. The invention relates to special electrometallurgy, and in particular to devices for vacuum-plasma remelting of metals and alloys.

Целью изобретения является повышение качества получаемого слитка. The aim of the invention is to improve the quality of the obtained ingot.

На фиг. 1 показана вакуумная газоразрядная печь, разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1. In FIG. 1 shows a vacuum gas discharge furnace, section; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1.

Печь содержит вакуумную камеру 1 со средствами откачки газов (на чертеже не показаны водоохлаждаемый кристаллизатор 2, плазмотроны 3-5 с горячими полыми катодами 6-8, горизонтально установленный расходуемый электрод 9, механизмы подачи 10 расходуемого электрода и его вращения 11. Механизмы подачи 10 и вращения 11 электрода 9 выполнены реверсивными. Плазмотрон 3 расположен напротив оплавляемого конца электрода 9 соосно с ним. Продольные оси плазмотронов 4 и 5 лежат в плоскости, перпендикулярной оси электрода 9, и пересекают продольную ось кристаллизатора на уровне его торца, Источник электропитания 12 подключен к электроду 9 и плазмоторону 3. Другие источники электропитания 13 и 14 подключены к кристаллизатору 2 и соответственно к плазмотронам 4 и 5. Плазмотроны 3-5, электрод 9 и кристаллизатор 2 электрически изолированы от камеры 1 с помощью изоляторов 15. The furnace contains a vacuum chamber 1 with gas evacuation means (a water-cooled crystallizer 2, plasmatrons 3-5 with hot hollow cathodes 6-8, a horizontally mounted consumable electrode 9, feeding mechanisms 10 of a sacrificial electrode and its rotation 11, feeding mechanisms 10 and the rotations 11 of the electrode 9 are reversible.The plasma torch 3 is located opposite the melted end of the electrode 9. It is aligned with the longitudinal axes of the plasma torches 4 and 5 in a plane perpendicular to the axis of the electrode 9 and intersects the longitudinal axis of the crystal at the level of its end face, Power supply 12 is connected to electrode 9 and plasmatron 3. Other power supplies 13 and 14 are connected to crystallizer 2 and, respectively, to plasma torches 4 and 5. Plasma torches 3-5, electrode 9 and crystallizer 2 are electrically isolated from chamber 1 using insulators 15.

Вакуумная газоразрядная печь работает следующим образом. Vacuum discharge furnace operates as follows.

В камере 1 с помощью средств откачки создается вакуумное разрежение. В полости катодов 6-8 подается плазмообразующий газ, например аргон, включаются источники электропитания 12-14 и известным способом, например пробоем разрядного промежутка, зажигаются разряды плазмотронов 3-5. Включается механизм 10 подачи электрода 9, и электрод 9 подается в зону расплавления. Плазмотрон 3 осуществляет его оплавление, а плазмотроны 4 и 5 обогревают поверхность ванны 16 жидкого металла в кристаллизаторе 2. Происходит наплавление слитка 17. Подается электрод 9 так, чтобы обеспечивалось его равномерное перемещение вперед - назад, причем оплавляемый конец электрода 9 перемещается в промежутке между зонами каплепадения 18 и 19. При этом падение капель расплавленного металла происходит по всему пути движения конца электрода 9 от положения 18 до положения 19, что позволяет повысить равномерность глубины ванны 16 за счет вариации области каплепадения. Область каплепадения дополнительно расширяется за счет реверсивного вращения электрода 9 по часовой и против часовой стрелки. При вращении электрода 9 по часовой стрелке с наибольшей скоростью каплепадение происходит в зоне 20, а в случае вращения в противоположном направлении - в области 21. In the chamber 1 by means of pumping means creates a vacuum vacuum. In the cavity of the cathodes 6-8, a plasma-forming gas, for example argon, is supplied, power sources 12-14 are turned on and in a known manner, for example, by breakdown of the discharge gap, plasmatron discharges 3-5 are ignited. The feed mechanism 10 of the electrode 9 is turned on, and the electrode 9 is fed into the melting zone. The plasma torch 3 melts it, and the plasma torches 4 and 5 heat the surface of the molten metal bath 16 in the crystallizer 2. The ingot 17 is fused. The electrode 9 is fed so that it moves uniformly forward and backward, and the melted end of the electrode 9 moves between the zones drop drops 18 and 19. In this case, the droplets of molten metal fall along the entire path of the end of the electrode 9 from position 18 to position 19, which makes it possible to increase the uniformity of the depth of the bath 16 due to variations and dropping the field. The dropping area further expands due to the reverse rotation of the electrode 9 clockwise and counterclockwise. When the electrode 9 is rotated clockwise with the highest speed, dropping occurs in zone 20, and in the case of rotation in the opposite direction, in region 21.

Вариации скорости и направления линейной подачи электрода 9, а также его вращения позволяют обеспечить падение капель переплавляемого металла практически по всей поверхности ванны 16 жидкого металла, в том числе и в зоне, непосредственно прилегающей к стенкам кристаллизатора, обогрев которой обычно вызывает затруднения. При этом форма кристаллизатора 2 может быть прямоугольной, овальной, круглой или иной. Variations in the speed and direction of the linear supply of the electrode 9, as well as its rotation, allow droplets of remelted metal to fall over almost the entire surface of the molten metal bath 16, including in the area directly adjacent to the walls of the mold, the heating of which usually causes difficulties. Moreover, the shape of the mold 2 may be rectangular, oval, round or otherwise.

Соосная установка плазмотрона 3 и электрода 9 позволяет производить оплавление его торца в оптимальном режиме с постоянной скоростью независимо от положения электрода при его перемещении, так как мощность плазмотрона 3 с горячим полым катодом 6, передаваемая электроду 9, незначительно изменяется при вариации длины разрядного промежутка, что обусловлено высокой 20-50 эВ энергией направленного движения электродов, покидающих катодную полость. The coaxial installation of the plasma torch 3 and electrode 9 allows the end face to be reflowed in the optimal mode at a constant speed regardless of the position of the electrode when it is moving, since the power of the plasma torch 3 with a hot hollow cathode 6 transmitted to the electrode 9 varies slightly with variation in the length of the discharge gap, which due to the high 20-50 eV energy of the directed movement of the electrodes leaving the cathode cavity.

Выполнение механизмов подачи и вращения расходуемого электрода реверсивными позволяет обеспечить равномерность поступления жидкого металла по всей площади жидкометаллической ванны в кристаллизаторе, что дает возможность улучшить структуру получаемого слитка и повысить его качество. The implementation of the mechanisms of supply and rotation of the consumable electrode reversible allows for uniform flow of liquid metal over the entire area of the liquid metal bath in the mold, which makes it possible to improve the structure of the obtained ingot and increase its quality.

Claims (1)

ВАКУУМНАЯ ГАЗОРАЗРЯДНАЯ ПЕЧЬ, содержащая кристаллизатор, расходуемый электрод, установленный горизонтально, механизмы подачи и осевого вращения электрода, плазмотроны с источниками электропитания, причем один плазмотрон расположен напротив оплавляемого конца электрода соосно с ним, а продольные оси остальных плазмотронов лежат в плоскости, перпендикулярной оси электрода, и пересекают продольную ось кристаллизатора на уровне его торца, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества получаемого слитка, механизмы подачи и осевого вращения электрода выполнены реверсивными. A VACUUM DISCHARGE FURNACE containing a crystallizer, a consumable electrode mounted horizontally, electrode feed and axial rotation mechanisms, plasma torches with power sources, one plasma torch located opposite the fused electrode end, coaxial with it, and the longitudinal axes of the remaining plasma torches lying in a plane perpendicular to the axis of the electrode, and cross the longitudinal axis of the mold at the level of its end, characterized in that, in order to improve the quality of the obtained ingot, the feed mechanisms and axial time The electrode positions are reversible.

Images