RU2283355C2 - Вакуумная дуговая гарнисажная печь - Google Patents
Вакуумная дуговая гарнисажная печь Download PDFInfo
- Publication number
- RU2283355C2 RU2283355C2 RU2004124635/02A RU2004124635A RU2283355C2 RU 2283355 C2 RU2283355 C2 RU 2283355C2 RU 2004124635/02 A RU2004124635/02 A RU 2004124635/02A RU 2004124635 A RU2004124635 A RU 2004124635A RU 2283355 C2 RU2283355 C2 RU 2283355C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mold
- ingot
- water
- furnace
- cooled
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Furnace Details (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области специальной электрометаллургии, в частности к вакуумным дуговым гарнисажным печам, и может быть использовано для выплавки слитков тугоплавких и высокореакционных металлов и сплавов, преимущественно титановых. Печь содержит вакуумную водоохлаждаемую камеру, электрододержатель, расходуемый электрод-гарнисаж, водоохлаждаемый тигель и разборный кристаллизатор, состоящий из боковой цилиндрической втулки, поддона и подвески. При этом боковая поверхность кристаллизатора выполнена из двух разъемных плит с внутренними герметическими водоохлаждаемыми каналами, которые последовательно соединены между собой и посредством трубопроводов и арматуры подключены к системе внешнего водооборота, а на верхний торец кристаллизатора установлена воронка с закрепленными на ней стержнями, выполненными из материала, аналогичного выплавляемому сплаву, причем нижние концы стержней выполнены с проточками и расположены ниже верхнего торца формируемого слитка. Изобретение позволяет снизить общую массу системы слиток - кристаллизатор в 2 и более раза, изготавливать кристаллизатор со сложной объемной формой рабочей поверхности на стандартном оборудовании, снизить тепловые нагрузки, повысить его стойкость, ремонтопригодность. 6 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к области специальной электрометаллургии, в частности к вакуумным дуговым гарнисажным печам, и может быть использовано для выплавки слитков тугоплавких и высокореакционных металлов и сплавов, преимущественно титановых.
В отличии от печей ВДП (вакуумного дугового переплава), гарнисажная печь не требует другой печи или пресса для получения расходуемого электрода, поскольку новый электрод наряду со слитком получается в каждом плавильном цикле. В отличие от большинства электронно-лучевых печей в гарнисажной печи можно плавить сплавы со сравнительно летучими элементами (например, алюминием, хромом), а в отличии от плазменных дуговых - не требует использования большого количества нейтрального газа и позволяет удалить водород.
Известна вакуумная дуговая гарнисажная печь ДТВГ - 4ПФ (патент РФ №2194780, МПК С 22 В 22/21) - прототип.Гарнисажная плавильная печь состоит из вакуумной камеры, в которой находится тигель специальной формы. Вертикально перемещающийся электрододержатель проходит в крышку камеры через систему уплотнений. Расходуемый гарнисаж-электрод крепится к электрододержателю, а титановые отходы (и при необходимости титановая губка и/или легирующие) загружаются в тигель.
В качестве источника нагрева используется вакуумный электродуговой разряд большой мощности (вакуумная электрическая дуга). При подаче напряжения постоянного тока к электрододержателю и тиглю можно зажечь дугу между нижним концом расходуемого электрода и материалом, находящимся в тигле.
Когда весь электрод полностью оплавлен, электрододержатель быстро поднимают, а расплав сливают в кристаллизатор, размещенный в вакуумной камере. Остатки расплавленного металла затвердевают в тигле, образуя новый расходуемый гарнисаж-электрод.
Кристаллизатор печи представляет сборную конструкцию в форме стакана, состоящую из боковой цилиндрической втулки, снизу закрытую поддоном, а верхняя часть втулки соединена с подвеской, с помощью которой производят его загрузку и выгрузку. В работе на каждой печи используются два кристаллизатора: один - в печи на плавке, второй охлаждается на стенде.
После затвердевания раствора кристаллизатор вместе со слитком извлекают из печи и устанавливают на стенд, где они окончательно остывают. Масса кристаллизатора и сливаемого титана рассчитывается таким образом, чтобы выравнивание температуры в слитке и кристаллизаторе наступило при 600°С, в противном случае превышение данной температуры может создавать условия для интенсивного насыщения слитка кислородом, приводящего к его браку. Согласно полученных расчетов это достигается при соотношении массы слитого титана к массе кристаллизатора 1:7.
Недостатком известного изобретения является то, что вес технической системы слиток-кристаллизатор становится фактором, ограничивающим технологические возможности всей печи в целом.
Например: печь ДТВГ-4ПФИ1 проектировалась под выплавку цилиндрических слитков массой до 5 т, которые формируются в неохлаждаемом кристаллизаторе (масса слитка равна 5 тоннам, масса кристаллизатора 5×7=35 т, набор кристаллизатор + слиток + подвеска 35+5+2=42 т). Грузоподъемность крана, обслуживающего печь, равна 50 тонн. В этом случае возможный максимальный вес выплавляемого слитка не может превысить 50 т (масса кристаллизатора + слитка + подвеска 42+6+2=50 т). Кроме того, возникают потребности перейти на выплавку плоского пригодного к прокатке литого сляба, что приведет к неравномерному охлаждению системы слиток-кристаллизатор и, как следствие этого, потребуется увеличить массу кристаллизатора. Целью предлагаемого изобретения является:
- снижение общей массы системы слиток-кристаллизатор в 2 и более раз;
- повышение технологических возможностей печи за счет выплавки слитков с большей массой и различными геометрическими сечениями.
Техническим результатом, достигаемым при осуществлении изобретения,является:
- интенсификация процесса охлаждения слитка в кристаллизаторе;
- увеличение стойкости кристаллизатора;
- обеспечение технологичности конструкции изготовления кристаллизатора;
- повышение техники безопасности и удобства работ в процессе эксплуатации.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известной вакуумной дуговой гарнисажной печи, содержащей вакуумную водоохлаждаемую камеру, электрододержатель, расходуемый электрод-гарнисаж, водоохлаждаемый тигель и разборный кристаллизатор, состоящий из боковой цилиндрической втулки, поддона и подвески, боковая поверхность кристаллизатора выполнена из двух разъемных плит с внутренними герметическими водоохлаждаемыми каналами, которые последовательно соединены между собой и посредством трубопроводов и арматуры подключены к системе внешнего водооборота, при этом на верхний торец кристаллизатора установлена воронка с закрепленными на ней стержнями, выполненными из материала, аналогичного выплавляемому сплаву, причем нижние концы стержней выполнены с проточками и расположены ниже верхнего торца формируемого слитка.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами.
На фиг.1 изображена вакуумная дуговая гарнисажная печь в разрезе вдоль оси тигля, совпадающей с направлением разливки металла. На фиг.2 показан кристаллизатор с каналами охлаждения, подвеской и элементами крепления плит и поддона между собой. На фиг.3 - кристаллизатор в поперечном разрезе. На фиг.4 - фрагмент плиты кристаллизатора с ребром жесткости между двух параллельных каналов охлаждения.
Вакуумная гарнисажная печь состоит из вакуумной водоохлаждаемой камеры 1, электрододержателя 2 с механизмом перемещения (не показан), механизма крепления электрода-гарнисажа 3, водоохлаждаемого тигля 4 и кристаллизатора 5 с поддоном 6.
Работа печи осуществляется следующим образом. В тигель 4 укладывается шихта, а на электрододержатель 2 навешивается электрод-гарнисаж 3, полученный в процессе предыдущей плавки. В камеру печи помещается кристаллизатор 5 с поддоном 6, с помощью быстроразъемных соединений 7 и 8 кристаллизатор 5 соединяется с нагнетающей и сливной трубами системы водооборота.
На плавку открывается вентиль 9 кристаллизатора 5 (начинает охлаждаться водой с момента слива расплавленного металла) в течение охлаждения слитка и электрода-гарнисажа в вакууме или среде гелия, до момента разгрузки печи после плавки. Далее начинается выгрузка полученного в тигле электрода-гарнисажа 3.
Одновременно с заполнением печи воздухом перекрывается вентиль 9, прекращая подачу воды в кристаллизатор, а открытый вентиль 10 позволяет слить воду и выпустить пар из каналов кристаллизатора 5.
В таком состоянии быстроразъемные соединения 7 и 8 отсоединяются, а кристаллизатор 5 с поддоном и выплавленным слитком выгружаются из печи на стенд сборки и разборки.
На фиг.2 показан кристаллизатор на момент выгрузки и установки на стенд сборки и разборки кристаллизатора. Транспортировка кристаллизатора осуществляется краном с помощью подвески 11 и стропового устройства (на чертеже не показан).
На стенд кристаллизатор устанавливается вертикально, снимается подвеска 11, а кристаллизатор кантуется в горизонтальное положение. Разбираются клиновые прижимы 12, убирается поддон 6 и снимается плита 13, с плиты 14 снимается выплавленный слиток (на чертеже не показан). Производится контроль состояния плит и обратная сборка кристаллизатора на плавку.
На фиг.3 и 4 показаны конструктивные элементы кристаллизатора, с помощью которых происходит охлаждение и обеспечивается необходимая эксплуатационная надежность в работе.
Конструкция канала охлаждения 15 длинной стороной воспринимает тепловой поток от боковой поверхности слитка, а направление каналов 16 способствует отводу тепла от длинных сторон выплавленного слитка, формирующегося в полости 17.
На фиг.4 показан тепловой поток от тела слитка и линии равных температур нагрева плиты. Металл плиты между двумя каналами выполняет роль продольного ребра жесткости 18, компенсатор 19 тепловых расширений снижает напряжения в теле плиты в поперечном направлении, что уменьшает остаточные деформации и сохраняет геометрические параметры плиты.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами.
На фиг.5 показан кристаллизатор с залитым в него слитком, в тело которого вморожены стержни, слиток после охлаждения и усадки висит с их помощью на сливной воронке.
На фиг.6 кристаллизатор выдвинут в зону выгрузки сливной воронки с подвешенным на ней слитком.
Использование вмороженных стержней позволяет производить выгрузку полученного слитка непосредственно из кристаллизатора, который из печи не извлекается.
Работа печи в данном случае производиться следующим способом: на кристаллизатор 5 устанавливается воронка 20 со стержнями 21 и кристаллизатор передвигается в зону слива металла.
Тигель 4 и кристаллизатор 5 постоянно находятся подключенными к водообороту и манипулировать вентилями и быстроразъемными соединениями нет необходимости. Далее печь закрывается и вакуумируется, после проведения плавки и охлаждения печь заполняется воздухом и производится разгрузка.
Кристаллизатор с помощью подвески 11 устанавливается в зону выгрузки воронки с выплавленным слитком. Затем краном за воронку слиток извлекается из кристаллизатора и транспортируется на разгрузочную площадку, где воронка отсоединяется. Извлечение слитка гарантируется литьевыми уклонами и температурной деформацией слитка.
В случае аварийной выгрузки слитка, застрявшего в кристаллизаторе, необходимо перекрыть вентили водооборота, отсоединить быстроразъемные соединения и выгрузить из печи кристаллизатор в сборе со слитком, воронкой, поддоном и подвеской, разборка кристаллизатора производится на стенде.
Пример конкретного выполнения конструкции без вмораживания стержней. Изготовлен водоохлаждаемый разборный кристаллизатор для выплавки плоского слитка массой 6 т. Инструмент выполнен из малоуглеродистой стали Ст3, масса кристаллизатора 17,54 т. С наружной стороны боковых плит были выфрезерованы пазы, в которых сформированы охлаждающие каналы. Плотность расположения ветвей канала на единицу площади, расстояние охлаждаемой поверхности от рабочей поверхности, геометрическая форма сечения канала и скорость потока воды определены численным методом конечных элементов. Достоверность данной методики расчетов подтверждается совпадением расчетных значений температур и выполненными опытными плавками. Расчетная стойкость инструмента ~ 500 плавок. Температура на поверхности слитка после его извлечения не превышала 280°С. Масса системы слиток-кристаллизатор составила около 25,5 т.
Предлагаемая конструкция позволяет изготовлять плавильный инструмент (кристаллизатор) массой в два и более раз меньше массы прототипа, со сложной объемной формой рабочей поверхности на стандартном оборудовании, снизить тепловые нагрузки, повысить его стойкость, ремонтопригодность и удобства в работе. Использовать в рабочем процессе один кристаллизатор вместо двух.
Claims (1)
- Вакуумная дуговая гарнисажная печь, содержащая вакуумную водоохлаждаемую камеру, электрододержатель, расходуемый электрод-гарнисаж, водоохлаждаемый тигель и разборный кристаллизатор, состоящий из боковой цилиндрической втулки, поддона и подвески, отличающаяся тем, что боковая поверхность кристаллизатора выполнена из двух разъемных плит с внутренними герметическими водоохлаждаемыми каналами, которые последовательно соединены между собой и посредством трубопроводов и арматуры подключены к системе внешнего водооборота, при этом на верхний торец кристаллизатора установлена воронка с закрепленными на ней стержнями, выполненными из материала, аналогичного выплавляемому сплаву, причем нижние концы стержней выполнены с проточками и расположены ниже верхнего торца формируемого слитка.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004124635/02A RU2283355C2 (ru) | 2004-08-12 | 2004-08-12 | Вакуумная дуговая гарнисажная печь |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004124635/02A RU2283355C2 (ru) | 2004-08-12 | 2004-08-12 | Вакуумная дуговая гарнисажная печь |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2004124635A RU2004124635A (ru) | 2006-02-10 |
RU2283355C2 true RU2283355C2 (ru) | 2006-09-10 |
Family
ID=36049415
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004124635/02A RU2283355C2 (ru) | 2004-08-12 | 2004-08-12 | Вакуумная дуговая гарнисажная печь |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2283355C2 (ru) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2451758C1 (ru) * | 2010-11-09 | 2012-05-27 | Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | Вакуумная дуговая гарнисажная печь |
RU2496890C1 (ru) * | 2012-05-22 | 2013-10-27 | Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | Вакуумная дуговая гарнисажная печь |
RU2740343C1 (ru) * | 2020-01-21 | 2021-01-13 | Публичное Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | Плавильный тигель вакуумной дуговой гарнисажной печи и способ гарнисажной плавки |
RU207854U1 (ru) * | 2021-03-24 | 2021-11-22 | Публичное Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | Вакуумная дуговая гарнисажная печь |
RU218786U1 (ru) * | 2022-10-04 | 2023-06-13 | Публичное Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | Вакуумная дуговая гарнисажная печь |
-
2004
- 2004-08-12 RU RU2004124635/02A patent/RU2283355C2/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Электрошлаковые печи /Под ред. акад. Б.Е. ПАТОНА. Киев: Наукова Думка, 1976, с.95 рис.97, с.9б рис.98, с.102 рис.115. * |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2451758C1 (ru) * | 2010-11-09 | 2012-05-27 | Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | Вакуумная дуговая гарнисажная печь |
RU2496890C1 (ru) * | 2012-05-22 | 2013-10-27 | Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | Вакуумная дуговая гарнисажная печь |
RU2740343C1 (ru) * | 2020-01-21 | 2021-01-13 | Публичное Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | Плавильный тигель вакуумной дуговой гарнисажной печи и способ гарнисажной плавки |
RU207854U1 (ru) * | 2021-03-24 | 2021-11-22 | Публичное Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | Вакуумная дуговая гарнисажная печь |
RU218786U1 (ru) * | 2022-10-04 | 2023-06-13 | Публичное Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | Вакуумная дуговая гарнисажная печь |
RU221449U1 (ru) * | 2023-08-29 | 2023-11-07 | Публичное Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | Устройство для подачи расплава в кристаллизатор гарнисажной печи |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2004124635A (ru) | 2006-02-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR20090054916A (ko) | 고 반응성 티타늄 금속을 원심분리적으로 주조하는 방법 | |
US6561259B2 (en) | Method of melting titanium and other metals and alloys by plasma arc or electron beam | |
KR20090054921A (ko) | 고 반응성 티타늄 금속을 원심 주조하는 시스템 | |
MX2007007891A (es) | Canal de alimentacion para el vaciado de cobre fundido. | |
US3735010A (en) | Skull-melting crucible | |
CN101528384A (zh) | 用于在连续铸造熔炉中控制温度的方法和装置 | |
RU2283355C2 (ru) | Вакуумная дуговая гарнисажная печь | |
RU2451758C1 (ru) | Вакуумная дуговая гарнисажная печь | |
KR20010101877A (ko) | 냉각 요소 제조용 주조 몰드 및 그 몰드에서 제조되는냉각 요소 | |
JPH0225701B2 (ru) | ||
US9156081B2 (en) | Mold for continuous casting of titanium or titanium alloy ingot, and continuous casting device provided with same | |
Beall et al. | Production of Titanium Castings | |
CN109883206B (zh) | 一种真空自耗炉熔炼高速冷却装置 | |
JPS62130755A (ja) | 電子ビ−ム溶解法による連続鋳造法 | |
RU2194780C1 (ru) | Вакуумная дуговая гарнисажная печь | |
RU2661322C2 (ru) | Способ изготовления биметаллического электрода путем электрошлаковой наплавки | |
JPH08334483A (ja) | 凝固シミュレーション装置およびその方法 | |
CN109382488A (zh) | 铜硅铝合金真空铸锭控制缩孔位置的装置 | |
RU2231725C2 (ru) | Холодный под плавильной печи | |
CN109128103A (zh) | 一种电渣熔铸法制备复合轧辊/复合钢锭的装置及方法 | |
RU2319578C1 (ru) | Способ получения малогабаритных отливок из высокоактивных металлов и сплавов и установка для его осуществления | |
RU2377325C2 (ru) | Ванна-кристаллизатор установки для получения ферротитана путем электродугового плавления рутила под слоем защитного флюса | |
CN109261913B (zh) | 一种改善真空感应炉铸锭凝固质量的方法 | |
RU2496890C1 (ru) | Вакуумная дуговая гарнисажная печь | |
RU2319752C2 (ru) | Способ индукционной плавки литья металлов и устройство для его осуществления |