ПЛАВИЛЬНАЯ ПЕЧЬ С ОДНОВРЕМЕННО ВРАЩАЮЩЕЙСЯ И ПЕРЕМЕЩАЕМОЙ ШТАНГОЙ ЭЛЕКТРОДА Российский патент 2021 года по МПК F27B3/08 

Область применения

Настоящее изобретение относится к плавильной печи, в частности, для получения металлических сплавов и сплавов цветных металлов путем расплавления компонентов сплава, содержащей тигель, токопроводящую штангу электрода с размещенным на ней расходуемым электродом, и систему энергоснабжения, которая выполнена с возможностью снабжения указанного электрода током через токопроводящую штангу электрода.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Плавильные печи используются для получения металлических сплавов путем расплавления компонентов сплавов и, при необходимости, добавок. Плавильные печи известны в различных вариантах выполнения. Они используются как при переплавке металла посредством электрической дуги в вакууме, так и при так называемом методе электрошлаковой переплавки. Процесс плавления происходит благодаря тому, что электрод погружается в расплав и снабжается так называемым плавильным током. Расплав выполняет роль электрического сопротивления, в результате чего этот расплав нагревается плавильным током.

Плавильная печь обычно имеет тигель, который может быть холодным или с огнеупорной футеровкой, крышку печи, которая закрывает тигель, и штангу электрода, которая через вакуумноплотный и/или газоплотный ввод в крышке печи проходит в тигель. Штанга электрода, которая несет на себе электрод, подключена к источнику тока большой силы.

Поскольку такой электрод расходуется раз за разом - при этом говорят о «расходуемом электроде», - то этот электрод во время работы должен регулироваться. Для того, чтобы можно было регулировать токопроводящую штангу с размещенным на ней электродом, такая установка обычно имеет регулируемую по высоте электродную каретку или приводную систему для фиксации и перемещения токопроводящей штанги электрода.

Плавильные печи вышеописанного рода известны, например, из публикаций DE 4207967 A1, DE 10156966 A1, WO 2013/117529 A1 и WO 2014/177129 A2.

Во время протекающего процесса необходимо контролировать электрод и точно регулировать скорость оплавления, например, для поддержания стабильной электрической дуги. Однако, не только глубина опускания электрода в тигель оказывает влияние на процесс расплавления, но и форма оплавления, т.е. геометрическая форма и положение острия электрода.

Раскрытие сущности изобретения

Задача изобретения заключается в том, чтобы предложить усовершенствованную плавильную печь, в частности, для получения металлических сплавов и сплавов цветных металлов путем расплавления компонентов сплавов.

Эта задача решается посредством плавильной печи с признаками независимого пункта 1 формулы изобретения. Предпочтительные модификации раскрыты в зависимых пунктах формулы, в последующем раскрытии изобретения, а также в описании предпочтительных примеров выполнения.

Плавильная печь представляет собой установку, предназначенную для получения металлических сплавов и сплавов цветных металлов посредством электрического переплава электрода, при необходимости в вакууме. Плавильная печь выполнена, например, как: установка для электрошлакового переплава (ESU - ЭШП) в присутствии защитного газа или в атмосфере со стационарной плавильной печью с неподвижным тиглем (кристаллизатором) и/или с подвижным тиглем; установка для переплава под давлением или защитным газом (DESU - ДЭШП) в атмосфере различных защитных газов или технологических газов с неподвижным тиглем и/или с подвижным тиглем; установка для скоростного электрошлакового переплава (ESSU) с неподвижным тиглем и/или с подвижным тиглем для непрерывного получения отлитых или плавленых стержней; вакуумная электродуговая печь (LBV - ВДП); комбинированная установка из указанных конструктивных форм, в частности, для установки электрошлакового переплава с неподвижным тиглем и/или с подвижным тиглем, а также для «электроннолучевой печи» (EB). При этом следует указать, что термин «плавильная печь» охватывает не только «печь» или тигель в узком смысле, но обозначает и установку для плавления металла в целом.

Плавильная печь, согласно изобретению, имеет тигель, предпочтительно холодный или с огнеупорной футеровкой. Этот тигель, выполнен, по существу, как замкнутый со стороны дна полый цилиндрический сосуд, и предназначен для расплавления компонентов сплавов, добавок и подобного. Плавильная печь имеет также токопроводящую штангу электрода с размещенным на ней расходуемым электродом и систему энергоснабжения, которая выполнена с возможностью снабжать током указанный электрод через указанную токопроводящую штангу электрода, так что энергия расплавления может подаваться в расплав металла в тигле, который называется также ванной расплавленного металла, зумпфом или остатком жидкого металла, например, между электродом и расплавом металла может зажигаться электрическая дуга. Указанная токопроводящая штанга электрода в процессе плавления может вращаться вокруг собственной оси и перемещаться вдоль собственной оси.

Указанная возможность вращения и перемещения токопроводящей штанги электрода в процессе плавления делают возможным точное отслеживание и юстировку электрода, благодаря чему повышается стабильность процесса плавления. Указанная возможность перемещения предусмотрена при этом, в частности, вдоль аксиального направления токопроводящей штанги электрода, т.е. обычно в направлении силы тяжести. В частности, неравномерное оплавление острия электрода может быть скомпенсировано за счет комбинирования поворота и подъема/опускания электрода.

Возможность перемещения токопроводящей штанги электрода делает возможным предпочтительно осциллирующее движение, чтобы эта токопроводящая штанга электрода могла осциллирующим образом следовать соответственно расходу электрода. За счет осциллирования электрода острие этого электрода в жидком шлаке постоянно удерживается в определенной области, в частности, расстояние между острием электрода в жидком шлаке и его поверхностью поддерживается постоянным.

Предпочтительно токопроводящая штанга электрода закреплена через монтажное гнездо электрода в электродной каретке, которая удерживается на колонне печи и направляется для возможного перемещения. Эта колонна печи, по существу, как часть рамы плавильной печи, делает возможным модульное размещение и направление перемещаемых компонентов этой плавильной печи.

Предпочтительно электродная каретка может перемещаться с помощью шпиндельного привода или гидравлического цилиндра, причем этот шпиндельный привод особенно предпочтительно закреплен на электродной каретке и имеет одну или несколько приводимых от двигателя, например, от электродвигателя шпиндельных гаек, которые взаимодействуют со шпинделем, проходящим, по существу, параллельно колонне печи. Тем самым, возможность вертикального перемещения электрода конструктивно обеспечивается простым и надежным образом, а также реализуется по модульному принципу.

Предпочтительно плавильная печь имеет приводимый от двигателя, например, от электродвигателя поворотный механизм для вращения токопроводящей штанги электрода вокруг ее оси, причем этот поворотный механизм предпочтительно помещен на монтажном гнезде электрода. Таким образом возможность вращения электрода может быть реализована конструктивно простым и надежным, а также модульным образом. К тому же гарантируется одновременное вращение и перемещение электрода в процессе плавления.

Предпочтительно токопроводящая штанга электрода через токосъемник электрически соединена с системой энергоснабжения, причем этот токосъемник имеет одно или несколько контактных приспособлений, предназначенных для того, чтобы передавать предоставляемый системой энергоснабжения ток на токопроводящую штангу электрода. При этом токосъемник может быть сконструирован совместимым с различными форматами токопроводящей штанги электрода. Указанный токосъемник может иметь проходы для приема электролиний и/или для защиты от повреждений и загрязнений. Токосъемник обеспечивает надежное подключение электрода к системе энергоснабжения, также во время возможного поворота и/или возможного перемещения токопроводящей штанги электрода. Этот токосъемник может быть отдельным компонентом или, например, также частью токопроводящей штанги электрода.

Контактное приспособление (аналогично несколько контактных приспособлений) может быть сконструировано различным образом, к тому же состоять из различных проводящих и не проводящих материалов, лишь бы они обеспечивали надежное контактирование с вращающейся и перемещаемой токопроводящей штангой электрода. Так, контактное приспособление может иметь выемку, которая находится в электрическом контакте с токопроводящей штангой электрода и содержит проводящую жидкость, предпочтительно жидкий галлий, в который погружен выход тока, электрически соединенный с системой энергоснабжения. Альтернативно или дополнительно контактное приспособление может содержать одну или несколько щеток, предпочтительно из графитсодержащего и/или медьсодержащего материала, которые находятся во фрикционном контакте с токопроводящей штангой электрода. Альтернативно или дополнительно контактное приспособление может содержать по меньшей мере один оболочечный элемент, предпочтительно из графитсодержащего и/или медьсодержащего материала, находящийся во фрикционном контакте с токопроводящей штангой электрода. Этот оболочечный элемент может быть выполнен в виде кольца или сегмента кольца.

Предпочтительно плавильная печь имеет перемещаемую крышку печи, предназначенную для закрывания тигля, причем токопроводящая штанга электрода и/или электрод через предпочтительно вакуумплотный и газоплотный ввод в крышке печи погружена в тигель. Предпочтительно эта крышка печи является совместимой с тиглями различных размеров. Указанный ввод в крышке печи несмотря на свою предпочтительно вакуумную и газовую герметичность позволяет вертикальное движение токопроводящей штанги электрода относительно тигля. Крышка печи согласно одному предпочтительному варианту выполнения с помощью каретки для крышки помещена на колонну печи и направляется посредством колонны. Перемещение крышки печи по высоте может осуществляться, например, посредством шпиндельного привода. Предпочтительно, однако, крышка печи вместо этого с помощью гидравлического цилиндра или шпиндельного привода помещена на электродную каретку, благодаря чему относительное расстояние между ними может регулироваться с помощью гидравлики.

Предпочтительно тигель через печную площадку закреплен на подвижной платформе, которая удерживается на колонне печи и направляется для возможного перемещения. Так, тигель может быть модульным образом размещен на колонне печи.

Предпочтительно подвижная платформа может перемещаться с помощью шпиндельного привода подвижной платформы, причем этот шпиндельный привод платформы предпочтительно закреплен на подвижной платформе и имеет одну или несколько приводных шпиндельных гаек, которые взаимодействуют со шпинделем подвижной платформы, проходящим, по существу, параллельно колонне печи. Таким образом, возможность вертикального перемещения тигля может быть реализована конструктивно простым и надежным, а также модульным образом.

Предпочтительно плавильная печь имеет одну или несколько взвешивающих ячеек, которые представляют собой измерительные элементы для определения веса электрода и/или расплавленного (переплавленного) слитка, соответственно, ванны расплавленного металла в тигле. Предпочтительно взвешивающие ячейки установлены под днищем тигля и/или на электродной каретке, и/или на подвижной платформе, особенно предпочтительно под плавильным тиглем. Обычно взвешивающие ячейки устанавливаются на головной части тигля с соответствующими базовыми пластинами. В этом случае получаемые измеренные значения веса могут искажаться вследствие режима вращения электрода. Встраивание взвешивающих ячеек под днищем тигля, а при необходимости - альтернативно или дополнительно - на электродной каретке и/или на подвижной платформе может повысить точность измерений в плавильной печи с вращающимся электродом.

Хотя данное изобретение особенно предпочтительно для использования в области получения металлических сплавов, оно может использоваться и в других областях, в частности, когда используется расходуемый электрод путем электрического зажигания и поддержания электрической дуги между электродом и расплавом. Специально следует упомянуть электрохимическое плавление алюминия, кремния и карбида кальция. Далее, данное изобретение пригодно для изготовления металлического порошка для 3D-принтера.

Другие преимущества и признаки настоящего изобретения раскрыты в последующем описании предпочтительных примеров выполнения. Раскрытые признаки могут использоваться по отдельности или в комбинации с одним или несколькими вышеописанными признаками, если эти признаки не противоречат друг другу. При этом дальнейшее описание предпочтительных примеров выполнения дано с отсылкой на прилагаемые чертежи.

Краткое описание чертежей

На Фиг. 1 показана плавильная печь с тиглем и вращающейся и перемещаемой токопроводящей штангой электрода.

На Фиг. 2a-Фиг. 2c показаны примеры вариантов выполнения контактных приспособлений для токопроводящего соединения вращающейся и перемещаемой токопроводящей штанги электрода с системой энергоснабжения.

На Фиг. 3a и Фиг. 3b показаны формы острия электрода и находящегося под ним остатка жидкого металла.

Подробное описание предпочтительных примеров осуществления

Ниже предпочтительные примеры осуществления изобретения описываются с привлечением чертежей. При этом одинаковые, подобные или одинаково действующие элементы на фигурах снабжены идентичными ссылочными позициями, и, чтобы избежать дублирования, частично опущены повторные описания этих элементов.

На Фиг. 1 показана плавильная печь 1, служащая для изготовления металлических сплавов посредством электрической переплавки электрода, при необходимости в вакууме. Плавильная печь 1 выполнена, например, как: установка для электрошлакового переплава (ESU) с неподвижным тиглем (кристаллизатором) и/или с подвижным тиглем; установка для переплава под давлением или защитным газом (DESU) с неподвижным тиглем и/или с подвижным тиглем; установка для скоростного электрошлакового переплава (ESSU) с неподвижным тиглем и/или с подвижным тиглем для непрерывного получения отлитых или плавленых стержней; вакуумная электродуговая печь (LBV); комбинированная установка из названных конструктивных форм, в частности, для ЭШП-установок с неподвижным тиглем и/или с подвижным тиглем, а также «электроннолучевой печи» (EB).

Плавильная печь 1 имеет тигель 10, который выполнен предпочтительно холодным или с огнеупорной футеровкой. Тигель 10 представляет собой замкнутый со стороны дна полый цилиндрический сосуд, предназначенный для расплавления компонентов сплавов, добавок и подобного. Плавильная печь 1 имеет также крышку 20 печи, предназначенную для закрывания тигля 10. Предпочтительно эта крышка 20 печи является совместимой с различными габаритами тиглей. Кроме того, крышка 20 печи предпочтительно имеет охлаждение, например, водяное охлаждение.

Над крышкой 20 печи предусмотрена регулируемая по высоте электродная каретка 30 для фиксации, установки с возможностью поворота, вращения и перемещения токопроводящей штанги 40 электрода. Для этой цели электродная каретка 30 имеет монтажное гнездо 31 электрода, в котором токопроводящая штанга 40 электрода удерживается с возможностью поворота. Электродная каретка 30 может также иметь поворотный механизм 32 для вращения, соответственно, поворота токопроводящей штанги 40 электрода вокруг ее оси. Этот поворотный механизм 32 может быть, например, помещен в монтажное гнездо 31 электрода или интегрирован с ним, так что гарантируется перемещение по высоте электродной каретки 30 вместе с токопроводящей штангой 40 электрода при одновременном вращении токопроводящей штанги 40 электрода.

Токопроводящая штанга 40 электрода несет на себе и, соответственно, удерживает расходуемый электрод 41, который называется также «плавящимся электродом».

При насаженной крышке 20 печи и в смонтированном состоянии электродной каретки 30 и токопроводящей штанги 40 электрода эта токопроводящая штанга 40 электрода и/или электрод 41 через вакуумплотный и газоплотный ввод 21 в крышке 20 печи опускается в тигель 10. Энергия расплавления внутри тигля 10 создается, например, посредством электрической дуги, которая горит между острием электрода 41 и поверхностью ванны S расплавленного металла (называемой также зумпфом или остатком жидкого металла). Для поддержания стабильной электрической дуги необходимо удерживать постоянным расстояние между острием электрода и поверхностью ванны S расплавленного металла в определенных пределах.

Для подачи тока, используемого для плавления, к электроду 41 последний посредством электролиний 51 соединен с системой 50 энергоснабжения, которая предпочтительно представляет собой источник тока большой силы. Электролинии 51 могут быть реализованы посредством токоведущих шин 52, которые соединены с гибкими токопроводящими ленточными проводами или силовыми кабелями 53, только посредством гибких силовых кабелей 53 или иным образом, чтобы несмотря на перемещаемость электродной каретки 30 обеспечивать надежное энергоснабжение. Эти электролинии 51 соединены с контактными приспособлениями 43 токосъемника 42. Этот токосъемник 42 является частью токопроводящей штанги 40 электрода или соединен с ней, чтобы передавать ток, предоставляемый системой 50 энергоснабжения, через контактные приспособления 43 во вращающуюся и перемещаемую токопроводящую штангу 40 электрода. Токосъемник 42 при этом может быть сконструирован совместимым с различными форматами токоподводящих штанг 40 электрода. Указанный токосъемник 42 может иметь вводы для приема электролиний 51 и/или для защиты от повреждений и от загрязнений. Токосъемник 42, через который осуществляется передача тока в токопроводящую штангу 40 электрода, предпочтительно охлаждается водой или воздухом.

Согласно варианту выполнения по Фиг. 1 между токопроводящей штангой 40 электрода и концом 45 электрода предусмотрена муфта 44, благодаря чему создается электрическая цепь для энергоснабжения электрода 41 и обеспечивается фиксация электрода 41, так что между электродом 41 и расплавом может зажигаться электрическая дуга в тигле 10 и, соответственно, энергия расплавления может вводиться в расплав, и дуга посредством регулируемой по высоте электродной каретки 30 может в течение всего времени плавления постоянно поддерживаться в вакууме, защитном газе или в атмосфере.

В установках, которые эксплуатируются под вакуумом, например, в печах типов LBV или EB, энергия расплавления создается посредством электрической дуги, которая горит между острием электрода 41 и поверхностью ванны S расплавленного металла в тигле 10. Для поддержания стабильной электрической дуги расстояние между острием электрода и поверхностью ванны S расплавленного металла должно поддерживаться постоянным. Это происходит с помощью не представленной здесь системы регулирования, которое может осуществляться, например, с использованием ЭВМ и в соответствии с алгоритмом. В установках, которые эксплуатируются в присутствии защитного газа или атмосферы, например, в установках ЭШП или ЭШП в присутствии защитного газа, энергия расплавления создается за счет преобразования электрической энергии сопротивлением шлака в джоулево тепло.

Для продвижения, юстировки и осцилляции токопроводящей штанги электрода 30 плавильная печь 1 имеет вышеупомянутую регулируемую по высоте электродную каретку 30 для удерживания токопроводящей штанги 40 электрода. Возможность перемещения токопроводящей штанги электрода 30 предусмотрена при этом вдоль аксиального направления токопроводящей штанги 40 электрода, т.е. в направлении вверх-вниз по Фиг. 1. Токопроводящая штанга 40 электрода продвигается соответственно расходу электрода предпочтительно осциллирующим образом. Благодаря осцилляции электрода 41 острие электрода в жидком шлаке постоянно удерживается в определенной области, в частности, расстояние между острием электрода в жидком шлаке и поверхностью жидкого шлака удерживается постоянным. Указанная возможность перемещения реализуется предпочтительно с помощью шпиндельного привода 33, который является частью электродной каретки 30 или жестко соединен с ней. Шпиндельный привод 33 взаимодействует со шпинделем 61 рамы 60, которая несет на себе компоненты плавильной печи 1, в частности, электродную каретку 30, крышку 20 печи, а также тигель 10. Например, шпиндельный привод 33 может содержать одну или несколько приводных шпиндельных гаек, которые взаимодействуют с резьбой шпинделя 61, чтобы путем вращения шпиндельных гаек переставлять по высоте электродную каретку 30.

Контактные приспособления 43 могут быть сконструированы различным образом, к тому же из различных проводящих и не проводящих материалов, пока они гарантируют надежное контактирование с поворачиваемой токопроводящей штангой 40 электрода. Так, на Фиг. 2a показано гнездо 43a, в которое помещен жидкий галлий 43b. В этот жидкий галлий погружен вывод 43с тока, который соединен с системой 50 энергоснабжения посредством электролиний 51. При этом в качестве жидкой токопередающей среды могут рассматриваться и другие токопроводящие жидкости. На Фиг. 2b показан еще один пример обеспечения передачи тока, в котором используются щетки 43d, например, из графитсодержащего и/или медьсодержащего материала (например, графита, твердого графита, угля, углеродного волокна, меди, сплава на основе меди и т.д.), которые соединены с гнездом 43e и находятся во фрикционном контакте с токопроводящей штангой 40 электрода. На Фиг. 2c показана другая структура, которая вместо щеток 43d использует оболочечный элемент 43f, который закреплен в гнезде 43g и находятся во фрикционном контакте с токопроводящей штангой 40 электрода. Этот оболочечный элемент 43f может быть выполнен в виде одной детали или составным из нескольких частей и изготовлен, например, из графитсодержащего материала. Далее, этот оболочечный элемент 43f с помощью упругих элементов, например, пружин может прижиматься к токопроводящей штанге 40 электрода для обеспечения надежного контактирования.

Наряду с возможностью вращения вокруг собственной оси и возможностью вертикального перемещения вдоль собственной оси (соответствует оси рассматриваемой ниже колонны 62 печи) токопроводящая штанга 40 электрода может также быть установлена подвижно вдоль или вокруг других осей, чтобы повысить качество юстировки, а тем самым и стабильность при расплавлении. Далее, токосъемник 42 может быть выполнен регулируемым, чтобы можно было подгонять его под токопроводящую штангу 40 электрода. С этой целью токосъемник 42 может располагать одной или несколькими системами подвода технологических сред, которые снабжаются и регулируются соответствующими пунктами управления.

Для упрощения энергоснабжения через токосъемник 42 взаимодействие между ним и токопроводящей штангой 40 электрода может быть реализовано модульным. Так, контактные приспособления 43 могут быть закреплены посредством фиксирующих устройств на токосъемнике 42 и входить в соответствующие фиксирующие гнезда на токопроводящей штанге 40 электрода, соответственно, располагаться в них, как это представлено в качестве примера для вариантов выполнения на Фиг. 2a-Фиг. 2c. Таким образом, токосъемник 42 может надежно соединяться с электродом 41 как потребителем. Токопроводящая штанга 40 электрода может быть разделена посредством вышеупомянутой муфты 44 (или электрод 41 может быть муфтой 44 соединен с токопроводящей штангой 40 электрода), чтобы упростить замену электрода 41, в частности, замену использованного электрода 41 на новый электрод 41. Эта муфта может приводиться в действие гидравлически или пневматически.

Рама 60 может включать в себя колонну 62 печи, на которой удерживается и перемещаются электродная каретка 30 и/или крышка 20 печи. Кроме того, на колонне 62 печи могут крепиться и перемещаться по ней другие компоненты, например, шпиндельный привод 33, чтобы таким образом реализовать модульную структуру плавильной печи 1. Так, тигель 10 согласно данному варианту выполнения тоже фиксируется на колонне 62 печи и перемещается по ней посредством печной площадки 11 и подвижной платформы 12. У установки с неподвижным тиглем указанная печная площадка 11 установлена неподвижно, тогда как в показанном на Фиг. 1 варианте выполнения (подвижный тигель) тигель 10 является регулируемым по высоте. С этой целью печная площадка 11 может быть установлена на колонне 62 печи с возможностью перемещения с помощью направляющей 13 и/или подвижной платформы 12. Эта возможность перемещения может быть реализована посредством шпиндельного привода 14 подвижной платформы, который взаимодействует со шпинделем 15 подвижной платформы. Например, шпиндельный привод 14 может иметь одну или несколько шпиндельных гаек с приводом от двигателя, которые взаимодействуют с резьбой шпинделя 15, чтобы переставлять тигель 10 по высоте путем вращения шпиндельных гаек. Так, тигель 10 можно опускать и/или поднимать соответственно скорости заполнения тигля 10 и/или скорости оплавления электрода. Наряду с возможностью вертикального перемещения вдоль оси колонны 62 печи тигель 10 может быть установлен также с возможностью перемещения вдоль других осей, чтобы повысить возможности юстировки и, тем самым, стабильность при плавлении. Например, перестановка вдоль осей, перпендикулярных оси колонны 62 печи, может быть реализована с помощью средств, которые интегрированы под днищем тигля 10, например, в печной площадке 11.

Вакуумноплотный ввод 21 в крышке 20 печи гарантирует вертикальное движение токопроводящей штанги 40 электрода через середину крышки 20 печи, которая, согласно данному варианту выполнения, помещена на колонне 62 печи посредством каретки 22 для крышки и направляется по ней. Перемещение по высоте тоже может осуществляться посредством шпиндельного привода или же, как показано на Фиг. 1, например, посредством одного или нескольких гидравлических цилиндров 23, которые размещены на одной стороне на каретке 22 для крышки, а на другой стороне на электродной каретке 40 и предназначены для того, чтобы устанавливать относительное расстояние между ними.

Указанная вращающаяся и вертикально перемещаемая токопроводящая штанга 40 электрода дает возможность изменять форму торцевой поверхности электрода 41 с обычной V-образной формы (см. Фиг. 3a) на плоскую U-образную форму (см. Фиг. 3b). Таким образом, предпочтительно форма находящегося по электродом 41 остатка S жидкого металла тоже меняется с V-образной формы на плоскую U-образную форму.

Предпочтительно плавильная печь 1 имеет один или несколько взвешивающих ячеек (на фигурах не показано), которые представляют собой измерительные элементы для определения веса электрода 41 и/или расплавленного (переплавленного) слитка, соответственно, ванны S расплавленного металла в тигле 10. Предпочтительно эти взвешивающие ячейки установлены под днищем тигля 10 и/или на электродной каретке 30, и/или на подвижной платформе 12, особенно предпочтительно под плавильным тиглем 10. Таким образом можно повысить точность измерений в плавильной печи 1 с вращающимся электродом.

Насколько это применимо, все отдельные признаки, представленные в указанных примерах выполнения, могут комбинироваться друг с другом и/или заменять друг друга, не выходя за рамки данного изобретения.

Перечень ссылочных обозначений

1 плавильная печь

10 плавильный тигель

11 печная площадка

12 подвижная платформа

13 направляющая

14 шпиндельный привод подвижной платформы

15 шпиндель подвижной платформы

20 крышка печи

21 ввод

22 каретка крышки

23 гидравлический цилиндр

30 электродная каретка

31 монтажное гнездо электрода

32 поворотный механизм

33 шпиндельный привод

40 токопроводящая электродная штанга

41 электрод

42 токосъемник

43 контактное приспособление

43a гнездо

43b жидкий галлий

43c вывод тока

43d щетка

43e гнездо

43f оболочечный элемент

43g гнездо

44 муфта

45 конец электрода

50 система энергоснабжения

51 электролиния

52 токоведущая шина

53 токопроводящий ленточный провод

60 рама

61 шпиндель

62 колонна печи

S остаток жидкого металла/ванна расплава

Изобретение относится к плавильной печи для получения сплавов металлов. Печь содержит колонну печи, тигель с крышкой, выполненный с возможностью вертикального перемещения вдоль оси колонны печи и вдоль других осей, расходуемый электрод, токопроводящую штангу для размещения на ней расходуемого электрода, выполненную с возможностью одновременного вращения вокруг собственной оси и с возможностью перемещения вдоль собственной оси, а также вдоль или вокруг других осей в процессе плавления, систему энергоснабжения для питания током электрода через токопроводящую штангу электрода, электродную каретку для перемещения токоподводящей штанги, удерживаемую на колонне печи, поворотный механизм для вращения токопроводящей штанги электрода вокруг ее оси. Обеспечивается возможность точного отслеживания и юстировки электрода, благодаря чему повышается стабильность процесса плавления. 13 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Плавильная печь (1) для получения сплавов металлов, содержащая

колонну (62) печи,

тигель (10),

расходуемый электрод (41),

токопроводящую штангу (40) для размещения на ней расходуемого электрода (41), выполненную с возможностью вращения вокруг собственной оси и с возможностью перемещения вдоль собственной оси в процессе плавления,

систему (50) энергоснабжения для питания током электрода (41) через токопроводящую штангу (40) электрода,

электродную каретку (30) для перемещения токоподводящей штанги (41), удерживаемую на колонне (62) печи,

поворотный механизм (32) для вращения токопроводящей штанги (40) электрода вокруг ее оси,

отличающаяся тем, что токопроводящая штанга (40) электрода (41) выполнена с возможностью совершения одновременно вращения вокруг ее оси и осциллирующего движения вдоль ее оси в процессе плавления.

2. Плавильная печь (1) по п. 1, отличающаяся тем, что электродная каретка (30) имеет монтажное гнездо (31) для закрепления токопроводящей штанги (40) электрода, причем электродная каретка (30) удерживается на колонне (62) печи с возможностью направления перемещения.

3. Плавильная печь (1) по п. 2, отличающаяся тем, что электродная каретка (30) установлена с возможностью перемещения с помощью шпиндельного привода (33), причем этот шпиндельный привод (33) предпочтительно закреплен на электродной каретке (30) и имеет одну или несколько приводных шпиндельных гаек, взаимодействующих со шпинделем (61), который проходит, по существу, параллельно колонне (62) печи.

4. Плавильная печь (1) по п. 1, отличающаяся тем, что поворотный механизм (32) для вращения токопроводящей штанги (40) электрода вокруг ее оси выполнен приводным и, предпочтительно, помещен в монтажном гнезде (31) электрода.

5. Плавильная печь (1) по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что токопроводящая штанга (40) электрода электрически соединена с системой (50) энергоснабжения посредством токосъемника (42), имеющего одно или несколько контактных приспособлений (43), предназначенных для передачи тока от системы (50) энергоснабжения на токопроводящую штангу (40) электрода.

6. Плавильная печь (1) по п. 5, отличающаяся тем, что контактное приспособление (43) содержит:

гнездо (43a), электрически соединенное с токопроводящей штангой (40) электрода и содержащее проводящую жидкость (43b), предпочтительно жидкий галлий, в который погружен вывод тока, который электрически соединен с системой (50) энергоснабжения, и/или

одну или несколько щеток (43d), предпочтительно из графитсодержащего и/или медьсодержащего материала, которые находятся во фрикционном контакте с токопроводящей штангой (40) электрода, и/или

оболочечный элемент (43f), предпочтительно из графитсодержащего и/или медьсодержащего материала, находящийся во фрикционном контакте с токопроводящей штангой (40) электрода.

7. Плавильная печь (1) по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что она имеет крышку (20) печи, выполненную с возможностью перемещения, предназначенную для закрывания тигля (10) и имеющую предпочтительно вакуумплотный и газоплотный ввод (21) для погружения через него в тигель (10) токопроводящей штанги (40) электрода и/или электрода (41).

8. Плавильная печь (1) по п. 7, отличающаяся тем, что крышка (20) печи выполнена с возможностью удерживания на колонне (62) печи и направления по ней для возможного перемещения и размещена на электродной каретке (30) с возможностью регулирования относительного расстояния между ними посредством гидравлического цилиндра (23).

9. Плавильная печь (1) по любому из пп.1-8, отличающаяся тем, что она имеет подвижную платформу (12), удерживаемую на колонне (62) печи с возможностью направления перемещения и снабженную печной площадкой (11) для закрепления на ней тигля (10).

10. Плавильная печь (1) по п. 9, отличающаяся тем, что подвижная платформа (12) выполнена с возможностью перемещения, предпочтительно с помощью закрепленного на ней шпиндельного привода (14), имеющего одну или несколько приводных шпиндельных гаек, взаимодействующих со шпинделем (15), проходящим, по существу, параллельно колонне (62) печи.

11. Плавильная печь (1) по любому из пп.1-10, отличающаяся тем, что она имеет одну или несколько взвешивающих ячеек для определения веса электрода (41) и/или тигля (10).

12. Плавильная печь (1) по п. 11, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна из взвешивающих ячеек установлена под днищем тигля (10).

13. Плавильная печь (1) по п. 11, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна из взвешивающих ячеек установлена на электродной каретке (30).

14. Плавильная печь (1) по п. 11, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна из взвешивающих ячеек установлена на подвижной платформе (12).