Вакуумный ковш для забора и охлаждения металла или сплава Советский патент 1984 года по МПК C21C7/10 

2. Ковш по п. 1, отличающ и и с я тем, что карман вьшолнен из материала, имеющего меньший коэффициент линейного расширения, чем материал закрывающей его крьшки.

1. ВАКУУМНЫЙ КОВШ ДЛЯ ЗАБОРА И ОХЛАЖДЕНИЯ МЕТАЛЛА ИЛИ СПЛАВА, выполненный в виде герметичного-сосуда с крьппкой, содержащий изложницы и съемное заборное устройство, установленное наклонно, например сифон со .сливным носком, размещенньм в кармане, отличающийся тем, что, с целью повышения чистоты получаемого слитка, карман выполнен в ввде полого выступающего внутрь объема ковша цилиндра, открытый торец которого, направленный в сторону от зеркала металла, составляет с вертикалью угла 3-8 и снабжен крышкой в виде стакана, имеющего возможность возвратно-поступательного движения.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к вакуумным ковшам для забора расплава из печей и дальнейшего его слива в другие емкости или получения слитков непосредственно в ковшах.

Известны вакуумные аппараты, содержашие герметичный корпус с установленной в нем одной или несколькими изложницами, подключаемый к системе вакуумирования в момент забора металла. При создании перепада давления между печью, где находится расплав, и приемным вакуумным ковшом расплав начинает поступать в изложницу вакуумного ковша, заполняя ее.

Известен вакуумный ковш для забора алюминия из электролизера, выполненный в виде сосуда с крышкой, герметично закрывающей его на время забора металла и снимаемой после наполнения ковша. В крьш1ке сделана полость (выемка, карман), открытая снизу и обращенная открытой частью к зеркалу металла. В зт полость введен сливной конец сифона, жестко прикрепленного к крьш1ке. Такая конструкция крьш1ки позволяет использовать ее для несколько ковшей, заполняемых последовательно, и интенсифицировать процесс откачки металла из электролизера, но не дает возможности охладить металл в ковше без доступа l .

Известен также вакуумнь й аппарат для отливки слитков чистых металлов, получаемых в дуговой плазменной печи Аппарат содержит вакуумный ковш с изложницей. К 3тому ковшу подсоединен промежуточный герметичный ковш, крышка которого, выполненная в виде гофрированной мембраны, охватывает сливной носок дуговой печи. После отсоса воздуха и заполнения вакуумного и промежуточного ковшей инертным газом печь наклоняют и заполняют металлом изложницу, при этом избыток

инертного газа удаляют через предохранительный клапан. В таком аппарате поступивший рафинированный металл не загрязняется кислородом и азотом

из воздуха, т.е. содержание газовых примесей сводится к минимуму 2 .

Недостатком данного аппарата является приспособленность его к работе только со специальными печами, возможность поворота вокруг горизонтальной оси (наклона), а также невозможность отсоединения аппарата от печи до полного застьшания слитка без опасности его загрязнения.

Наиболее близким по технической, сущности и достигаемому эффекту к изобретению является вакуумный ковш для забора и охлаждения металла или сплава, выполненный в виде герметичного сосуДа с крышкой, coдepжalЩiй изложницы и съемное заборное устройство, установленное наклонно, нйпример сифон со сливным носком, размещенным в кармане З .

Аппарат выполнен в виде герметичного цилиндрического сосуда с установленными в нем на поворотном круге изложницами, закрытого крьш1кой со смотровым окном для контроля уровня

заполнения изложниц. На крышке смонтирован патрубок для ввода заборного устройства и предохранительный клапан. Заборное устройство выполнено

в виде сифона., на сливном конце которого имеется сливной носок. Опустив заборное устройство в электролизер и создавая разрежение в аппарате, засасывают металл и наполняют изложницы, причем скорость заполнения регулируют изменением величины остаточного давления, а прекращают поступление металла через сифон в аппарат путем доведения давления до атмосферного. Вынимают сифон из аппарата и

закрывают патрубок крьш1кой, при этом корпус частично заполняется воздухом

и горячий металл насыщается газовыми примесями. Качество полученного в электролизере рафинированного высоко чистого металла или сплава в вакуумном аппарате снижается и слиток полу чается загрязненным кислородом и азо том, поскольку ввод и съем заборного устройства происходит с разгерметиза цией аппарата. Целью изобретения является повыше ние чистоты получаемого слитка. Поставленная цель достигается тем что в вакуумном ковше для забора и охлатщения металла или сплава, выпол ненном в виде герметичного сосуда с крьвпкой, содержащим изложницы и съем вое заборное устройство, установленное наклонно, например сифон со слив Hbw носком, размещенным в кармане, карман выполнен в виде полого выступающего внутрь объема ковша цилиндра открытый торец которого, направленный в сторону от зеркала металла, составляет с вертикалью угол 3-8 и снабжен крьшкой в виде стакана, имею щего возможность возвратно-поступательного движения. Карман выполнен из материала, , имеющего меньший коэффициент линейного расширения, чем материал закрывающей его крышки. I Такое выполнение вакуумного аппарата, при Котором заборное устройство размещено в изолированном от аппа рата отсеке, позволяет осуществлять ввод и съем заборного устройства без разгерметизации всего аппарата. Расположение открытого торца кармана не параллельно зеркалу металла, а вбок от него, придание закрывающей его крьшке пространственной (коробча той) формы и отсутствие между ними прокладок обеспечивают снижение воздействия теплового изпучення горячего металла, устранение коробления и неравномерного прижатия крьпики к кар Miafty. Такая конструкция позволяет проводить процессы заливки и охлажде ния металла или сплава в среде инерного газа, что улучшает условия получения слитка. Кроме того, обеспечи вается техника безопасности работы обслуживающего персонала, поскольку при вводе и съеме заборного устройст ва инертный газ не выходит из аппара та.. На чертеже изображен вакуумный ковш, разрез. Вакуумный ковш содержит цилиндрический корпус 1, закрытый герметичной крьшкой 2, в которой смонтированы патрубок 3 с размещенным в его верхней части предохранительным клапаном 4 и вентили 5 и 6 для вакуУ1 й1рования и подачи инертного газа. В корпусе установлены на поворотном круге наложницы 7 (для упрощения на чертеже показан ковш с одной изложницей). К патрубку 3 жестко прикреплен карман 8 в виде отрезка цилиндрической трубы, входящей во внутреннее пространство патрубка 3, причем ось кармана 8 установлена наклонно с подъемом входящей в патрубок 3 части 9 кармана 8 под углом горизонтальной плоскости, при этом открытый торец 10 части 9 составит с вертикалью такой же угол. Со стороны открытого торца 10 карман 8 закрыт герметизирующей крышкой 1t, выполненной в виде стакана. Соединение между ними может быть выполнено известным способом, обеспечивающим ему герметичность и надежность в условиях вакуума и высоких температур, например шар по конусу , при этом крьш1ка 11 изготовлена из брлее мягкого материала, имеющего коэффициент линейного расширения больший, чем у материала кармана 8. Крьш1ка 11 связана через шток 12 с механизмом возвратно-поступательного движения, в данном случае с ручным приводом от рукоятки 13. В карман 8 вставлен сливной конец 14 заборного устройства - сифона 15, сливной носок 16 которого размешен в полости крьоики 11. Сифон 15 жестко прикреплен к крышке 17, закрывающей карман 8 с наружной стороны герметично с помощью уплотнения 18 и прижима 19. Поскольку сливной конец 14 сифона размещен вдоль оси кармана 8, то он также имеет наклон к горизонтальной плоскости . Расположение открытого торца кармана не только вбок от зеркала металла, но и вверх от него, сводит к минимуму нежелательное тепловое воздействие на сопрягаемые поверхности кармана и крышки, обеспечивая герметичность вакуумного ковша при охлазвде- НИИ металла или сплава в нем. Выбор верхнего предела угла отклонения торца от вертикали - 8 обусловлен тем, что при дальнейшем увеличении угла

увеличиваются только габариты (объем) ковша за счет увеличения его высоты, но дополнительных преимуществ не наблюдается. Выбор нижнего предела 3 обусловлен тем, что наклонные под этим же углом к горизонтали ось кармаиа и соответственно сливной конец сифона обеспечивают полное удаление остатков металла из сифона после забора металла, исключающее попадание капель горячего металла на сопрягаемые поверхности кармана и крьпики.

Вакуумный ковш работает следующим образом.

Ковш с установленными изложницами 7 и заборным устройством 15, герметично закрытый крышкой 2, подсоединяют к системе вакуумирования через вентиль 5 и к системе подачи инертного газа, преимущественно аргона, через вентиль 6, при этом предохранительный клапан 4 закрыт, а герметизирующая крышка 11 герметично закрывает карман 8. Создают разрежение до 13,3 Па и заполняют пространство ковша до избыточного давления 50-100 гПа Всасывающий конец заборного устройства 15 опускают в электролизер, открывают крышку 1, перемещая ее приводом до полного освобождения сливного носка 16. Подаваемым в ковш аргоном продувают заборное устройство 15,вытесняя воздух из него в электролизер. После прекращения подачи аргона создают разряжение и металл или сплав из ванны электролизера поступает в

изложницы 7, перемещаемые от сливного носка 16 по мере их заполнения, контроль уровня сплава в изложнице осуществляют автоматически с помощью датчика или визуально через смотровое окно (не показаны). Оставшийся в сливном конце 14 заборного устройст ва 15 металл или сплав за счет наклона этого конца сливается в электролизер, а подаваемым аргоном осушают сливной носок 16, чтобы не осталось горячих капель металла. Крьш1ку 11 надевают на карман 8, перемещая ее рукояткой 13, при этом из-за разнос5 ти коэффициентов линейного расширения материалов, из которых выполнены карман 8 и крышка 11, при охлаждении добиваются более плотного герметичного соединения. Отключают ковш от

0 систем вакуумирования и подачи аргона, производят съем заборного устройства, открыв наружную крьшшу 17, при этом ковш не подвергается разгерметизации. Вакуумный ковш в закрытом

5 состоянии охлаждают до полного остывания и затем извлекают слиток высокочистого металла или сплава.

Получаемые в предложенном ковше слитки металла или сплава содержат

0 в 2-4 раза меньше кислорода и азота, чем слитки, получаемые в известных ковшах. Это делает их более технологичными при последующем переделе. Кроме того, достигается улучшение

условий труда обслуживающего персонала .