ВАКУУМНАЯ ЭЛЕКТРОДУГОВАЯ ПЕЧЬ ДЛЯ ПЛАВКИ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ Советский патент 1974 года по МПК F27B17/00 

1

Изобретение относится к области металлургии, в частности к устройствам для плавки никеля, редких тугоплавких металлов, сплавов на их основе, жаропрочных и жаростойких сплавов.

Известна печь для плавки указанных металлов и сплавов, включающая герметичный корпус, вакуумную систему, механизм подачи электрода, механизм вытяжки слитка, устройство для наблюдения за плавкой, имеющее смотровое окно, кристаллизатор с каналом для циркуляции охладителя и соленоидом для стабилизации дуги. Перекачка охладителя в системе кристаллизатор - охладитель осуществляется насосом. Наблюдение за плавкой в известных вакуумных электродуговых печах производится непосредственно через смотровое окно в верхней части корпуса печи или при помощи телеаппаратуры.

Наличие насоса для перекачки охладителя усложняет и удорожает конструкцию, а непосредственное визуальное наблюдение за плавкой через смотровое окно (глазок) может привести к несчастному случаю, например при прожоге кристаллизатора или разгерметизации водоохлаждающей системы и попадании воды на жидкий металл.

Известны системы телеуправления и контроля плавки. Однако непосредственное визуальное контролирование хода плавки является более простым, надежным и оперативным.

Цель изобретения - удещевление и упрощение конструкции печного агрегата, обеспечение безопасных условий работы при плавке и повышение надежности контроля технологического процесса. Это достигается тем, что из конструкции печи исключается насос для перекачки хладоагента, и вместо него насосом служит соленоид, выполненный в виде спирали из полосовой меди с количеством витков

более трех, причем виток имеет прямоугольное сечение при отношении вертикального размера сечения к горизонтальному, большем 10. В циркуляционном канале установлена спираль из нержавеющей стали с шагом

25 мм, ширина витка которой равна толщине циркуляционного канала. Безопасные условия работы создаются за счет того, что смотровое окно печи снабжено гибким световодом из ориентированного стекловолокна. При этом

наблюдение за плавкой может быть организовано в любом безопасном месте. Кристаллизатор сверху и снизу загерметизирован кольцевыми дисками из нержавеющей стали. На базе соленоидного магнитного поля может быть создан спиральный кондукционный электромагнитный насос для перекачки охлаждающего кристаллизатор жидкометаллического агента (например эвтектического сплава Na с К). Если поток тепла через стенки кристаллизатора 1 млн. ккал/м -час при высоте кристаллизатора 500 мм, внутреннем

его диаметре 160 мм, толщине--циркуляционного канала 10 мм и скоростирдвижения хладоагента 0,3 м/сек, расход хладоагента 1,7 л/сек или 1,36 кг/сек. Эти даиныерассчитаны для перегрева хладоагента до 250- при теплоемкости 0,21 ккал/кг-град.

На фиг. 1 показана описываемая печь; на фиг. 2 - эквивалентная схема насоса.

На схеме даны следующие обозначения:

/ - суммарный ток. Л;

/а - ток через стенку канала и спираль. Л;

RW - сопротивление стенки канала и спирали, Ом;

RC - эффективное сопротивление в области

сильного магнитного поля. Ом;

ЕС - противо э.д.-с., возникающая при движении жидкости Б магнитном поле.

Необходимая для стабилизации дуги напряженность магнитного поля Н (из опыта) 1000-6000 А/м. Примем Я равной 0,55 г спирали (нержавеющая сталь 800, инконель X) при температуре 300°С равен 10. Тогда суммарный ток / ИЗО Л; /с 1000 Л. Число витков соленоида 4-5 при сечении витка 300 мм (плотность тока 4-5 . Напряжение и на обмотке соленоида, включенной последовательно с объемом перекачиваемой жидкости, 6-7 В.

Описываемая конструкция насоса сводит к минимуму потери на токи вне магнитного поля и в идеальном случае исключает искажение магнитного поля. Однако при появлении эксцентриситета эти потери имеются. Эксцентриситет и искажение формы кристаллизатора и кожуха с охлаждающим агентом стабилизируютсяспиралью и кольцами, выполненными из нержавеющей стали:

Печь включ ает герметичный водоохлаждаемый корпус 1, смотровое окно (световод) 2, водоохлаждаемую рубашку 3, механизм 4 подачи электрода, механизм 5 вытяжки слитка, кристаллизатор 6, канал 7 циркуляции хладоагентов, соленоид 8, используемый для стабилизации дуги и создания магнитного поля,

перекачивающего хладоагент в циркуляционном канале У, пластинчатую спираль 9 кондукционного электромагнитного насоса (нержавеющая сталь), входной и выходной патрубки 10 канала циркуляции жидкометаллических хладоагентов, тепло- и электроизоляцию 11 витков соленоида, концевые диски 12 (нержавеющая сталь), ограничивающие токи утечки, вакуумное уплотнение 13 тока, гнездо 14 затравки, затравку 15, металл 16 и расходуемый электрод 17.

Предмет изобретения

Вакуумная электродуговая печь для плавки металлов и сплавов, включающая герметичный корпус с смотровым окном и охлаждающей рубашкой, вакуумную систему, механизм подачи электрода, механизм вытяжки слитка, кристаллизатор с каналом для циркуляции хладоагента и соленоидом для стабилизации электродуги, насос для перекачки хладоагента, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции печи, сокращения капитальных и эксплуатационных затрат, повышения безопасности работы и обеспечения перекачки жидкометаллического хладоагента, соленоид выполнен в виде спирали из полосовой меди с количеством витков более трех, равномерно распределенных по высоте кристаллизатора, причем виток имеет прямоугольное сечение с отношением вертикального размера к горизонтальному, большим 10, в циркуляционном канале установлена спираль из нержавеющей стали с шагом 25 мм, ширина витка спирали равна толщине циркуляционного канала, циркуляционный канал снабжен входным и выходным патрубками, замкнутыми трубой, расположенной в охлаждающей рубашке корпуса печи, смотровое окно снабжено гибким световодом из ориентированного стекловолокна, а кристаллизатор сверху и снизу загерметизирован кольцевыми дисками из нержавеющей стали.

12

13

JH

c R.

-vH