Вакуумная плазменно-электрошлаковая печь Советский патент 1986 года по МПК C22B9/18 C22B9/20 

i Изобретение относится к области металлургии. Известны установки для плазменно пшакового переплава металлов и спла вов, имеющие плавильную камеру, кристаллизатор, механизм подачи заг товки, механизм вытягивания слитка, плазмотроны, устройство для подачи флюса и источник питания. При плазменно-пшаковом переплаве металлов в известных установках флюс в форме порошков непрерывно или периодически подают на поверхность металлической ванны, вводимая мощность используется для плавления заготовки, перегрева жидкой ванны металла и расплавления шлака. Известна также установка для плазменно-шлакового переплава метал лов, содержащая плавильную камеру с закрепленным вверху механизмом вертикальной подачи заготовки, плазмотроны, .расположенные в плавильной ка мере радиально по периметру заготов ки, кристаллизатор с поддоном. Извлечение слитка из кристаллизатора осуществляется механизмом вытягивания. Для наведения шлаковой ванны имеется устройство для подачи шлака В конструкции установки плазмотроны расположены в плавильной камере таким образом, что между плазменными факелами плазмотронов и верхней кро кой кристаллизатора имеется зазор. При изменении формы и геометрии плазменных факелов плазмотронов в процессе плавки величина этого зазо ра колеблется и может достигать таких минимальных значений, при которых тепловой поток, воспринимаемый верхней частью кристаллизатора, не будет полностью отводиться охладите лем, циркулирующим в полости кристаллизатора. Это может привести к прожигу кристаллизатора, что делает такую установку взрывоопасной. Кроме того, при плазменно-шлаковом переплаве состав и масса шлака под воздействием плазменных струй изменяются. Происходит частичное .испарение шлака. При плайменно-шпаковом переплаве металл в состоянии жидкой пленки на .торце заготовки и капель контактиру ет с фтористым кальцием, а на повер ности ванны - с применяемым шлаком, что по сравнению с электропшаковым переплавом, при котором весь жидкий металл взаимодействует с практическ однородным шлаком, ухудшает степень афинирования металла. Таким образом, известная установка не позволяет использовать Полностью все преимущества пшаковой обра отки производства высококачественных слитков. Целью изобретения является повышение степени рафинирования металла и исключение взрывоопасности при переплаве. Эта цель достигается тТем, что в предлагаемой установке для плазменнопшакового переплава металла, содержащей плавильную камеру, кристаллизатор с поддоном и уширенной частью для шлаковой ванны, механизм подачи заготовки, механизм вытягивания слитка и плазмотроны, к шлаковой ванне подведен нерасходуемьй металлической электрод, закрепленный между стенками расширенной части кристаллизатора и собственно кристаллизатора и помещенного верхней частью в расплав шпака ниже верхней кромки кристаллизатора или на одной плоскости с ней, а плазмотроны установлены таким образом, что между осью каждого плазмотрона и верхней кромкой расширенной части кристаллизатора имеется зазор, равный 0,5-3,0 диаметра плазмотрона . На фиг. 1 и 2 схематично изображена вакуумная плазменно-электрошлаковая печь. Вакуумная плазменно-электрошлаковая печь (фиг. 1) имеет плавильную вакуумную камеру 1 с радиально расположенными в ней плазмотронами 2. Плазмотроны установлены таким образом, что между верхней кромкой расширенной части кристаллизатора и осью каждого плазмотрона имеется зазор в пределах 0,3-3,0 диаметра плазмотрона. Сверху камеры расположен механизм 3 подачи заготовки с закрепленной в держателе 4 переплавляемой заготивкой 5. Снизу плавильной камеры прикреплен (фнг. 2) кристаллизатор 6 с расширенной частью 7 для шлаковой ванны 8. Между стенками р асши.ренной части кристаллизатора и собственно кристаллизатором электроизолированно установлен нерасходуемый металлический электрод 9, который своей верхней частью - жидкомёталлической лункой 10 контактирует с расплаBOM шлака 8. Верхняя часть электрода 9 расположена ниже верхней кромки собственно кристаллизатора или на одной плоскости с этой кромкой.

Источник питания 11 соединен с электродом 9 и поддоном 12, на котором формируется слиток 13 в подвижной камере 14..

Поддон 12 соединен с механизмом вытягивания 15 слитка 13. Камера 14 при загрузке заготовки и разгрузки слитка перемещается тележкой 16 с приводом.

Заливочная воронка 17 перемещается пневмоцилиндр ом 18. Патрубок 19 в плавильной камере 1 служит для ввода заливочной воронки. Для создания в камере 1 разрежения имеется патрубок 20.

Печь работает следующим образом.

В исходном положении камера 14 находится на позиции загрузки заготовки 5, которая устанавливается на поддон 12, расположенный в камере 14 и с помощью тележки 16 перемещается под установку. Затем камера 14 закрепляется к /крис тализатору. Заготовка 5 закрепляется в держателе 4 и перемещается .вверх в плавильную камеру 1. Поддон 12 вводится в кристаллиазтор 6. Заливочная воронка 17 пневмоцилиндром 18 вводится через

патрубок 19 в плавильную камеру 1. Включается источник питания 11, и подается напряжение на нерасходуемый

электрод 9 и поддон 12. После этого жидкий шлак 8 заливается в расширенную часть кристаллизатора.

Установка герметизируется и через патрубок 20 вакуумируется. Затем зажигаются плазмотроны 2, и механизм подачи 3 заготовка 5 вводится в тепловое поле, создаваемое плазменными факелами плазмотронов, при этом между установки плазмотронов и

верхней кромкой расширенной части кристаллизатора образуется зазор, равный-0,5-3,0 диаметра плазмотрона. Расплавленный металл дегазируется на торце заготовки и затем в каплях

при падении рафнирируется в расплаве шлака 8 и кристаллизуется в слиток 13, После переплава заготовки 5 источник питания .11 отключается-. Напряжение, подаваемое на плазмотроны,

понижается до погасания дуги. Слиток 13 вытягивается вместе с закристаллизовавшимся шлаком в подвижную камеру 14. Установка разгерметизируется. Подвижная камера 14 отсвединяется от кригталлизатора 6, и на тележке 16 перемещается на позицию эагрузки. Далее цикл повторяется.

Фиг.1

/J

Фиг. 2

ВАКУУМНАЯ Ш1АЗМЕННО-ЭЛЕКТРО- Ш1АКОВАЯ ПЕЧЬ для переплава металлов, содержащая плавильную камеру.кристаллиэатор с верхней уширенной частью и поддон, механизм подачи заготовки, механизм вытягивания слитка, плазмотроны^ установленные в плавильной камере, и источник тока,!отличающ. ая ся тем, что, с целью повышения степени рафинирования металла и исключения взрыво- опасности, она снабжена нерасходуемым металлическим электродом, вьшол- ненным в виде кольца и расположенным в уширенной части кристаллизатора вокруг верхней кромки его формирующей части и соединенным через источник тока с поддоном, а плазмотроны установлены на расстоянии от верхней кромки расширенной части кристал-.лизатора равным 0,5-3,0 диаметра плазмотрона.с Ф(Л