EA029080B1 - Плавильная печь для производства металла - Google Patents

Плавильная печь для производства металла Download PDF

Info

Publication number
EA029080B1
EA029080B1 EA201391229A EA201391229A EA029080B1 EA 029080 B1 EA029080 B1 EA 029080B1 EA 201391229 A EA201391229 A EA 201391229A EA 201391229 A EA201391229 A EA 201391229A EA 029080 B1 EA029080 B1 EA 029080B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
mold
ingot
cooling
section
cooling section
Prior art date
Application number
EA201391229A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201391229A1 (ru
Inventor
Такаси Ода
Хисамуне ТАНАКА
Такеси СИРАКИ
Норио ЯМАМОТО
Original Assignee
Тохо Титаниум Ко., Лтд.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2011040861A external-priority patent/JP5704642B2/ja
Priority claimed from JP2011099402A external-priority patent/JP5822519B2/ja
Priority claimed from JP2011099408A external-priority patent/JP5777204B2/ja
Application filed by Тохо Титаниум Ко., Лтд. filed Critical Тохо Титаниум Ко., Лтд.
Publication of EA201391229A1 publication Critical patent/EA201391229A1/ru
Publication of EA029080B1 publication Critical patent/EA029080B1/ru

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D7/00—Casting ingots, e.g. from ferrous metals
    • B22D7/005—Casting ingots, e.g. from ferrous metals from non-ferrous metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/001—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths of specific alloys
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
    • B22D11/0403—Multiple moulds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
    • B22D11/0406—Moulds with special profile
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
    • B22D11/041—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds for vertical casting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
    • B22D11/055—Cooling the moulds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/12—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
    • B22D11/124—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/12—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
    • B22D11/124—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for cooling
    • B22D11/1243—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for cooling by using cooling grids or cooling plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/12—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
    • B22D11/124—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for cooling
    • B22D11/1245—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for cooling using specific cooling agents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/14—Plants for continuous casting
    • B22D11/141—Plants for continuous casting for vertical casting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/14—Plants for continuous casting
    • B22D11/147—Multi-strand plants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D21/00—Casting non-ferrous metals or metallic compounds so far as their metallurgical properties are of importance for the casting procedure; Selection of compositions therefor
    • B22D21/002—Castings of light metals
    • B22D21/005—Castings of light metals with high melting point, e.g. Be 1280 degrees C, Ti 1725 degrees C
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/005—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like with heating or cooling means
    • B22D41/01—Heating means
    • B22D41/015—Heating means with external heating, i.e. the heat source not being a part of the ladle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D47/00—Casting plants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D7/00—Casting ingots, e.g. from ferrous metals
    • B22D7/06—Ingot moulds or their manufacture
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D7/00—Casting ingots, e.g. from ferrous metals
    • B22D7/06—Ingot moulds or their manufacture
    • B22D7/064—Cooling the ingot moulds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D9/00—Machines or plants for casting ingots
    • B22D9/006—Machines or plants for casting ingots for bottom casting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
    • C22B9/16—Remelting metals
    • C22B9/22—Remelting metals with heating by wave energy or particle radiation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B14/00—Crucible or pot furnaces
    • F27B14/06—Crucible or pot furnaces heated electrically, e.g. induction crucible furnaces with or without any other source of heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B14/00—Crucible or pot furnaces
    • F27B14/08—Details peculiar to crucible or pot furnaces
    • F27B14/0806—Charging or discharging devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B14/00—Crucible or pot furnaces
    • F27B14/08—Details peculiar to crucible or pot furnaces
    • F27B14/14—Arrangements of heating devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B19/00—Combinations of furnaces of kinds not covered by a single preceding main group
    • F27B19/04—Combinations of furnaces of kinds not covered by a single preceding main group arranged for associated working
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B7/00—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D11/00—Arrangement of elements for electric heating in or on furnaces
    • F27D11/12—Arrangement of elements for electric heating in or on furnaces with electromagnetic fields acting directly on the material being heated
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D3/14—Charging or discharging liquid or molten material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B14/00—Crucible or pot furnaces
    • F27B2014/008—Continuous casting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B14/00—Crucible or pot furnaces
    • F27B14/08—Details peculiar to crucible or pot furnaces
    • F27B14/0806—Charging or discharging devices
    • F27B2014/0812—Continuously charging
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B14/00—Crucible or pot furnaces
    • F27B14/08—Details peculiar to crucible or pot furnaces
    • F27B14/0806—Charging or discharging devices
    • F27B2014/0818—Discharging

Abstract

При производстве химически активного металла с использованием плавильной печи, предназначенной для производства металла и имеющей ванну, возможно эффективное производство слитков при эффективном охлаждении слитков, извлеченных из изложницы, предусмотренной в плавильной печи. Кроме того, предусмотрена конструкция устройства, при которой возможно производство с высокой производительностью и высоким качеством нескольких слитков с одного пода. Предлагается плавильная печь для производства металла, причем печь содержит ванну, содержащую расплавленный металл, полученный плавлением сырья, изложницу, в которую разливают расплавленный металл, извлекающее устройство, которое помещается под изложницей для извлечения книзу охлаждаемого и затвердевающего слитка, охлаждающий элемент для охлаждения слитка, извлекаемого книзу из изложницы, и наружный кожух, вмещающий ванну, изложницу, извлекающее устройство и охлаждающий элемент, отделяя их от воздуха, причем по меньшей мере одна изложница и извлекающее устройство помещаются в наружном кожухе, а охлаждающее устройство помещается между наружным кожухом и слитком или между несколькими слитками.

Description

Изобретение относится к плавильной печи, предназначенной для производства металла, такого как титан и, в частности, относится к конструкции плавильной печи, которая может улучшить эффективность получения слитков металла.
Предшествующий уровень техники
Количество произведенного металлического титана значительно возросло благодаря наблюдающемуся в настоящее время росту мирового потребления не только в авиационной промышленности, но и в других отраслях. Спрос на титановую губку и металлический титан значительно возрос благодаря росту производства металлического титана.
Слитки металлического титана производятся в печи вакуумно-дугового переплава путем плавления брикетов титановой губки, причем брикеты формируют путем уплотнения титановой губки, произведенной процессом Кролла, при котором тетрахлорид титана восстанавливают таким металломвосстановителем, как магний.
Следующий процесс известен также как другой способ производства слитков металлического титана, при котором лом металлического титана смешивают с титановой губкой для получения сырья для плавления, сырье плавят в электронно-лучевой плавильной печи или плазменной плавильной печи. Пример такой электронно-лучевой плавильной печи показан на фиг. 1-3 (на фиг. 2 показан вид сверху фиг. 1 при наблюдении в направлении А, а на фиг. 3 показан вид в разрезе, выполненном по линии В-В).
Из сырья необязательно формируют электрод для этой электронно-лучевой плавильной печи, которая отличается от вакуумно-дуговой плавильной печи, и гранулированное или спеченное сырье 12 может загружаться в металлоприемник/ванну печи.
Поскольку расплавленный металл 20, образуемый путем плавления сырья 12 в ванне, течет из ванны 13 в изложницу 16, примеси в расплавленном металле могут быт удалены путем испарения примесей сырья, и поэтому в электронно-лучевой плавильной печи может быть получен обладающий высокой чистотой слиток металлического титана.
Таким образом, электронно-лучевая плавильная печь с ванной позволяет производить обладающий высокой чистотой металлический слиток не только в случае металлического титана, но и в случае такого тугоплавкого метала как цирконий, гафний или тантал, содержащего примеси.
Слиток 22, охлажденный и затвердевший в изложнице 16, упомянутой выше, извлекают с помощью извлекающего устройства 30 из электронно-лучевой плавильной печи. Поскольку слиток 22 сразу после извлечения из изложницы 16 имеет высокую температуру и внутри зоны 50 извлечения находится под пониженным давлением, трудно непосредственно охлаждать слиток способом, подобным водяному струйному охлаждению при непрерывной разливке стали (см. публикацию нерассмотренной заявки на патент Японии №Не1 10 (1998)-180418). С практической точки зрения, как показано волнистыми стрелками на фиг. 1 и 3, при охлаждении слитка 22 только путем теплового излучения может потребоваться очень много времени для того, чтобы его температура достигла уровня комнатной температуры. Как показано, поскольку охлаждение слитка в зоне 50 извлечения требует длительного времени, требуется эффективная система охлаждения слитка, полученного в изложнице 16.
В качестве другого способа повышения производительности плавильной печи для производства металла известна техника, при которой расплавленный металл, образуемый путем плавления электрода в одной реторте, разливают в несколько изложниц, что позволяет получать одновременно несколько слитков (см. патент США №3834447).
Далее, для того чтобы повысить производительность по слиткам, предлагается электронно-лучевая плавильная печь, в которой предусмотрены изложницы 16, а расплавленный металл разделяется посредством ковша 17 для одновременного получения множества слитков, как показано на фиг. 4-7 (на фиг. 5 показан вид сверху фиг. 4 при наблюдении в направлении А, на фиг. 6 показан вид фиг. 4 сбоку при наблюдении в направлении С, и на фиг. 7 показан вид в разрезе, выполненном по линии В-В) (см. публикацию нерассмотренной заявки на патент Японии №Не1 03 (1991)-75616).
Как показано выше, слитки 22 охлаждаются просто путем излучения и таким образом эффективность охлаждения в электронно-лучевой плавильной печи довольно низка. Кроме того, как показано на фиг. 6 и 7, тепло, содержащееся в слитке, должным образом удаляется путем излучения с поверхности слитка в направлении наружного кожуха 51 в зоне извлечения; однако степень теплового излучения уменьшается в случае, если поверхность слитков взаимно обращена друг к другу (рядом с центральной областью зоны 50 извлечения) и в результате уменьшается скорость охлаждения слитка.
Кроме того, неравномерное распределение температуры в слитке может вызвать деформацию слитка, такую как коробление или изгибание. Эти проблемы необходимо решить.
Так называемая "затвердевшая корка", подобная твердой оболочке, образуется на внутренней поверхности изложницы, соприкасающейся с расплавленным металлом в ванне изложницы. Толщина затвердевшей корки имеет тенденцию к возрастанию в направлении к нижней части ванны изложницы и при этом область ванны изложницы уменьшается и в нижней части изложницы остается только твердый слиток. Это связано с увеличением потери тепла в направлении основания изложницы в дополнение к объему потери тепла в направлении боковой стенки изложницы.
- 1 029080
Поверхность раздела между ванной изложницы и затвердевшей коркой часто имеет форму параболы в поперечном разрезе в направлении по вертикали, как показано числовой позицией 21Ь на фиг. 31А. Толщина затвердевшей корки, образованной на внутренней поверхности стенки изложницы, имеет тенденцию к возрастанию в направлении по вертикали вниз в ванне изложницы. Это ведет к уменьшению области ванны изложницы, уменьшению эффекта перемешивания расплавленных солей путем конвекции ванны расплава и к нежелательной ликвации компонентов сплава. Поэтому, как показано на фиг. 31В, желательно, чтобы поверхность раздела имела форму параболы, в которой нижняя линия параболы расходится в направлении обеих сторон. Известно, что является желательным, чтобы толщина затвердевающей корки, образующейся на внутренней поверхности стенки изложницы по направлению от верха ванны изложницы до низа ванны изложницы (область мениска 21а), была как можно более постоянной для того, чтобы сохранять качественную поверхность отливки.
Как было объяснено ранее, в электронно-лучевой плавильной печи для получения металлического титана желательно наличие устройство электронно-лучевой плавильной печи, имеющей изложницу, в которой толщина корки, образующейся на внутренней поверхности стенки, соприкасающейся с ванны изложницы, сохраняется как можно более небольшой, область мениска сохраняется длинной и нижняя часть ванны изложницы формируется широкой.
Сущность изобретения
Упомянутые проблемы присущи также плазменным дуговым плавильным печам, и поэтому требуется плавильная металлургическая печь, которая может решить эти проблемы.
Целью настоящего изобретения является предложение устройства металлургической плавильной печи, в которой могут эффективно производиться многочисленные слитки высокого качества при производстве активного металла с использованием плавильной печи для выплавки металла, имеющей ванну, в частности электронно-лучевой плавильной печи или плазменно-дуговой плавильной печи.
В результате поиска решения упомянутых проблем авторы изобретения обнаружили, что необходима металлургическая плавильная печь, предназначенная для получения слитка, имеющая ванну для плавления сырья, изложницу, устройство для извлечения слитка, и наружный кожух, и таким образом изобретение является выполненным.
Кроме того, авторы изобретения обнаружили также, что слиток, произведенный в изложнице, может быть эффективно охлажден путем распределения температуры по вертикали в охлаждающем элементе.
Кроме того, авторы изобретения обнаружили также, что поверхность произведенного слитка может сохраняться в улучшенном состоянии путем распределения температуры в изложнице для производства слитка, при котором температура монотонно уменьшается от верхней части изложницы до нижней части и путем образования по меньшей мере одной точки перегиба в распределении температуры.
Это означает, что плавильная печь для производства металла согласно настоящему изобретению имеет ванну для удерживания расплавленного металла, образованного путем плавления сырья, изложницу, в которую разливают расплавленный металл, извлекающее устройство, которое помещается ниже изложницы для извлечения слитка, охлажденного и затвердевшего по направлению книзу, охлаждающий элемент для охлаждения слитка, извлеченного с нижней стороны изложницы и наружный кожух для удерживания ванны, изложницы, извлекающего устройства и охлаждающего элемента отдельно от воздуха, причем охлаждающий элемент помещается между наружным кожухом и изложницей.
В настоящем изобретении является предпочтительным, чтобы охлаждающий элемент простирался вдоль направления извлечения слитка при определенном зазоре с поверхностью слитка.
В настоящем изобретении желательно, чтобы охлаждающий элемент охватывал всю окружность или часть окружности слитка при наблюдении в поперечном разрезе по вертикали к направлению извлечения слитка.
В настоящем изобретении является предпочтительным, чтобы охлаждающий элемент состоял из водоохлаждаемой рубашки или водоохлаждаемой спирали.
В настоящем изобретении является предпочтительным, чтобы изложницы были представлены во множественном числе и чтобы охлаждающий элемент был помещен между слитками, извлеченными из нескольких изложниц.
В настоящем изобретении является предпочтительным, чтобы в плавильной печи была предусмотрена изложница с открытым дном, чтобы стенка изложницы имела распределение температуры, при котором температура монотонно уменьшается от верхней части изложницы до нижней части и чтобы в распределении температуры была по меньшей мере одна точка перегиба.
В настоящем изобретении является предпочтительным, чтобы изложница состояла из участка первичного охлаждения, которым является верхняя часть изложницы, и участка вторичного охлаждения, которым является нижняя часть изложницы, причем участок первичного охлаждения является участком возрастания толщины, в котором толщина стенки изложницы возрастает в стенке по направлению кверху, а участок вторичного охлаждения является параллельным участком, в котором толщина изложницы постоянна.
В настоящем изобретении является предпочтительным, чтобы охлаждающая среда, протекающая в
- 2 029080
изложнице, состояла из первичной охлаждающей среды, поступающей на участок первичного охлаждения, и вторичной охлаждающей среды, поступающей на участок вторичного охлаждения, и температура первичной охлаждающей среды выше температуры вторичной охлаждающей среды.
В настоящем изобретении является предпочтительным, чтобы охлаждающая среда, протекающая в изложнице, последовательно поступала на участок первичного охлаждения и участок вторичного охлаждения, чтобы охлаждающая среда непрерывно протекала через охлаждающую спираль, намотанную вокруг участка первичного охлаждения и участка вторичного охлаждения, и чтобы охлаждающая спираль была относительно неплотно обмотана вокруг участка первичного охлаждения и обмотана относительно плотно вокруг участка вторичного охлаждения.
В настоящем изобретении является предпочтительным, чтобы охлаждающая среда, протекающая в изложнице, состояла из первичной охлаждающей среды, охлаждающей участок первичного охлаждения, и из вторичной охлаждающей среды, охлаждающей участок вторичного охлаждения, и чтобы они подавались по отдельности параллельно, так что первичная охлаждающая среда могла протекать в спирали, обмотанной вокруг участка первичного охлаждения, а вторичная охлаждающая среда - протекать в спирали, обмотанной вокруг участка вторичного охлаждения.
В настоящем изобретении является предпочтительным формирование конусной части в нижней части участка вторичного охлаждения, в которой диаметр внутренней поверхности изложницы уменьшается в направлении извлечения слитка.
В настоящем изобретении является предпочтительным, чтобы плавильная печь для плавления металла были электронно-лучевой плавильной печью или плазменно-дуговой плавильной печью.
При использовании плавильной печи для выплавки металла согласно настоящему изобретению извлеченный слиток может быть эффективно охлажден, повышая таким образом эффективность производства слитка.
Кроме того, в случае, когда несколько слитков извлекают одновременно, может быть улучшена не только скорость охлаждения слитков за счет создания теплового излучения между слитками, обращенными друг к другу, но также может быть уменьшена неоднородность распределения температуры в одном слитке. Поэтому можно также избежать тепловой деформации слитка и, в результате, может быть произведен слиток, обладающий превосходными линейными свойствами без коробления и имеющий превосходные литейные поверхности.
Кроме того, при использовании плавильной печи для выплавки металла согласно настоящему изобретению, поскольку формируется ванна изложницы с длинной менисковой частью и широкой нижней частью ванны изложницы, превосходной является не только разливочная поверхность, но и макроструктура слитка.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показан схематический вид в поперечном разрезе, демонстрирующий общие элементы конструкции электронно-лучевой плавильной печи, предназначенной для производства отдельного слитка, в соответствии с обычными техническими решениями и согласно настоящему изобретению;
на фиг. 2 - вид сверху на фиг. 1 при наблюдении в направлении А; на фиг. 3 - вид фиг. 1 в поперечном разрезе, выполненном по линии В-В;
на фиг. 4 - схематический вид в поперечном разрезе, демонстрирующий общие элементы конструкции электронно-лучевой плавильной печи, предназначенной для производства множества слитков, в соответствии с обычными техническими решениями и согласно настоящему изобретению;
на фиг. 5 - вид сверху на фиг. 4 при наблюдении в направлении А;
на фиг. 6 - вид сбоку фиг. 4 при наблюдении в направлении С;
на фиг. 7 - вид фиг. 4 в поперечном разрезе, выполненном по линии В-В;
на фиг. 8 - схематический вид, демонстрирующий один вариант реализации настоящего изобретения, причем на фиг. 8А показан вид сбоку в поперечном разрезе зоны извлечения слитка и на фиг. 8В показан вид с фиг. 8А в поперечном разрезе, выполненном по линии В-В;
на фиг. 9 - схематический вид, демонстрирующий один вариант реализации настоящего изобретения, причем на фиг. 9А показан вид сбоку в поперечном разрезе зоны извлечения слитка и на фиг. 9В показан вид с фиг. 9А в поперечном разрезе, выполненном по линии В-В;
на фиг. 10 - схематический вид, демонстрирующий один вариант реализации настоящего изобретения, причем на фиг. 10А показан вид сбоку в поперечном разрезе зоны извлечения слитка и на фиг. 10В показан вид с фиг. 10А в поперечном разрезе, выполненном по линии В-В;
на фиг. 11 - схематический вид, демонстрирующий один вариант реализации настоящего изобретения, причем на фиг. 11А показан вид сбоку в поперечном разрезе зоны извлечения слитка и на фиг. 11В показан вид с фиг. 11А в поперечном разрезе, выполненном по линии В-В;
на фиг. 12 - схематический вид, демонстрирующий один вариант реализации настоящего изобретения, причем на фиг. 12А показан вид сбоку в поперечном разрезе зоны извлечения слитка и на фиг. 12В показан вид с фиг. 12А в поперечном разрезе, выполненном по линии В-В;
на фиг. 13 - схематический вид, демонстрирующий один вариант реализации настоящего изобретения, причем на фиг. 13А показан вид сбоку в поперечном разрезе зоны извлечения слитка и на фиг. 13В
- 3 029080
показан вид с фиг. 13А в поперечном разрезе, выполненном по линии В-В;
на фиг. 14 - схематический вид, демонстрирующий один вариант реализации настоящего изобретения, причем на фиг. 14А показан вид сбоку в поперечном разрезе зоны извлечения слитка и на фиг. 14В показан вид с фиг. 14А в поперечном разрезе, выполненном по линии В-В;
на фиг. 15 - схематический вид, демонстрирующий один вариант реализации настоящего изобретения, причем на фиг. 15А показан вид сбоку в поперечном разрезе зоны извлечения слитка и на фиг. 15В показан вид с фиг. 15А в поперечном разрезе, выполненном по линии В-В;
на фиг. 16 - местный вид сверху, демонстрирующий участок плавки при одном варианте реализации настоящего изобретения;
на фиг. 17 - вид в поперечном разрезе, демонстрирующий зону извлечения слитков для варианта реализации с фиг. 16;
на фиг. 18 - местный вид сверху, демонстрирующий участок плавки при одном варианте реализации настоящего изобретения;
на фиг. 19 - вид в поперечном разрезе, демонстрирующий зону извлечения слитков для варианта реализации с фиг. 18;
на фиг. 20А-20С - виды в поперечном разрезе, демонстрирующие участок извлечения слитка для одного примера другого модифицированного примера настоящего изобретения;
на фиг. 21 - вид в поперечном разрезе, демонстрирующий участок извлечения слитка для одного примера другого модифицированного примера настоящего изобретения;
на фиг. 22 - приблизительная схема, демонстрирующая вариант реализации настоящего изобретения, причем на фиг. 22А показан вид сбоку в поперечном разрезе зоны извлечения слитка и на фиг. 22В и 22С показаны виды сверху в поперечном разрезе с фиг. 22А;
на фиг. 23 - электронно-лучевая плавильная печь согласно одному варианту реализации настоящего изобретения, причем на фиг. 23А показан вид сверху в поперечном разрезе и на фиг. 23В показан вид сбоку в поперечном разрезе;
на фиг. 24 - электронно-лучевая плавильная печь согласно одному варианту реализации настоящего изобретения, причем на фиг. 24А показан вид сверху в поперечном разрезе и на фиг. 24В показан вид сбоку в поперечном разрезе;
на фиг. 25 - электронно-лучевая плавильная печь согласно одному варианту реализации настоящего изобретения, причем на фиг. 25А показан вид сверху в поперечном разрезе и на фиг. 25В показан вид сбоку в поперечном разрезе;
на фиг. 26 - вид сбоку в поперечном разрезе, демонстрирующий схематически электронно-лучевую плавильную печь согласно одному варианту реализации настоящего изобретения;
на фиг. 27А схематически показан в поперечном разрезе вид, демонстрирующий участок изложницы согласно одному варианту реализации настоящего изобретения, и на фиг. 27В схематически показан в поперечном разрезе вид, демонстрирующий пример, при котором применяется конусная часть;
на фиг. 28А схематически показан в поперечном разрезе вид, демонстрирующий участок изложницы согласно другому варианту реализации настоящего изобретения, и на фиг. 28В схематически показан в поперечном разрезе вид, демонстрирующий пример, при котором применяется конусная часть;
на фиг. 29А схематически показан в поперечном разрезе вид, демонстрирующий участок изложницы согласно другому варианту реализации настоящего изобретения, и на фиг. 29В схематически показан в поперечном разрезе вид, демонстрирующий пример, при котором применяется конусная часть;
на фиг. 30А схематически показан в поперечном разрезе вид, демонстрирующий участок изложницы согласно другому варианту реализации настоящего изобретения, и на фиг. 30В схематически показан в поперечном разрезе вид, демонстрирующий пример, при котором применяется конусная часть;
на фиг. 31 показан схематический вид, демонстрирующий ситуацию при формировании ванны изложницы и ситуация теплового излучения в обычной изложнице (фиг. 31А) и в изложнице согласно настоящему изобретению (фиг. 31В);
на фиг. 32 показан схематический вид в поперечном сечении, демонстрирующий части изложницы в обычной электронно-лучевой плавильной печи.
Наилучший режим осуществления изобретения
Наилучший вариант настоящего изобретения описан в деталях далее в качестве примера со ссылкой на чертежи случая, при котором плавильная печь для выплавки металла является электронно-лучевой плавильной печью. В следующем описании приводится случай, при котором сырьем является титановая губка, слиток должен быть получен из металлического титана и поперечное сечение произведенного слитка является квадратным; однако электронно-лучевая плавильная печь согласно настоящему изобретению не ограничивается производством титановых сплавов, и настоящее изобретение может также применяется для выплавки металла с высокой температурой плавления, такого как цирконий, гафний, вольфрам или тантал, других металлов, которые могут быть произведены в слитках в электроннолучевой плавильной печи или сплавов таких металлов. Кроме того, что касается поперечного сечения, то настоящее изобретение не ограничивается прямоугольником, и настоящее изобретение может применяться при любой форме поперечного сечения, такой как круг, эллипс, барабан, многоугольник или дру- 4 029080
гие неправильные формы.
Первый вариант реализации (отдельный слиток + трубчатый охлаждающий элемент).
На фиг. 1-3 показаны общие элементы конструкции электронно-лучевой плавильной печи, предназначенной для производства отдельного слитка, в соответствии с обычными техническими решениями и согласно настоящему изобретению. На фиг. 2 показан вид сверху на фиг. 1 при наблюдении в направлении А и на фиг. 3 показан вид фиг. 1 в поперечном разрезе, выполненном по линии В-В. Электроннолучевая плавильная печь, показанная на фиг. 1, состоит из участка плавки 40, на котором плавится сырье, и зоны 50 извлечения слитка, в которой извлекают полученный слиток, помещенной в нижней части участка плавки 40.
На участке плавки 40, который разделяется стенкой участка плавки 41, располагается устройство для подачи сырья 10, такое как шнек или ему подобное, предназначенное для подачи титанового сырья 12, состоящего из титановой губки или титанового лома, устройство транспортировки сырья 11, такое как вибрационный питатель или ему подобное, предназначенное для перемещения сырья 12, ванна 13 для плавления поступившего сырья, устройство 14 для испускания электронного луча, предназначенное для плавления сырья 12, поступившего в ванну 13 для образования расплавленного металла 20, изложница 16, состоящая из водоохлаждаемой меди и тому подобного, предназначенная для образования слитка путем охлаждения и затвердевания расплавленного металла 20, и устройство 15 для испускания электронного луча с целью образования ванны расплавленного металла 21 путем испускания электронного луча внутрь изложницы 16.
В нижней части изложницы 16 участка плавки 40 помещается зона 50 извлечения, которая отделяется наружным кожухом 51 зоны извлечения. Внутри зоны 50 извлечения размещается извлекающее устройство 30, предназначенное для извлечения книзу слитка, полученного в изложнице 16. Следует отметить, что участок плавки 40 и зона 50 извлечения построены таким образом, чтобы в них поддерживалось пониженное давление.
Сначала сырье 12, поданное из устройства для подачи сырья 10, плавят в ванне 13 устройством 14 для испускания электронного луча с целью получения расплавленного металла 20. Расплавленный металл 20 подается из нижней части ванны 13 внутрь изложницы 16. В изложницу перед плавкой сырья 12 помещают заглушку (не показана), которая служит нижней частью изложницы 16. Заглушку изготавливают из такого же материала, что и сырье 12, и она объединяется с расплавленным металлом 20, поступающим в изложницу 16 для формирования слитка 22.
Поверхность расплавленного металла 20, непрерывно поступающего на заглушку в изложнице 16, нагревают устройством 15 для испускания электронного луча для поддерживания жидким расплавленного металла 21, и нижняя часть ванны расплавленного металла 21 охлаждается и затвердевает в изложнице 16 и объединяется с заглушкой так, чтобы формировать слиток 22.
Слиток 22, сформированный в изложнице 16, извлекается в зоне 50 извлечения при контроле скорости извлечения извлекающего устройства 30, взаимодействующего с заглушкой так, чтобы уровень ванны расплавленного металла 21 поддерживался на постоянном уровне.
Указанное описание относится к обычной конструкции и действию электронно-лучевой плавильной печи, предназначенной для производства отдельного слитка обычным способом и согласно настоящему изобретению и, кроме того, в первом варианте реализации настоящего изобретения, как показано на фиг. 8, в зоне 50 извлечения помещается трубчатый охлаждающий элемент 60.
На фиг. 8А показан вид сбоку в поперечном разрезе зоны 50 извлечения слитка, а на фиг. 8В показан вид с фиг. 8А в поперечном разрезе, выполненном по линии В-В. Как показано на фиг. 8, трубчатый охлаждающий элемент 60 выполнен таким образом, чтобы проходить вдоль поверхности слитка 22 при сохранении определенного расстояния от поверхности на одной стороне извлекаемого слитка 22 и извлекающего устройства 30. Охлаждающий элемент 60 не имеет особых ограничений, пока он может охлаждаться текущей в нем с наружной стороны охлаждающей средой; например можно упомянуть водоохлаждаемую медную рубашку.
Как показано на фиг. 3, поскольку внутренняя часть зоны 50 извлечения содержится в обычной электронно-лучевой плавильной печи при пониженном давлении, слиток охлаждается в первую очередь путем излучения в направлении наружного кожуха 51 зоны извлечения электронно-лучевой плавильной печи. Однако в первом варианте реализации настоящего изобретения, поскольку трубчатый охлаждающий элемент 60 помещается между слитком и корпусом электронно-лучевой плавильной печи в зоне 50 извлечения, расстояние для излучения тепла уменьшается и величина теплового излучения увеличивается, обеспечивая таким образом охлаждение слитка 22. В результате может быть увеличена скорость извлечения полученного слитка.
Повышение скорости охлаждения слитка означает, что может быть увеличена скорость плавления и, в результате, может быть увеличена производительность по слиткам.
Второй вариант реализации (отдельный слиток + охлаждающий элемент в форме квадратной скобки) Во втором варианте реализации настоящего изобретения, как показано на фиг. 9, в зоне 50 извлечения помещается охлаждающий элемент с поперечным сечением в форме квадратной скобки На фиг. 9А показан вид сбоку в поперечном разрезе зоны 50 извлечения слитка и на фиг. 9В показан вид с фиг.
- 5 029080
9А в поперечном разрезе, выполненном по линии В-В.
Как показано на фиг. 9, с трех сторон извлеченного слитка 22 и извлекающего устройства 30 помещается охлаждающий элемент 61, имеющий в поперечном сечении в направлении извлечения форму квадратной скобки, так что он простирается вдоль трех боковых поверхностей слитка 22 при сохранении определенного расстояния от этих поверхностей.
При втором варианте реализации настоящего изобретения, поскольку в зоне 50 извлечения помещается охлаждающий элемент 61, имеющий в поперечном сечении форму квадратной скобки, тепловое излучение слитка 22 может быть усилено по сравнению со случаем первого варианта реализации, так что охлаждение может происходить быстрее.
Третий вариант реализации (отдельный слиток + охлаждающий элемент в форме квадрата).
В третьем варианте реализации настоящего изобретения, как показано на фиг. 10, в зоне 50 извлечения помещается охлаждающий элемент с поперечным сечением в форме квадрата. На фиг. 10А показан вид сбоку в поперечном разрезе зоны 50 извлечения слитка и на фиг. 10В показан вид с фиг. 10А в поперечном разрезе, выполненном по линии В-В.
Как показано на фиг. 10, с четырех сторон извлекаемого слитка 22 и извлекающего устройства 30 помещается охлаждающий элемент 62, имеющий в поперечном сечении в направлении извлечения форму квадрата, так что он простирается вдоль четырех боковых поверхностей слитка 22 при сохранении определенного расстояния от этих поверхностей.
При третьем варианте реализации настоящего изобретения, поскольку в зоне 50 извлечения помещается охлаждающий элемент 62, имеющий в поперечном сечении форму квадрата, слиток может охлаждаться со всех направлений, тепловое излучение слитка 22 может быть усилено по сравнению со случаями первого и второго вариантов реализации, так что охлаждение может происходить быстрее.
Четвертый вариант реализации (отдельный слиток + охлаждающий элемент в форме спирали).
В четвертом варианте реализации настоящего изобретения, как показано на фиг. 11, в зоне 50 извлечения помещается охлаждающий элемент, состоящий из спиральной катушки. На фиг. 11А показан вид сбоку в поперечном разрезе зоны 50 извлечения слитка и на фиг. 11В показан вид с фиг. 11А в поперечном разрезе, выполненном по линии В-В.
Как показано на фиг. 11, охлаждающий элемент 63, имеющий форму спиральной катушки, окружает четыре стороны извлекаемого слитка 22 и извлекающего устройства 30, так что он простирается вдоль четырех боковых поверхностей слитка 22 при сохранении определенного расстояния от этих поверхностей. Как таковой охлаждающий элемент 63 не имеет особых ограничений, пока он состоит из трубчатого элемента, через который может протекать текущая с наружной стороны охлаждающая среда и, например, можно упомянуть водоохлаждаемую медную спираль.
При четвертом варианте реализации настоящего изобретения, поскольку в зоне 50 извлечения помещается охлаждающий элемент 63 в форме спирали, слиток может охлаждаться со всех направлений, тепловое излучение слитка 22 может быть происходить так же, как при третьем варианте реализации, так что охлаждение может происходить быстрее.
Пятый вариант реализации (несколько слитков + трубчатый охлаждающий элемент).
На фиг. 4-7 показаны общие элементы конструкции электронно-лучевой плавильной печи, предназначенной для производства нескольких слитков, в соответствии с обычными техническими решениями и согласно настоящему изобретению. На фиг. 5 показан вид сверху на фиг. 4 при наблюдении в направлении А, на фиг. 6 показан вид сбоку на фиг. 4 при наблюдении в направлении С и на фиг. 7 показан вид фиг. 4 в поперечном разрезе, выполненном по линии В-В. Среди конструкционных элементов электронно-лучевой плавильной печи, показанной на фиг. 4, опущены описания устройства подачи сырья 10, устройства транспортировки сырья 11, ванны 13 и устройств испускания электронного луча 14 и 15, поскольку они соответствуют тем, которые приведены для обычной электронно-лучевой печи, показанной на фиг. 1.
В электронно-лучевой плавильной печи, показанной на фиг. 4-7, параллельно помещаются две изложницы 16, так, что их кромки параллельны в продольном направлении. Кроме того, между ванной 13 и изложницами 16 помещается желоб 17, который одновременно содержит расплавленный металл 20 и разделяет его по каждой из нескольких изложниц 16. В зоне 50 извлечения, помещенной в нижней части участка плавки 40, для каждой из нескольких изложниц 16 предусмотрено извлекающее устройство 30, обеспечивая таким образом извлечение слитков 22, образованных в нескольких изложницах 16.
Указанное описание относится к обычной конструкции и действию электронно-лучевой плавильной печи, предназначенной для производства нескольких слитков обычным способом и согласно настоящему изобретению и, кроме того, в пятом варианте реализации настоящего изобретения, как показано на фиг. 12, в зоне 50 извлечения помещается трубчатый охлаждающий элемент 60.
На фиг. 12А показан вид сбоку в поперечном разрезе зоны 50 извлечения слитка, а на фиг. 12В показан вид с фиг. 12А в поперечном разрезе, выполненном по линии В-В. Как показано на фиг. 12, в промежутке между извлеченными слитками 22 и между извлекающими устройствами 30 помещается трубчатый охлаждающий элемент 60 так, чтобы простираться вдоль поверхности каждого из слитков 22 при сохранении определенного расстояния до каждой поверхности.
- 6 029080
Как показано на фиг. 7, поскольку внутри зоны 50 извлечения в обычной электронно-лучевой плавильной печи поддерживается пониженное давление, слитки 22 не могут охлаждаться путем непосредственной подачи охлаждающей среды и слитки 22 охлаждаются в первую очередь за счет излучения, как показано волнистыми стрелками. Поверхность слитков 22, обращенная к наружному кожуху 51 зоны извлечения, может излучать тепло, обеспечивая таким образом охлаждение; однако в области центральной зоны, где находятся два слитка 22, обращенные друг к другу, поскольку они принимают тепловое излучение друг от друга, скорость охлаждения слитков 22 уменьшается, что ведет к ухудшению производительности. Кроме того, в центральной области, поскольку в ней не обеспечивается охлаждение по сравнению с наружной зоной слитков 22, обращенных друг к другу, возникает неравномерное распределение температуры в слитке в зависимости от расположения его поверхности, что ведет к деформации слитка, такой как коробление.
Однако в пятом варианте реализации настоящего изобретения, поскольку между слитками 22 помещается трубчатый охлаждающий элемент 60, тепловое излучение также происходит на поверхностях, которыми слитки взаимно обращены друг к другу, обеспечивая таким образом быстрое охлаждение. В результате равномерное охлаждение может быть выполнено на всех поверхностях слитков.
В приведенном выше описании пятого варианта реализации описан пример, при котором слитки производятся в две линии; однако настоящий вариант реализации не ограничивается производством слитков в две линии и, например, возможно производство слитков в три и больше линии. В этом случае слиток 22 и охлаждающий элемент 60 размещаются поочередно.
Шестой вариант реализации (несколько слитков + охлаждающий элемент в форме квадратной скобки).
В шестом варианте реализации настоящего изобретения, как показано на фиг. 13, в зоне 50 извлечения помещается охлаждающий элемент с поперечным сечением в форме квадратной скобки "]". На фиг. 13А показан вид сбоку в поперечном разрезе зоны 50 извлечения слитка и на фиг. 13В показан вид с фиг. 13А в поперечном разрезе, выполненном по линии В-В.
Как показано на фиг. 13, с трех сторон извлеченного слитка 22 и извлекающего устройства 30 в две линии помещается охлаждающий элемент 61, имеющий в поперечном сечении в направлении извлечения форму квадратной скобки, так что он простирается вдоль трех боковых поверхностей слитка 22 при сохранении определенного расстояния от этих поверхностей.
При шестом варианте реализации настоящего изобретения, поскольку в зоне 50 извлечения помещается охлаждающий элемент 61, имеющий в поперечном сечении форму квадратной скобки, тепловое излучение слитка 22 может быть усилено по сравнению со случаем пятого варианта реализации, так что охлаждение может происходить быстрее.
В приведенном выше описании шестого варианта реализации описан пример, при котором слитки производятся в две линии; однако настоящий вариант реализации не ограничивается производством слитков в две линии и, например, возможно производство с множественным комбинированием слитка и охлаждающего элемента, в три или больше линии.
Седьмой вариант реализации (несколько слитков + охлаждающий элемент в форме квадрата).
В седьмом варианте реализации настоящего изобретения, как показано на фиг. 14, в зоне 50 извлечения помещается охлаждающий элемент с поперечным сечением в форме квадрата. На фиг. 14А показан вид сбоку в поперечном разрезе зоны 50 извлечения слитка и на фиг. 14В показан вид с фиг. 14А в поперечном разрезе, выполненном по линии В-В.
Как показано на фиг. 14, с четырех сторон извлекаемого слитка 22 и извлекающего устройства 30 в две линии помещается охлаждающий элемент 62, имеющий в поперечном сечении в направлении извлечения форму квадрата, так что он простирается вдоль четырех боковых поверхностей слитка 22 при сохранении определенного расстояния от этих поверхностей.
При седьмом варианте реализации настоящего изобретения, поскольку в зоне 50 извлечения помещается охлаждающий элемент 62, имеющий в поперечном сечении форму квадрата, слиток может охлаждаться со всех направлений, тепловое излучение слитка 22 может быть усилено по сравнению со случаями пятого и шестого вариантов реализации, так что охлаждение может происходить быстрее.
В приведенном выше описании седьмого варианта реализации описан пример, при котором слитки производятся в две линии; однако настоящий вариант реализации не ограничивается производством слитков в две линии и, например, возможно производство с множественным комбинированием слитка и охлаждающего элемента, в три или больше линий.
Восьмой вариант реализации (несколько слитков + охлаждающий элемент в форме спирали)
В восьмом варианте реализации настоящего изобретения, как показано на фиг. 15, в зоне 50 извлечения помещается охлаждающий элемент, состоящий из спиральной катушки. На фиг. 15А показан вид сбоку в поперечном разрезе зоны 50 извлечения слитка и на фиг. 15В показан вид с фиг. 15А в поперечном разрезе, выполненном по линии В-В.
Как показано на фиг. 15, охлаждающий элемент 63, имеющий форму спиральной катушки, окружает четыре стороны извлекаемого слитка 22 и извлекающего устройства 30 в две линии, так что он простирается вдоль четырех боковых поверхностей слитка 22 при сохранении определенного расстояния от
- 7 029080
этих поверхностей.
При восьмом варианте реализации настоящего изобретения, поскольку в зоне 50 извлечения помещается охлаждающий элемент 63 в форме спирали, слиток может охлаждаться со всех направлений, тепловое излучение слитка 22 может происходить так же, как при седьмом варианте реализации, так что охлаждение может происходить быстрее.
В приведенном выше описании седьмого варианта реализации описан пример, при котором слитки производятся в две линии; однако настоящий вариант реализации не ограничивается производством слитков в две линии и, например, возможно производство с множественным комбинированием слитка и охлаждающего элемента, в три или больше линии.
Девятый вариант реализации (несколько слитков + треугольный охлаждающий элемент в форме стойки).
Далее описан другой вариант реализации настоящего изобретения. На фиг. 16 показан пример, при котором изменяется размещение нескольких изложниц на участке плавки 40 электронно-лучевой плавильной печи согласно настоящему изобретению. Как показано на фиг. 16, две изложницы 16 помещаются так, что их кромки в продольном направлении не являются параллельными. Желоб 18, который содержит расплавленный металл 20 и разделяет его по каждой из нескольких изложниц 16, помещается между ванной 13 и изложницами 16.
На фиг. 17 показан вид в поперечном разрезе в случае, когда слитки, произведенные на участке плавки 40, показанном на фиг. 16, извлекаются в зону 50 извлечения. Как показано на фиг. 17, слитки 22, извлеченные в два ряда, помещаются так, что вид в поперечном разрезе становится подобен циркумфлексу без вершины. В пространстве между слитками, помещенными в два ряда, помещается охлаждающий элемент 64, имеющий форму треугольной стойки (форму призмы), так что две поверхности треугольной стойки идут параллельно каждой поверхности слиток 22 при наличии определенного зазора между поверхностью треугольной стойки и поверхностью слитка 22.
При девятом варианте реализации, даже в случае, когда поверхности слитков, расположенных в два ряда, не параллельны друг другу, поскольку охлаждающий элемент, помещенный между слитками, является треугольной стойкой, и две его поверхности обращены к каждой параллельной поверхности слитка, излучение тепла может также быть обеспечено даже между слитками и охлаждение, таким образом, может происходить быстрее. В результате возможно равномерное охлаждение всех поверхностей слитков.
Десятый вариант реализации (несколько слитков + треугольный охлаждающий элемент в форме стойки).
На фиг. 18 показан пример, при котором изменяется размещение изложницы 16 на участке плавки 4 0 электронно-лучевой плавильной печи согласно настоящему изобретению. Как показано на фиг. 18, предусмотрено несколько изложниц, так что их продольные поверхности располагаются радиально. Желоб 19, который делит расплавленный металл 20 радиально по каждой изложнице 16, помещается между ванной 13 и изложницами 16.
На фиг. 19 показан вид в поперечном разрезе в случае, когда слитки, произведенные на участке плавки 40, показанном на фиг. 18, извлекаются в зоне 50 извлечения. Как показано на фиг. 19, несколько извлеченных слитков 22 размещаются радиально. В каждом промежутке, образованном между соседними слитками, расположенными в два ряда, помещается охлаждающий элемент 65, имеющий форму треугольной стойки, так что две его поверхности простираются параллельно поверхности каждого из слитков 22 при наличии определенного зазора.
При десятом варианте реализации, даже в случае, когда слитки размещаются радиально и поверхности слитков не являются параллельными друг другу, поскольку охлаждающий элемент, помещенный между слитками, является треугольной стойкой и две его поверхности обращены к каждой параллельной поверхности слитка, излучение тепла может также быть обеспечено даже между слитками и охлаждение, таким образом, может происходить быстрее. В результате возможно равномерное охлаждение всех поверхностей слитков. Кроме того, при настоящем варианте реализации возможно эффективное производство нескольких слитков в ограниченном пространстве.
Иной вариант (слиток неправильной формы + охлаждающий элемент).
На фиг. 20 показан вид в поперечном разрезе слитка, извлеченного при другом варианте настоящего изобретения. Как показано на фиг. 20А, настоящее изобретение может быть применено к слитку 23, имеющему круглое поперечное сечение. При способе, сходном со случаем с прямоугольным слитком, охлаждающий элемент 63 имеет в этом случае круглое поперечное сечение, которое охватывает всю окружность слитка при наличии определенного зазора с поверхностью слитка 23, и простирается в направлении извлечения слитка.
Кроме того, как показано на фиг. 20В, существует возможность, что охлаждающий элемент 67 в форме спирали полностью охватывает окружность круглого слитка.
Кроме того, при способе, сходном с описанием вариантов реализации прямоугольного слитка, параллельно может быть представлено несколько комбинаций слитка 23 и охлаждающего элемента, показанных на фиг. 20А и 20В. Кроме того, как показано на фиг. 20С, охлаждающий элемент 68, который охватывает часть окружности круглого слитка, может быть помещен между несколькими круглыми
- 8 029080
слитками 23.
Кроме того, как показано на изображении сверху на фиг. 21, несколько изложниц 16 помещаются параллельно на участке плавки 40, и в зоне извлечения ниже участка плавки наружный кожух 51 зоны извлечения может иметь структуру, при которой сочетаются два кожуха, каждый из которых имеет Собразное поперечное сечение, охватывающие часть слитка и частично открытые. Следует отметить, что на фиг. 21 показан вариант наружного кожуха 51 зоны извлечения, хотя на фигуре опущено описание охлаждающего элемента, и на практике может быть использован охлаждающий элемент любого типа, описанного для настоящего изобретения.
Кроме того, как показано на фиг. 22, в настоящем изобретении, когда охлаждающее устройство не размещается с нижней стороны слитка, как описывалось до сих пор, возможно применение, например, структуры, при которой трубчатый элемент, состоящий из медной плиты и тому подобного, крепится к нижнему краю изложницы 16 путем прикрепления устройства 72 так, чтобы выдвигать изложницу 16 сверху вниз. Трубчатый элемент 70 или 71 может быть применен так, чтобы охватывать слиток, как показано на фиг. 22В, в случае, когда поперечное сечение слитка является прямоугольным, и как показано на фиг. 22С в случае, когда поперечное сечение слитка является круглым. В обоих случаях охлаждающий элемент 63 или 67 в форме спирали помещается вокруг трубчатого элемента 70 или 71 соответственно, и слиток может охлаждаться с помощью трубчатого элемента путем поглощения тепла трубчатым элементом.
Признаком настоящего изобретения является то, что охлаждающий элемент помещается между несколькими слитками и/или между наружным кожухом и слитком. Среди прочего в варианте реализации, при котором охлаждающий элемент помещается между несколькими слитками, как уже показано на фиг. 12, взаимный нагрев между слитками 22, извлеченными из изложниц при высокой температуре, может быть эффективно уменьшен путем размещения охлаждающего элемента между слитками 22.
Кроме того, хотя описание на фигуре опущено, охлаждающий элемент может быть помещен между слитком 22 и наружным кожухом 51. Кроме того, путем сочетания обоих вариантов реализации, как показано на фиг. 23, охлаждающий элемент может быть помещен как между несколькими слитками 22, так и между слитком 22 и наружным кожухом 51.
Если взаимный нагрев между слитками 22 уменьшается, не будет градиента распределения температуры в направлении поперечного сечения в каждом слитке 22, извлеченном из изложницы. В результате может также быть эффективно уменьшена тепловая деформация произведенного слитка. В завершение может быть получен слиток, обладающий превосходными линейными свойствами.
В настоящем изобретении желательно, чтобы градиент температуры, при котором температура понижается в направлении от верхней части охлаждающего элемента до нижней части охлаждающего элемента, придается охлаждающему элементу, размещенному по вертикали. В результате по сравнению со случаем, при котором градиент температуры не придается охлаждающему элементу, улучшается качество разливочной поверхности полученного слитка.
Кроме того, в настоящем изобретении желательно, чтобы градиент температуры, при котором температура понижается в направлении от нижней части охлаждающего элемента до верхней части охлаждающего элемента, придается охлаждающему элементу, размещенному по вертикали. В результате по сравнению со случаем, при котором градиент температуры не придается охлаждающему элементу, улучшается прямолинейность полученного слитка.
На фиг. 24 показан другой предпочтительный вариант реализации изобретения, при котором охлаждающий элемент 60 помещается на каждой поверхности двух слитков 22, обращенных друг к другу, при условии, что никакой градиент температуры не создается в охлаждающих элементах 60. При этом варианте реализации может быть дополнительно уменьшен взаимный нагрев между слитками и, в результате, может быть улучшено деформирование слитка по сравнению с вариантом реализации с фиг. 12.
На фиг. 25 показан другой предпочтительный вариант реализации настоящего изобретения, при котором охлаждающий элемент 60 помещается на каждой поверхности двух слитков 22, обращенных друг к другу, и на каждой поверхности слитков 22, обращенной к наружному кожуху, при условии, что никакой градиент температуры не придается к охлаждающим элементам 60. При этом варианте реализации может быть дополнительно уменьшен взаимный нагрев между слитками, увеличивается скорость охлаждения и, в результате, не только может быть дополнительно улучшено деформирование слитка, но и может быть увеличена скорость извлечения полученного слитка.
На фиг. 26 показан предпочтительный вариант реализации настоящего изобретения, при котором охлаждающий элемент 69 имеет градиент температуры. Он показывает пример способа получения такого градиента, который представлен конструкцией, через которую протекает охлаждающая вода. По вертикали внутренняя часть охлаждающего элемента 69 делится на несколько зон разделительной стенкой, и верхняя, средняя и нижняя части называются соответственно первой частью 69а, второй частью 69Ь и третьей частью 69с.
В структуре этого варианта реализации горячую воду (Н) подают в первую часть 69а и горячую воду (Н) выбрасывают из этой части. Желательно, чтобы температура горячей воды, поступающей в первую часть 69а, составляла от 50 до 70°С.
- 9 029080
Кроме того, желательно, чтобы холодная вода (Ь) подавалась снизу в третью часть 69с, где холодная вода (Ь) выбрасывается из верха этой части, и чтобы выброшенная холодная вода (Ь) подавалась снизу во вторую часть 69Ь. Желательно, чтобы температура поступающей холодной воды составляла от 5 до 20°С.
Путем создания отрицательного градиента температуры, при котором температура понижается в охлаждающем элементе 69 сверху вниз, как упомянуто выше, поскольку слиток 22 сразу после его извлечения из изложницы 16 охлаждается постепенно, а не охлаждается сразу, может быть улучшено качество литейной поверхности слитка 22.
Далее, в настоящем изобретении, хотя это и не показано на фигуре, существует возможность, в отличие от фиг. 26, подавать холодную воду (Ь) в первую часть 69а и вторую часть 69Ь, и подавать горячую воду (Н) в третью часть 69с.
При положительном градиенте температуры, при котором температура повышается в охлаждающем элементе 69 сверху вниз, как упоминалось выше, поскольку уменьшается взаимный нагрев между слитками 22 сразу после извлечения их из изложницы 16, можно предотвратить неравномерное распределение температуры в слитке и можно улучшить прямолинейность слитка.
Хотя описание фигуры опущено, настоящее изобретение не ограничивается слитком, имеющим прямоугольное или круглое поперечное сечение, и настоящее изобретение может применяться к любым другим слиткам, имеющим такую форму в поперечном сечении, как эллипс, цилиндр, многоугольник или другие неправильные формы, образуемые кривой, если возможно их производство на практике, и могут применяться в случае слитков, расположенных в один ряд и в случае слитков, расположенных в несколько рядов. В каждом случае охлаждающий элемент согласно настоящему изобретению имеет форму, охватывающую всю или часть окружности поверхности слитка, и простирающуюся вдоль поверхности слитка при наличии определенного зазора с поверхностью слитка.
Охлаждающий элемент, предназначенный для охлаждения металлического слитка, изготовлен из металла, обладающего хорошей теплопроводностью, причем желательно, чтобы в самом элементе применялась охлаждающая среда. В качестве способа охлаждения можно упомянуть способ, при котором все поверхности медного элемента охлаждаются и структуре элемента в форме рубашки, способ, при котором охлаждающая среда протекает по пути, заранее созданном в охлаждающем элементе, так, чтобы охлаждать элемент, и способ, при котором металлическая труба помещается на поверхности охлаждающего элемента в форме спирали так, чтобы охлаждать охлаждающий элемент. Применение одного из этих способов позволяет эффективно отводить тепло.
В качестве материала для охлаждающего элемента может быть выбран любой материал, который демонстрирует теплопроводность и, например, могут быть упомянуты металлы, керамика, жаропрочные конструкционные пластмассы и тому подобное и, в частности, согласно настоящему изобретению, среди этих материалов желательно использование материала, имеющего превосходную теплопроводность, такого как медь, алюминий, железо и тому подобное.
В качестве охлаждающей среды могут использоваться вода, органический растворитель, масло или газ.
В качестве другого способа охлаждения для элемента охлаждения может быть упомянут способ с использованием так называемого эффекта Пельтье, который выражается скреплением двух или больше типов различных металлов и приложением постоянного тока к элементу. При этом способе охлаждается одна поверхность элемента Пельте, обращенная к слитку, в то время как противоположная поверхность элемента испускает тепло. Этот способ может использоваться отдельно или в сочетании с другим способом охлаждения из числа описанных выше. В этом случае желательно использовать в качестве элемента материал для покрытия из меди и сплава константан (медно-никелевый сплав) или материал для покрытия из меди и никель-алюминиевый сплав.
Одиннадцатый вариант (изложница содержащая один тип охлаждающего материала + участок увеличивающейся толщины + параллельный участок).
Целесообразный вариант изложницы 16 электронно-лучевой плавильной печи по фиг. 1 раскрыт далее.
На фиг. 27А представлено увеличенное изображение изложницы 16 по фиг. 1.
Изложница 80 согласно настоящему изобретению состоит из первого участка охлаждения (участок увеличивающейся толщины) 80а, который расположен в верхней части изложницы, и второго участка охлаждения (параллельный участок) 80Ь, который расположен в нижней части изложницы. Первый участок охлаждения (участок увеличивающейся толщины) 80а предусмотрен из области соответствующей участку 21а мениска, на котором жидкая фаза ванны 21 изложницы расплавленного металла удерживается в изложнице 16 в непосредственном контакте с верхней областью над областью мениска. На первом участке охлаждения толщины стенки изложницы возрастает в направлении вверх.
Второй участок охлаждения (параллельный участок) 80Ь предусмотрен из области, соответствующей части, где твёрдая фаза ванны 21 изложницы контактирует с более низко расположенными областями. На втором участке охлаждения толщина стенок изложницы постоянна.
Вне изложницы 80 охлаждающую среду 80ά обычно подают к участку 80а увеличивающейся тол- 10 029080
щины и к параллельному участку 80Ь.
Сначала сырьевой материал 12, подаваемый из устройства 10 подачи сырьевого, плавят посредством электронно-лучевой пушки 14 в ванне 13, так что образуется расплавленный металл 20. Расплавленный металл 20 подают от расположенной ниже по потоку части ванны 13 внутрь изложницы 16. Заглушка/затравка (не показана) размещается в изложнице 16 перед плавлением сырьевого материала 12, таким образом заглушка функционирует в качестве днища изложницы 16. Заглушка состоит из схожего материала, как и сырьевой материал 12, и формирует слиток 22 за одно целое с расплавленным металлом 20, подаваемым в изложницу.
Поверхность расплавленного металла 20, непрерывно поступающего на заглушку в изложнице 16, нагревают электронной пушкой 15 так, чтобы формировать ванну расплавленного металла. Нижняя часть ванны расплавленного металла 21 охлаждается и затвердевает в изложнице 16, образуя слиток 22 путем объединения за одно целое с заглушкой. Слиток 22, образованный в изложнице 16, извлекается в зону 50 извлечения при контроле скорость извлечения извлекающим устройством 30, взаимодействующим с заглушкой так, чтобы уровень ванны расплавленного металла 21 оставался постоянным.
Особенностью настоящего варианта реализации является придание стенке изложницы распределения температуры, при котором температура равномерно понижается от верхней части до нижней части стенки изложницы, и наличие по меньшей мере одной точки перегиба в распределении температуры, как показано на фиг. 31В. При создании такого распределения температуры, как упомянутое выше, по сравнению с обычной изложницей, в которой стенка, как показано во вторичном охлаждающем элементе, выполнена параллельно первичному охлаждающему элементу, возможно дополнительно уменьшить величину поглощения тепла и, в результате, может быть улучшена литейная поверхность полученного слитка.
Таким образом, при создании распределения температуры так, как упомянуто выше, поскольку охлаждение является относительно мягким на участке 80а первичного охлаждения, так что ванна изложницы поддерживается при высокой температуре, менисковая часть 21а может быть сформирована так, чтобы сохраняться в течение длительного времени. С другой стороны, поскольку охлаждение является относительно быстрым на участке 80Ь вторичного охлаждения, обеспечивается затвердевания, поверхность раздела 21Ь между твердой и жидкой фазой в нижней части ванны изложницы имеет более широкую форму чем форма параболы, т.е. может быть сформирована мелкая ванна изложницы. Таким путем обеспечивается смешивание расплавленного металла даже поблизости от нижней части ванны изложницы 21, и предотвращается повреждение извлеченного слитка в нижней части ванны изложницы, которая является плавленной частью. В результате может быть получен слиток с улучшенной литейной поверхностью.
На фиг. 31 показана разница между изложницей согласно настоящему изобретению и обычной изложницей. На фиг. 31А показана обычная изложница, и на фиг. 31В показано изложница согласно настоящему изобретению. Как показано на фиг. 31А, поскольку поверхность раздела 21Ь между твердой и жидкой фазой в обычной изложнице имеет форму параболы, смешивание компонентов расплавленного металла прерывается в нижней части.
Кроме того, в случае, когда делается попытка сформировать более длинную менисковую часть 21а путем увеличения энергии плавления, положение вогнутой части параболы в нижней части понижается, что оказывает отрицательное влияние на извлеченный слиток. Однако в настоящем изобретении даже в случае, когда менисковая часть 21а формируется более длинной, нижняя часть ванны изложницы 21 выступает в меньшей степени, чем будучи в форме параболы, и таким образом достигается эффект, упомянутый выше.
Кроме того, ситуация с температурой, которая зависит от положения (координата Ь) в изложнице, описана схематическим графиком на фиг. 31. Как показано на фиг. 31, поскольку при обычном варианте (31А) охлаждение является равномерным, температурная кривая приблизительно описана одной кривой спада с использованием натурального логарифма от наибольшей температуры Τι; однако, при настоящем изобретении (31В), поскольку охлаждение выполняется в два этапа, на участке первичного охлаждения и участке вторичного охлаждения, температурная кривая приблизительно описана как кривая спада, при которой температура мягко снижается от наибольшей температуры Τ1 до Т2, и кривая спада, при которой температура быстро снижается от Т2.
Следует отметить, что на фиг. 31В показана вогнутость на кривой по направлению книзу, что относится к настоящему изобретению; однако настоящее изобретение включает в себя предпочтительный вариант, при котором распределение температуры показано вогнутостью на кривой по направлению кверху. Кроме того, настоящее изобретение включает в себя вариант реализации, при котором на графике имеется по меньшей мере одна точка перегиба.
Двенадцатый вариант реализации (изложница, имеющая два типа охлаждающей среды).
Далее описаны с двенадцатого по четырнадцатый варианты реализации плавильной печи, предназначенной для производства металла. В следующих вариантах реализации опущено описание конструкционных элементов, таких же как в двенадцатом варианте реализации, и описана только отличающаяся часть изложницы.
На фиг. 28А показана в увеличенном масштабе изложница 81 согласно настоящему варианту реали- 11 029080
зации. Изложница 81 состоит из участка первичного охлаждения 81а, который находится в верхней части изложницы и участка вторичного охлаждения 81Ь, который находится в нижней части изложницы. Участок первичного охлаждения 81а предназначен для участка, соответствующего менисковому участку 21а, в котором жидкая фаза ванны изложницы 21 из расплавленного металла, содержащегося в изложнице 81, непосредственно соприкасается с изложницей 81 и верхней областью. Участок вторичного охлаждения 81Ь предназначен для участка, соответствующего части, в которой твердая фаза ванны изложницы 21 соприкасается с изложницей 81 и нижней областью. Толщина стенок изложницы является постоянной, в отличие от одиннадцатого варианта реализации.
С наружной стороны изложницы 81 сформированы взаимно разделенные пути, и первичная охлаждающая среда 816 и вторичная охлаждающая среда 81е подаются для охлаждения участка первичного охлаждения 81а и участка вторичного охлаждения 81Ь изложницы соответственно. Температура первичной охлаждающей среды 816 выше температуры вторичной охлаждающей среды 81е. Поэтому величина поглощения тепла на участке 81а первичного охлаждения невелика, будучи высокой на участке 81Ь вторичного охлаждения.
При этой структуре, поскольку охлаждение является относительно умеренным на участке 81а первичного охлаждения, и таким образом ванна изложницы сохраняет высокую температуру, менисковая часть 21а может быть выполнена более длинной; с другой стороны, поскольку охлаждение является относительно быстрым на участке 81Ь вторичного охлаждения и таким образом обеспечивается затвердевание, поверхность раздела 21Ь между твердой и жидкой фазой в нижней части ванны изложницы может быть выполнена более широкой, чем в случае формы параболы, т.е. ванна изложницы может быть мелкой. При этой структуре смешивание компонентов расплавленного металла осуществляется даже вокруг нижней части ванны изложницы 21, и таким образом предотвращается повреждение извлеченного слитка нижней частью ванны изложницы, которая является плавленной частью. В результате может быть получен слиток, имеющий улучшенную литейную поверхность.
Тринадцатый вариант (изложница, имеющая охлаждающую среду одного типа + одну спираль).
На фиг. 29А показана в увеличенном масштабе изложница 82 согласно настоящему изобретению. Изложница 82 состоит из участка 82а первичного охлаждения, который находится в верхней части изложницы и участка 82Ь вторичного охлаждения, который находится в нижней части изложницы. Участок 82а первичного охлаждения предназначен для участка, соответствующего менисковому участку 21а, в котором жидкая фаза ванны изложницы 21 из расплавленного металла, содержащегося в изложнице 82, непосредственно соприкасается с изложницей 82 и верхней областью. Участок 82Ь вторичного охлаждения предназначен для участка, соответствующего части, в которой твердая фаза ванны изложницы 21 соприкасается с изложницей 82 и нижней областью. Толщина стенок изложницы является постоянной.
С наружной стороны изложницы 82 намотана одна спираль. Спираль намотана относительно свободно вокруг части, соответствующей участку первичного охлаждения 82а, и намотана относительно плотно вокруг части, соответствующей участку вторичного охлаждения 82Ь. Охлаждающая среда 826 подается в одну спираль.
В этом варианте реализации, поскольку спираль намотана свободно (число витков невелико) вокруг участка 82а первичного охлаждения и плотно намотана (число витков велико) вокруг участка 82Ь вторичного охлаждения, величина поглощения тепла пропорциональна количеству витков спирали, и таким образом величина поглощения тепла на участке 82а первичного охлаждения невелика при большом поглощении тепла на участке вторичного охлаждения.
При этой структуре, поскольку охлаждение на участке 82а первичного охлаждения является относительно умеренным и, таким образом, ванная изложницы остается при высокой температуре, менисковая часть 21а может быть выполнена более длинной; с другой стороны, поскольку охлаждение на участке 82Ь вторичного охлаждения является относительно быстрым и, таким образом, обеспечивается затвердевание, поверхность раздела между твердой и жидкой фазой 21Ь в нижней части ванны изложницы может быть выполнена более широкой, чем в случае формы параболы, то есть ванна изложницы может быть выполнена так, чтобы быть мелкой. При этой структуре смешивание компонентов расплавленного металла осуществляется даже вокруг нижней части ванны изложницы 21, и таким образом предотвращается повреждение извлеченного слитка нижней частью ванны изложницы, которая является плавленной частью. В результате может быть получен слиток, имеющий улучшенную литейную поверхность.
Четырнадцатый вариант (изложница, имеющая два типа охлаждающей среды + две спирали).
На фиг. 30А показана в увеличенном масштабе изложница 83 согласно настоящему изобретению. Изложница 83 состоит из участка 83а первичного охлаждения, который находится в верхней части изложницы и участка 83Ь вторичного охлаждения, который находится в нижней части изложницы. Участок 83а первичного охлаждения предназначен для участка, соответствующего менисковому участку 21а, в котором жидкая фаза ванны изложницы 21 из расплавленного металла, содержащегося в изложнице 83, непосредственно соприкасается с изложницей 83 и верхней областью. Участок 83Ь вторичного охлаждения предназначен для участка, соответствующего части, в которой твердая фаза ванны изложницы 21 соприкасается с изложницей 83 и нижней областью. Толщина стенок изложницы является постоянной.
С наружной стороны изложницы 83 намотаны две спирали, так что возможна подача по отдельно- 12 029080
сти двух типов охлаждающей среды. В отличие от тринадцатого варианта реализации спираль, соответствующая участку 83а первичного охлаждения и спираль, соответствующая участку 83Ь вторичного охлаждения взаимно разделены. Охлаждающая среда 836, имеющая относительно более высокую температуру, подается в спираль вокруг участка 83а первичного охлаждения, и охлаждающая среда 83е, имеющая относительно более низкую температуру, подается в спираль вокруг участка 83Ь вторичного охлаждения.
В этом варианте реализации, поскольку охлаждающая среда с относительно более высокой температурой подается на участок 83а первичного охлаждения и охлаждающая среда с относительно более низкой температурой подается на участок 83Ь вторичного охлаждения, величина поглощения тепла на участке 83а первичного охлаждения невелика и величина поглощения тепла на участке 83Ь вторичного охлаждения велика.
При этой структуре, поскольку охлаждение на участке 83а первичного охлаждения является относительно умеренным и, таким образом, ванная изложницы остается при высокой температуре, менисковая часть 21а может быть выполнена более длинной; с другой стороны, поскольку охлаждение на участке 83Ь вторичного охлаждения является относительно быстрым и, таким образом, обеспечивается затвердевание, поверхность раздела между твердой и жидкой фазой 21Ь в нижней части ванны изложницы может быть выполнена более широкой, чем в случае формы параболы, т.е. ванна изложницы может быть выполнена так, чтобы быть мелкой. При этой структуре смешивание компонентов расплавленного металла осуществляется даже вокруг нижней части ванны изложницы 21, и таким образом предотвращается повреждение извлеченного слитка нижней частью ванны изложницы, которая является плавленной частью. В результате может быть получен слиток, имеющий улучшенную литейную поверхность.
Вариант (изложница, имеющая конусную часть).
В дополнение к изложницам 80-83, описанным выше, конусные части 80с-83с могут быть помещены в нижней части участков 80Ь-83Ь вторичного охлаждения соответственно, как показано на фиг. 27В, 28В, 29В и 30В. Конусные части 80с-83с имеют структуру, при которой диаметр внутренней части изложницы уменьшается, а толщина увеличивается по направлению книзу.
При использовании конусных частей 80с-83с может быть увеличено сжатие за счет напряжения на поверхности слитка, извлеченного из изложниц 80-83 и, в результате, может быть улучшена литейная поверхность.
Желательно, чтобы угол конусности θ конусной части согласно настоящему изобретению находился в диапазоне от 1 до 5°. В случае, когда угол конусности θ меньше 1°, заметных улучшений литейной поверхности не достигается, а когда угол конусности θ больше 5°, слиток нельзя извлечь из изложницы.
В вариантах реализации настоящего изобретения желательно, чтобы соотношение длины участка первичного охлаждения и длины участка вторичного охлаждения находилось в диапазоне, при котором участок первичного охлаждения к участку вторичного охлаждения = 45 до 55:45 до 55 в случае, когда конусная часть не предусмотрена, и желательно, чтобы участок первичного охлаждения к участку вторичного охлаждения (участок за исключением конусной части) к конусному участку = 45 до 55:20 до 25:20 до 25 в случае применения конусной части.
Предпочтительный вариант реализации процесса производства слитков с использованием электронно-лучевой плавильной печи, упомянутой выше, может быть также применен в плазменно-дуговой печи, и в результате может быть получен слиток, имеющий превосходную литейную поверхность и прямолинейность.
При производстве металлического слитка согласно настоящему изобретению, как описано выше, возможно быстрое охлаждение, может быть уменьшено ухудшение слитка за счет окисления воздухом и может быть повышена производительность по производству слитков. Кроме того, поскольку излучение тепла слитком может выполняться равномерно во всех направлениях, может быть предотвращена деформация слитка из-за неравномерного распределения температуры.
Таким образом, в плавильной печи, предназначенной для производства металла согласно настоящему изобретению, путем размещения по меньшей мере одного охлаждающего элемента между слитками, извлеченными из изложницы и/или между слитком и наружным кожухом можно не только эффективно уменьшить коробление полученного слитка, но и можно также улучшить разливочную поверхность полученного слитка путем задания температуры на охлаждающем элементе.
Примеры
Далее изобретение разъясняется подробно со ссылкой на примеры и сопоставительные примеры.
Пример 1.
Титановые слитки производили с использованием электронно-лучевой плавильной печи со следующей конструкцией устройства.
1. Сырье для плавки.
Титановая гибка (диапазон диаметра: от 1 до 20 мм).
2. Конструкция устройства.
1) Ванна (материал и конструкция: водоохлаждаемый медный ванна, два выпускных отверстия для
- 13 029080
расплавленного металла).
2) Изложница (водоохлаждаемая медная изложница).
Температура охлаждающей воды: 20°С.
Температурный градиент: отсутствует.
3. Произведенный слиток Форма: диаметр 100.
4. Механизм извлечения слитка.
Устройство для извлечения слитка было помещено под каждой изложницей, и слитки извлекались одновременно.
5. Контроль давления.
При отслеживании давления в печи помещался датчик, а давление в печи контролировалось в определенном диапазоне.
Время, требовавшееся для охлаждения слитка в случае, когда был применен охлаждающий элемент, охватывающий окружность слитка (диаметр 100) от 1000 до 300°С в изложнице 16 соответствует показанном на фиг. 13, а время, требующееся для охлаждения слитка в случае, когда охлаждающий элемент не использовали, было измерено. Здесь в качестве охлаждающего элемента использовали водоохлаждаемую медь.
Таблица 1
Охлаждающий элемент Предусмотрен Не предусмотрен
Длительность 60 180
охлаждения, мин
Пример 2.
Время, требовавшееся для охлаждения слитка, измерили при условиях, сходных с условиями примера 1, за исключением того, что вместо охлаждающего элемента, показанного на фиг. 10, использовали охлаждающий элемент, показанный на фиг. 11.
Таблица2
Охлаждающий элемент Предусмотрен Не предусмотрен
Длительность 100 180
охлаждения, мин
Пример 3.
Время, требовавшееся для охлаждения слитка, измерили при условиях, сходных с условиями примера 1, за исключением того, что два слитка производили двумя изложницами и вместо охлаждающего элемента, показанного на фиг. 10, использовали охлаждающий элемент, показанный на фиг. 12.
Таблица 3
Охлаждающий элемент Предусмотрен Не предусмотрен
Длительность 120 300
охлаждения, мин
Пример 4.
Время, требовавшееся для охлаждения слитка, измерили при условиях, сходных с условиями примера 1, за исключением того, что что два слитка производили двумя изложницами и вместо охлаждающего элемента, показанного на фиг. 10, использовали охлаждающий элемент, показанный на фиг. 14.
Таблица 4
Охлаждающий элемент Предусмотрен Не предусмотрен
Длительность 60 300
охлаждения, мин
Пример 5.
Время, требовавшееся для охлаждения слитка, измерили при условиях, сходных с условиями примера 1, за исключением того, что два слитка производили двумя изложницами и вместо охлаждающего элемента, показанного на фиг. 10, использовали охлаждающий элемент, показанный на фиг. 15.
Таблица 5
Охлаждающий элемент Предусмотрен Не предусмотрен
Длительность охлаждения, 100 300
мин
Пример 6.
В результате одновременного производства и извлечения двух слитков при условиях, сходных с показанными в примере 1, за исключением того, что два слитка производятся в двух изложницах и за исключением того, что применялась конструкция устройства, показанная на фиг. 12, можно добиться удвоения производительности по сравнению со случаем, при котором использовалась пара изложниц и из- 14 029080
влекающих устройств. Кроме того, прямолинейность полученного слитка удовлетворяла требуемым характеристикам продукта.
Пример 7.
Два слитка были произведены при условиях, сходных с показанными для примера 6, за исключением того, что использовалось устройство, показанное на фиг. 26, горячая вода с температурой 90°С протекала по первому участку 69а на верху охлаждающего элемента 69, который разделялся на три части, и холодная вода с температурой 20°С протекала в следующем втором участке 69Ь и в нижнем третьем участке 69с. В результате изучения поверхности произведенного слитка было подтверждено, что литейная поверхность была улучшена по сравнению с примером 6.
Пример 8.
Два слитка были произведены при условиях, сходных с показанными для примера 7, за исключением того, что использовалось устройство, показанное на фиг. 26, холодная вода с температурой 20°С протекала по первому участку 69а на верху охлаждающего элемента 69, который разделялся на три части, и горячая вода с температурой 90°С протекала в следующем втором участке 69Ь и в нижнем третьем участке 69с. В результате изучения поверхности произведенного слитка было подтверждено, что разливочная поверхность была улучшена по сравнению с примерами 6 и 7.
Пример 9.
Два слитка были произведены при условиях, сходных с показанными для примера 6, за исключением того, что использовались два охлаждающих элемента 60, как показано на фиг. 24. В результате изучения поверхности произведенного слитка было подтверждено, что разливочная поверхность была улучшена по сравнению с примером 1 и, кроме того, была лучше прямолинейность слитка.
Пример 10.
При использовании устройства, показанного на фиг. 6, были исследованы литейная поверхность и коробление произведенного слитка для случая, при котором была увеличена скорость извлечения слитка. В результате, пока прямолинейность и качество разливочной поверхности слитка поддерживались сходными со слитком, произведенным в примерах 1-3, было подтверждено, что скорость извлечения слитка может быть увеличена на 10%.
Сопоставительный пример 1.
Два слитка были произведены способом, сходным с приведенным в примере 1, за исключением того, что не использовался охлаждающий элемент 60. В результате действие устройства для извлечения слитка замедлилось, когда прошло 30% всего времени плавления, и поэтому было подтверждено текущее значение для двигателя. Затем, по сравнению с обычным случаем, значение было повышено до верхнего контрольного предела. Поэтому остановка извлекающего устройства и электронного луча привела к тому, что внутренняя часть устройства охладилась до комнатной температуры. Изучение ситуации с произведенными слитками подтвердило образование коробления на каждой поверхности слитков, обращенных друг к другу.
Условия испытаний и результаты испытаний в примерах 6-10 и в сопоставительном примере 1 показаны в табл. 6. Было подтверждено не только сохранение прямолинейности произведенного слитка, но и возможность улучшения литейной поверхности произведенного слитка путем размещения охлаждающего слитка согласно настоящему изобретению между слитками, извлеченными из изложниц.
Таблица 6
Кол-во изложниц Охлаждающий элемент Отношение скорости извлечения литейная поверхность Прямолинейность слитка
Число Распределение температуры
Пример 6 2 1 отсутствует 2,0 в в
Пример 7 2 1 Распределяется (отрицательный градиент температуры) 2,0 А в
Пример 8 2 1 Распределяется (положительный градиент температуры) 2,0 В А
Пример 9 2 2 отсутствует 2,0 В А
Пример 10 2 2 отсутствует 2,1 В В
Ср.пример 1 2 1,0 ϋ
- 15 029080
Пример 11.
Титановые слитки были произведены с использованием следующей конструкции устройства и условий.
1. Сырье для плавки.
Титановая гибка (диапазон диаметра: от 1 до 20 мм).
2. Конструкция устройства.
1) Ванна (водоохлаждаемая медная ванна).
2) Изложница.
Тип 1: изложница, имеющая часть с возрастающей толщиной, показанную на фиг. 27А верхний угол конусности = 10°.
Тип 2: изложница, имеющая часть с возрастающей толщиной, параллельную часть и конусную часть, показанные на фиг. 27В
верхний угол конусности = 10°; нижний угол конусности = 1°.
Соотношение длины части с возрастающей толщиной, длины параллельной части и длины конусной части = 50:25:25
Тип 3: изложница, имеющая керамическую облицовку на внутренней поверхности, показанную на фиг. 30.
С использованием изложницы с возрастающей толщиной упомянутого типа 1 электронно-лучевого плавления титановой губки был произведен слиток массой 500 кг. Литейная поверхность произведенного слитка была обследована визуально, была проведена оценка и результаты показаны в табл. 7.
Пример 11.
Слиток массой 500 кг был произведен способом, сходным с описанным в примере 11, за исключением того, что была использована изложница, имеющая часть с возрастающей толщиной, параллельную часть и конусную часть типа 2. литейная поверхность произведенного слитка была обследована визуально, была проведена оценка и результаты показаны в табл. 7.
Пример 12.
Слиток массой 500 кг был произведен способом, сходным с описанным в примере 11, за исключением того, что была использована изложница с керамической облицовкой типа 3. После производства в результате изучения условий внутри изложницы керамическая облицовка внутренней поверхности была удалена.
Таблица 7
Изложница литейная поверхность
Верх Середина Низ
Пример 11 тип 1 В В В
Пример 12 тип 2 А А А
Соп. пример 2 тип 3 С ϋ ϋ
А: отличная литейная поверхность.
В: хорошая литейная поверхность.
С: неровности в отдельных местах литейной поверхности.
Ό: неровности по всей литейной поверхности.
Пример 13.
Состояние литейной поверхности слитка, извлеченного из изложницы и условия извлечения слитка были исследованы способом, сходным с описанным для примера 12, за исключением того, что угол конусности в изложнице, показанной на фиг. 27В, варьировался. Результаты показаны в табл. 8.
Подтвердилось, что хорошая литейная поверхность может быть получена в случае угла конусности от 1 до 5° по сравнению со случаем, при котором угол конусности равнялся 0°; т.е. в случае, когда изложница имеет только часть с возрастающей толщиной и не имеет конусной части, показанной на фиг. 27А. Однако в случае, когда угол конусности равен 7°, в изложнице прерывается извлечение слитка и, таким образом, слиток не может быть извлечен. Поэтому подтвердилось, что предпочтительный угол конусности при настоящем изобретении находится в диапазоне от 1 до 5°.
Таблица 8
Показатели Угол конусности
0 1 3 5 7
Разливочная поверхность С А А А -
Условия извлечения В В В В ϋ
Пример 14.
Слитки были произведены способом, сходным с описанным для примера 11, за исключением того, что толщина стенки в части с возрастающей толщиной в верхней части изложницы изменялась с увели- 16 029080
чением в два, три и четыре раза. Исследовали литейную поверхность каждого слитка. Результаты показаны в табл. 9. В случае, когда толщина стенки в части с возрастающей толщиной увеличилась больше чем в два раза, литейная поверхность слитка улучшилась; однако заметного улучшения литейной поверхности не наблюдалось в случае, кода толщина стенки увеличилась меньше чем в два раза. Таким образом, подтвердилось, что литейная поверхность была улучшена за счет увеличения толщины стенки в части с возрастающей толщиной более чем в два раза по сравнению с толщиной стенки в параллельной части стенки изложницы.
Таблица 9
Толщина части с возрастающей толщиной (-) 1,0 1,5 2,0 3,0 4,0
литейная поверхность В В А А А
Подтвердилось, что возможно не только поддержание прямолинейности произведенного слитка, но и может быть улучшена литейная поверхность произведенного слитка путем размещения охлаждающего элемента согласно настоящему изобретению между слитками, извлеченными из изложниц, согласно упомянутым условиям проведения испытаний и результатам испытаний по описанным примерам и сопоставительным примерам.
Кроме того, за счет использования изложницы, имеющей охлаждающую структуру, согласно настоящему изобретению может быть произведен слиток, имеющий хорошую литейную поверхность.
Согласно настоящему изобретению при предпочтительном обеспечении таких свойств, как прямолинейность и разливочная поверхность слитка, в дополнение возможно одновременное производство нескольких слитков.
Описание числовых позиций
10 - Устройство для подачи сырья;
11 - устройство транспортировки сырья;
12 - сырье;
13 - ванна;
14, 15 - устройство испускания электронного луча;
16 - изложница;
17-19 - желоб;
20 - расплавленный металл;
21 - ванна расплавленного металла;
21а - менисковая часть;
21Ь - поверхность раздела твердой фазы и жидкости;
22 - слиток (с квадратным поперечным сечением);
23 - слиток (с круглым поперечным сечением);
30 - устройство для извлечения слитка;
40 - участок плавки;
41 - наружный кожух участка плавки;
50 - зона извлечения;
51 - наружный кожух зоны извлечения;
60 - охлаждающий элемент (трубчатая рубашка);
61 - охлаждающий элемент, имеющий рубашку в форме квадратной скобки;
62 - охлаждающий элемент, имеющий квадратную рубашку;
63, 67 - охлаждающий элемент (спираль);
64, 65 - охлаждающий элемент (рубашка в форме треугольной стойки (призмы));
66 - охлаждающий элемент (круглый);
68 - охлаждающий элемент;
69 - охлаждающий элемент (разделенный);
69а-69с - части охлаждающего элемента с первой по третью;
70 - трубчатый элемент;
71 - трубчатый элемент (круглой формы);
72 - фиксирующее устройство;
80-84 - изложница;
80а-84а - участок первичного охлаждения;
80Ь-84Ь - участок вторичного охлаждения;
80с-84с - конусная часть;
806-846 - первичная охлаждающая среда;
81е,83е - вторичная охлаждающая среда;
85 - керамика;
Н - горячая вода; к - холодная вода.
- 17 029080

Claims (1)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Плавильная печь для производства металла, которая содержит
    ванну для удерживания расплавленного металла, образованного путем плавления сырья, изложницу, в которую разливают расплавленный металл, причем изложница выполнена с открытым дном так, чтобы стенка изложницы имела распределение температуры, при котором температура монотонно уменьшается от верхней части изложницы до нижней части и чтобы в распределении температуры была по меньшей мере одна точка перегиба,
    извлекающее устройство, которое помещается ниже изложницы для извлечения слитка, охлажденного и затвердевшего, по направлению книзу,
    охлаждающий элемент для охлаждения слитка, извлеченного с нижней стороны изложницы, и наружный кожух, охватывающий ванну, изложницу, извлекающее устройство и охлаждающий элемент для отделения их от воздуха,
    причем охлаждающий элемент помещается между наружным кожухом и слитком, при этом охлаждающий элемент простирается вдоль направления извлечения слитка при определенном зазоре с поверхностью слитка,
    при этом охлаждающий элемент состоит из водоохлаждаемой рубашки,
    причем водоохлаждаемая рубашка имеет положительный градиент температуры, при котором температура повышается в водоохлаждаемой рубашке сверху вниз, или водоохлаждаемая рубашка имеет отрицательный градиент температуры, при котором температура понижается в водоохлаждаемой рубашке сверху вниз.
    2. Плавильная печь для производства металла по п.1, в которой охлаждающий элемент охватывает всю окружность или часть окружности слитка при наблюдении в поперечном разрезе по вертикали к направлению извлечения слитка.
    3. Плавильная печь для производства металла по п.1, в которой изложница имеет участок первичного охлаждения в верхней части изложницы и участок вторичного охлаждения в нижней части изложницы, причем участок первичного охлаждения является участком возрастания толщины, в котором толщина стенки изложницы возрастает в стенке по направлению кверху, а участок вторичного охлаждения является параллельным участком, в котором толщина стенки изложницы постоянна, при этом охлаждающую воду подают вне изложницы к участку первичного охлаждения и участку вторичного охлаждения.
    4. Плавильная печь для производства металла по п.1, в которой изложница имеет участок первичного охлаждения в верхней части изложницы и участок вторичного охлаждения в нижней части изложницы, причем толщина стенок изложницы участка первичного охлаждения и участка вторичного охлаждения постоянна, при этом охлаждающую воду подают вне изложницы к участку первичного охлаждения и участку вторичного охлаждения по отдельности, при этом температура охлаждающей воды, подаваемой к участку первичного охлаждения, выше температуры охлаждающей воды, подаваемой к участку вторичного охлаждения.
    5. Плавильная печь для производства металла по п.1, в которой изложница имеет участок первичного охлаждения в верхней части изложницы и участок вторичного охлаждения в нижней части изложницы, причем толщина стенок изложницы участка первичного охлаждения и участка вторичного охлаждения постоянна,
    причем охлаждающая спираль намотана вокруг участка первичного охлаждения и участка вторичного охлаждения непрерывно, так что охлаждающая спираль относительно неплотно обмотана вокруг участка первичного охлаждения и обмотана относительно плотно вокруг участка вторичного охлаждения,
    причем охлаждающая вода поступает на участок первичного охлаждения и участок вторичного охлаждения через охлаждающую спираль.
    6. Плавильная печь для производства металла по п.1, в которой изложница имеет участок первичного охлаждения в верхней части изложницы и участок вторичного охлаждения в нижней части изложницы, причем толщина стенок изложницы участка первичного охлаждения и участка вторичного охлаждения постоянна,
    причем первая охлаждающая спираль намотана вокруг участка первичного охлаждения и вторая охлаждающая спираль намотана вокруг участка вторичного охлаждения,
    причем охлаждающая вода, имеющая различную температуру, подается по отдельности и параллельно к участку первичного охлаждения и участку вторичного охлаждения.
    7. Плавильная печь для производства металла по любому из пп.3-6, в которой изложница дополнительно имеет конусную часть, сформированную в нижней части участка вторичного охлаждения, в которой диаметр нижней поверхности изложницы уменьшается в направлении извлечения слитка.
    8. Плавильная печь для производства металла по п.1, в которой плавильная печь для плавления металла является электронно-лучевой плавильной печью или плазменно-дуговой плавильной печью.
    9. Плавильная печь для производства металла, которая содержит
    ванну для удерживания расплавленного металла, образованного путем плавления сырья,
    - 18 029080
    множество изложниц, в которые разливают расплавленный металл, причем каждая изложница выполнена с открытым дном так, чтобы стенка изложницы имела распределение температуры, при котором температура монотонно уменьшается от верхней части изложницы до нижней части и чтобы в распределении температуры была по меньшей мере одна точка перегиба,
    извлекающее устройство, которое помещается ниже каждой изложницы для извлечения слитков, охлажденных и затвердевших, по направлению книзу,
    множество охлаждающих элементов для охлаждения слитков, извлеченных с нижней стороны каждой изложницы, и
    наружный кожух, охватывающий ванну, изложницы, извлекающие устройства и охлаждающие элементы для отделения их от воздуха,
    причем один охлаждающий элемент из множества охлаждающих элементов помещается между наружным кожухом и слитком, при этом охлаждающий элемент простирается вдоль направления извлечения слитка при определенном зазоре с поверхностью слитка,
    при этом по меньшей мере один охлаждающий элемент из множества охлаждающих элементов помещен между слитками, извлеченными из нескольких изложниц,
    при этом каждый охлаждающий элемент состоит из водоохлаждаемой рубашки,
    причем водоохлаждаемая рубашка имеет положительный градиент температуры, при котором температура повышается в водоохлаждаемой рубашке сверху вниз, или водоохлаждаемая рубашка имеет отрицательный градиент температуры, при котором температура понижается в водоохлаждаемой рубашке сверху вниз.
    13
    ( - .......)........... 20
EA201391229A 2011-02-25 2012-02-27 Плавильная печь для производства металла EA029080B1 (ru)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011040861A JP5704642B2 (ja) 2011-02-25 2011-02-25 金属製造用溶解炉
JP2011099402A JP5822519B2 (ja) 2011-04-27 2011-04-27 金属溶製用溶解炉
JP2011099408A JP5777204B2 (ja) 2011-04-27 2011-04-27 金属溶製用溶解炉
PCT/JP2012/054835 WO2012115272A1 (ja) 2011-02-25 2012-02-27 金属溶製用溶解炉

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201391229A1 EA201391229A1 (ru) 2014-02-28
EA029080B1 true EA029080B1 (ru) 2018-02-28

Family

ID=46721039

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201391229A EA029080B1 (ru) 2011-02-25 2012-02-27 Плавильная печь для производства металла

Country Status (6)

Country Link
US (2) US9744588B2 (ru)
EP (1) EP2679321A4 (ru)
KR (1) KR101892771B1 (ru)
CN (1) CN103402671B (ru)
EA (1) EA029080B1 (ru)
WO (1) WO2012115272A1 (ru)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101892771B1 (ko) 2011-02-25 2018-08-28 도호 티타늄 가부시키가이샤 금속 용제용 용해로
US11150021B2 (en) 2011-04-07 2021-10-19 Ati Properties Llc Systems and methods for casting metallic materials
JP6105296B2 (ja) 2013-01-11 2017-03-29 株式会社神戸製鋼所 チタンまたはチタン合金からなる鋳塊の連続鋳造方法
US9050650B2 (en) * 2013-02-05 2015-06-09 Ati Properties, Inc. Tapered hearth
DE102013008396B4 (de) 2013-05-17 2015-04-02 G. Rau Gmbh & Co. Kg Verfahren und Vorrichtung zum Umschmelzen und/oder Umschmelzlegieren metallischer Werkstoffe, insbesondere von Nitinol
CN105567991A (zh) * 2014-10-17 2016-05-11 宁波创润新材料有限公司 熔炼设备
JP2017185504A (ja) * 2016-04-01 2017-10-12 株式会社神戸製鋼所 チタンまたはチタン合金からなるスラブの連続鋳造方法
CN109036073B (zh) * 2018-08-30 2020-12-29 中南大学 一种模拟薄带连铸结晶辊表面氧化膜生成的装置及其方法
CN108986629B (zh) * 2018-08-30 2020-12-29 中南大学 一种双辊薄带连铸结晶器模拟装置及其方法
FR3089833B1 (fr) 2018-12-13 2022-05-06 Safran Aircraft Engines Coulée semi-continue d’un lingot avec compression du métal en cours de solidification
JP7335510B2 (ja) 2020-02-05 2023-08-30 日本製鉄株式会社 チタン合金の溶解鋳造方法
CN112059155B (zh) * 2020-09-21 2022-07-29 中山市三丰铝型材有限公司 铝合金管道生产用的冷却装置
FR3117050B1 (fr) * 2020-12-03 2023-04-28 Safran Procédé d’obtention d’un produit en alliage de titane ou en intermétallique TiAl

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3834447A (en) * 1971-09-07 1974-09-10 Consarc Corp Apparatus for casting a plurality of ingots in a consumable electrode furnace
JPS62130755A (ja) * 1985-11-29 1987-06-13 Kobe Steel Ltd 電子ビ−ム溶解法による連続鋳造法
JPS63112043A (ja) * 1986-10-29 1988-05-17 Nippon Steel Corp 電子ビ−ム溶解における鋳塊の製造方法
JPS63165047A (ja) * 1986-12-25 1988-07-08 Kobe Steel Ltd 電子ビ−ムによる連続溶解・鋳造方法
JPH0399752A (ja) * 1989-09-11 1991-04-24 Kobe Steel Ltd 高融点且つ活性な金属の連続鋳造用鋳型
JPH0938751A (ja) * 1995-07-31 1997-02-10 Hitachi Cable Ltd 連続鋳造用鋳型装置
JPH0999344A (ja) * 1995-10-05 1997-04-15 Furukawa Electric Co Ltd:The 非鉄金属スラブの縦型半連続鋳造用鋳型
JPH1029046A (ja) * 1996-06-18 1998-02-03 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 双ロール式連続鋳造設備
JPH1058093A (ja) * 1996-08-23 1998-03-03 Sumitomo Metal Ind Ltd 鋼の連続鋳造方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1112017A (en) * 1965-01-21 1968-05-01 Concast Ag Improvements in cooling hot metal,particularly in continuous casting
DE3578045D1 (de) * 1984-04-13 1990-07-12 Hans Horst Stranggiessvorrichtung und verfahren zu deren herstellung.
JPS63184663A (ja) 1987-01-26 1988-07-30 島袋　良信 床コンクリ−ト均し機
JPS63184663U (ru) * 1987-05-22 1988-11-28
US4823358A (en) 1988-07-28 1989-04-18 501 Axel Johnson Metals, Inc. High capacity electron beam cold hearth furnace
JPH0375616A (ja) 1989-08-17 1991-03-29 Asahi Optical Co Ltd 液晶表示装置
IT1265232B1 (it) * 1993-11-29 1996-10-31 Angelo Corrado Azzolini Dispositivo a pattini sottili per il raffreddamento per contatto di grezzi di colata in impianti di colata continua
JP3458046B2 (ja) 1996-12-24 2003-10-20 株式会社神戸製鋼所 矩形断面アルミニウム合金鋳塊の縦型連続鋳造方法及びその鋳型
JPH11207442A (ja) 1998-01-21 1999-08-03 Sumitomo Heavy Ind Ltd 連続鋳造設備の鋳型およびそれを用いた鋳造方法
DE19831998A1 (de) * 1998-07-16 2000-01-20 Schloemann Siemag Ag Stranggießkokille
US6868896B2 (en) * 2002-09-20 2005-03-22 Edward Scott Jackson Method and apparatus for melting titanium using a combination of plasma torches and direct arc electrodes
US7617863B2 (en) * 2006-08-11 2009-11-17 Rti International Metals, Inc. Method and apparatus for temperature control in a continuous casting furnace
CN101181743A (zh) * 2007-10-26 2008-05-21 上海大学 设有惰性气体保护密封系统的金属铸造装置
KR101892771B1 (ko) 2011-02-25 2018-08-28 도호 티타늄 가부시키가이샤 금속 용제용 용해로
JP5704642B2 (ja) 2011-02-25 2015-04-22 東邦チタニウム株式会社 金属製造用溶解炉

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3834447A (en) * 1971-09-07 1974-09-10 Consarc Corp Apparatus for casting a plurality of ingots in a consumable electrode furnace
JPS62130755A (ja) * 1985-11-29 1987-06-13 Kobe Steel Ltd 電子ビ−ム溶解法による連続鋳造法
JPS63112043A (ja) * 1986-10-29 1988-05-17 Nippon Steel Corp 電子ビ−ム溶解における鋳塊の製造方法
JPS63165047A (ja) * 1986-12-25 1988-07-08 Kobe Steel Ltd 電子ビ−ムによる連続溶解・鋳造方法
JPH0399752A (ja) * 1989-09-11 1991-04-24 Kobe Steel Ltd 高融点且つ活性な金属の連続鋳造用鋳型
JPH0938751A (ja) * 1995-07-31 1997-02-10 Hitachi Cable Ltd 連続鋳造用鋳型装置
JPH0999344A (ja) * 1995-10-05 1997-04-15 Furukawa Electric Co Ltd:The 非鉄金属スラブの縦型半連続鋳造用鋳型
JPH1029046A (ja) * 1996-06-18 1998-02-03 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 双ロール式連続鋳造設備
JPH1058093A (ja) * 1996-08-23 1998-03-03 Sumitomo Metal Ind Ltd 鋼の連続鋳造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Microfilm of the specification and drawings annexed to the request of Japanese Utility Model Application No. 76127/1987 (Laid-open No. 184663/1988), (Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd.), 28 November 1988 (28.11.1988), claims; page 7, lines 7 to 12; fig. 1 (Family: none) *

Also Published As

Publication number Publication date
EA201391229A1 (ru) 2014-02-28
US9744588B2 (en) 2017-08-29
CN103402671B (zh) 2016-09-14
US20130327493A1 (en) 2013-12-12
EP2679321A4 (en) 2016-11-09
WO2012115272A1 (ja) 2012-08-30
EP2679321A1 (en) 2014-01-01
KR101892771B1 (ko) 2018-08-28
KR20140010408A (ko) 2014-01-24
US20170246680A1 (en) 2017-08-31
CN103402671A (zh) 2013-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA029080B1 (ru) Плавильная печь для производства металла
RU2497629C2 (ru) Способ и устройство для полунепрерывной отливки полых металлических заготовок и получаемые с их помощью продукты
US8668760B2 (en) Method for the production of a β-γ-TiAl base alloy
EP2823914B1 (en) Continuous casting method and continuous casting device for titanium ingots and titanium alloy ingots
JP5788691B2 (ja) 金属溶製用溶解炉およびこれを用いた金属の溶製方法
US7849912B2 (en) Process for electroslag remelting of metals and ingot mould therefor
US3515205A (en) Mold construction forming single crystal pieces
US9156081B2 (en) Mold for continuous casting of titanium or titanium alloy ingot, and continuous casting device provided with same
JP5113413B2 (ja) アルミニウム鋳塊の鋳造方法
RU2451758C1 (ru) Вакуумная дуговая гарнисажная печь
JP5822519B2 (ja) 金属溶製用溶解炉
JP6994392B2 (ja) チタンを主成分とする合金からなる鋳塊、および、その製造方法
JP6435810B2 (ja) 鋳造方法および鋳造用鋳型
JP2014172088A (ja) 連続鋳造用溶解銅原料
RU2744601C2 (ru) Печь с охлаждением для направленного затвердевания и способ охлаждения с применением такой печи
JP2008018453A (ja) 溶融金属の連続鋳造方法および連続鋳造用浸漬ランス
JP2015134377A (ja) 高純度鋳塊の溶解連続鋳造装置及び高純度鋳塊の溶解連続鋳造方法
KR100447466B1 (ko) 금속의연속주조방법및그실행을위한잉곳몰드
JP7406074B2 (ja) チタン鋳塊の製造方法およびチタン鋳塊製造鋳型
RU2319752C2 (ru) Способ индукционной плавки литья металлов и устройство для его осуществления
JP2008178908A (ja) 金属のエレクトロスラグ再溶解のプロセスおよびこれに使用されるインゴット・モールド
JP5579314B1 (ja) 高純度鋳塊の溶解連続鋳造装置及び高純度鋳塊の溶解連続鋳造方法
SU806238A1 (ru) Установка непрерывного или полу-НЕпРЕРыВНОгО лиТь СлиТКОВ B элЕКТРО-МАгНиТНОМ КРиСТАллизАТОРЕ
RU2323985C2 (ru) Способ плавления слитков в вакуумной дуговой печи
RU1677929C (ru) Устройство для охлаждения алюминиевого расплава перед кристаллизатором

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KG MD TJ TM