RU2037544C1

RU2037544C1 - Vacuum-arc lining slag furnace

Info

Publication number: RU2037544C1
Application number: RU93009915A
Authority: RU
Inventors: М.И. Мусатов; В.Ф. Кузин; Н.А. Кудинов; Ю.С. Коротин; В.И. Сяплин; В.В. Филиппов; А.Ш. Фридман
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Всероссийский институт легких сплавов"
Priority date: 1993-02-25
Filing date: 1993-02-25
Publication date: 1995-06-19

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: furnace has vacuum chamber, water-cooling crucible, electrode holder, turnable current carrier and system of water cooling. The new thing in the furnace is that crucible of furnace is made sectional and furnace is provided with vacuum condenser, made in the form of tank with water-cooling branch pipes in series connected to each other through pipes, welded to walls of tank. Lower part of condenser has mounted in it control tank, measuring capacity and collector with electromagnetic valves, separately connected with sections of crucible. In the case, current carrier is made with air-cooling steam pipe, mounted in it coaxially. EFFECT: vacuum-arc slag furnace is used in metallurgy. 2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области металлургии, и используется, в частности, для плавки высокореакционных металлов и сплавов. The present invention relates to the field of metallurgy, and is used, in particular, for melting highly reactive metals and alloys.

Известна гарнисажная печь для плавки высокореакционных металлов и сплавов, включающая вакуумную камеру с размещенным в ней охлаждаемым металлическим тиглем и укрепленным на корпусе камеры электрододержателем. Known skull furnace for melting highly reactive metals and alloys, including a vacuum chamber with a cooled metal crucible placed in it and an electrode holder mounted on the camera body.

Недостатком данной печи является повышенная жароопасность, возникающая в тигле при контакте жидкометаллического агента с воздухом и водой. В качестве жидкометаллического агента используется, например, эвтектический сплав калий-натрий. Однако как показывает опыт эксплуатации дуговых печей с жидкометаллическим охлаждением такие системы дороги и требуют специальных мер предосторожности. The disadvantage of this furnace is the increased heat hazard that occurs in the crucible upon contact of the liquid metal agent with air and water. As a liquid metal agent, for example, a eutectic potassium-sodium alloy is used. However, as experience has shown in the operation of liquid-cooled arc furnaces, such systems are expensive and require special precautions.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является вакуумно-дуговая гарнисажная печь, включающая вакуумную камеру с размещенными в ней водоохлаждаемым графитовым тиглем и электрододержателем, а также закрепленным на стенке камеры поворотным токовводом и системы водоохлаждения. Closest to the proposed technical essence is a vacuum arc skull furnace, including a vacuum chamber with a water-cooled graphite crucible and an electrode holder placed in it, as well as a rotary current lead and a water cooling system fixed to the chamber wall.

К недостаткам известной печи относятся повышенная взрывоопасность, обусловленная попаданием в расплав не мерного количества воды в результате случайного проплавления электрической дугой стенки тигля. В этом случае начинается бурное парообразование и взаимодействие воды с расплавленным металлом с выделением газообразного водорода. Пароводородная смесь в камере печи достигает давления, превышающего в несколько раз атмосферное, что служит причиной разгерметизации печи, поступления воздуха в печь и образования взрывоопасной "гремучей смеси". При взрыве происходит разрушение тигля и печи. The disadvantages of the known furnace include increased explosiveness due to the ingress of an oversized amount of water as a result of accidental penetration of the crucible wall by an electric arc. In this case, rapid vaporization and the interaction of water with molten metal with the release of gaseous hydrogen begins. The vapor-hydrogen mixture in the furnace chamber reaches a pressure several times higher than atmospheric, which causes the furnace to be depressurized, air to enter the furnace and the formation of an explosive explosive mixture. The explosion causes the destruction of the crucible and furnace.

Кроме того, использование в печи графитового тигля приводит к тому, что, когда горит дуга, гарнисаж принимает углерод, который идет в расплав. Соответственно это приводит к ухудшению качества расплава. In addition, the use of a graphite crucible in the furnace leads to the fact that when the arc burns, the skull receives carbon, which goes into the melt. Accordingly, this leads to a deterioration in the quality of the melt.

Предлагаемая вакуумно-дуговая гарнисажная печь, включает вакуумную камеру с размещенными в ней водоохлаждаемыми тиглем и электрододержателем, поворотный токоввод, смонтированный на стенке камеры, и систему водоохлаждения. Отличие предложенной конструкции вакуумно-дуговой гарнисажной печи от известной заключается в том, что тигель печи выполнен секционным, а печь снабжена вакуумным конденсатором, выполненным в виде емкости с водоохлаждаемыми патрубками, последовательно соединенными между собой через трубки, приваренные к стенкам емкости, а в нижней части конденсатора смонтированы контрольный бак, мерная емкость и коллектор с электромагнитными клапанами, автономно соединенными с секциями тигля, причем токоввод выполнен с водоохлаждаемым паропроводом, смонтированным в нем соосно. The proposed vacuum arc skull furnace includes a vacuum chamber with a water-cooled crucible and an electrode holder, a rotary current lead mounted on the wall of the chamber, and a water cooling system. The difference between the proposed design of the vacuum-arc skull furnace from the known one is that the crucible of the furnace is made sectional, and the furnace is equipped with a vacuum condenser made in the form of a tank with water-cooled nozzles connected in series through tubes welded to the walls of the tank, and in the lower part a condenser, a control tank, a measuring tank, and a collector with electromagnetic valves that are autonomously connected to the crucible sections are mounted, and the current lead is made with a water-cooled steam pipe, -mounted coaxially therein.

Оснащение печи вакуумным конденсатором, контрольным баком и мерной емкостью позволит осуществить контроль массы воды, циркулирующей в первичном контуре, благодаря чему исключается возможность взрыва печи. Equipping the furnace with a vacuum condenser, a control tank and a measuring tank will make it possible to control the mass of water circulating in the primary circuit, thereby eliminating the possibility of a furnace explosion.

Выполнение токоввода с воздухоохлаждаемым паропроводом позволит исключить конденсацию пара в паропроводе и тем самым недопустить попадания конденсирующей воды в одну из стенок тигля и предотвратить неравномерность его охлаждения. The implementation of the current lead with an air-cooled steam pipe will eliminate the condensation of steam in the steam pipe and thereby prevent condensation water from entering one of the walls of the crucible and prevent uneven cooling.

Выполнение тигля секционным позволит осуществить автономное охлаждение его элементов с подачей через электромагнитные клапаны и тем самым обеспечить контроль и управление через ЭВМ теплонагруженных стенок тигля. The performance of the crucible sectional will allow for the independent cooling of its elements with the flow through the electromagnetic valves and thereby provide control and management through the computer of the heat-loaded walls of the crucible.

На фиг.1 показан общий вид печи; на фиг.2 узел I на фиг.1. Figure 1 shows a General view of the furnace; in Fig.2 node I in Fig.1.

Вакуумно-дуговая гарнисажная печь включает вакуумную камеру 1 с размещенными в ней водоохлаждаемыми электрододержателем 2 и металлическим секционным тиглем 3, герметичные секции которого связаны через электромагнитные клапаны 4 и коллектор 5 с вакуумным конденсатором 6, под которым установлен контрольный бак 7 и связанная с ним мерная емкость 8. The vacuum arc skull furnace includes a vacuum chamber 1 with a water-cooled electrode holder 2 and a metal sectional crucible 3 placed in it, the sealed sections of which are connected through solenoid valves 4 and the collector 5 with a vacuum condenser 6, under which a control tank 7 and an associated measuring tank are installed 8.

Вакуумный конденсатор выполнен в виде стационарно установленной емкости с водоохлаждаемыми патрубками 9, последовательно соединенными между собой через трубки 10, приваренные к стенкам 11 емкости. The vacuum condenser is made in the form of a stationary tank with water-cooled nozzles 9 connected in series through tubes 10 welded to the walls 11 of the tank.

В стенке 12 вакуумно-дуговой гарнисажной печи установлен поворотный токоввод 13, внутри которого стационарно относительно токоввода и соосно ему смонтирован воздухоохлаждаемый паропровод 14. В системе водоохлаждения 15 между вакуумным конденсатором и токовводом стационарно смонтирован герметичный узел 16. A rotary current lead 13 is installed in the wall 12 of the vacuum-arc skull furnace, inside which an air-cooled steam line 14 is mounted stationary relative to the current lead and coaxially to it. In the water cooling system 15, a sealed unit 16 is stationary mounted between the vacuum condenser and the current lead.

Работа вакуумно-дуговой гарнисажной печи осуществляется следующим образом. The operation of the vacuum arc skull furnace is as follows.

Через мерную емкость 8 и контрольный бак 7 заливают определенное количество воды, предназначенной для охлаждения теплонагруженных элементов тигля. Масса этой воды заранее определена и не должна превышать сверхдопустимой нормы. Сверхдопустимой нормой считается та норма, при которой в случае попадания лишнего количества воды в расплав в вакуумной камере 1 печи давление пароводородной смеси может превышать в несколько раз атмосферное давление, что соответственно приведет к взрыву печи. После подготовки печи к плавке опускают водоохлаждаемый электрододержатель 2 с электродом в водоохлаждаемый металлический секционный тигель 3 и зажигают дугу между шихтой и электродом. При плавлении в тигле 3 образующееся тепло через стенки тигля 3 передается в герметичные секции, заполненные водой. Through a measuring tank 8 and a control tank 7 pour a certain amount of water intended for cooling heat-loaded elements of the crucible. The mass of this water is predetermined and should not exceed the super-permissible norm. An extremely acceptable norm is the norm at which, in the event of excess water entering the melt in the vacuum chamber 1 of the furnace, the pressure of the steam-hydrogen mixture can exceed several times the atmospheric pressure, which accordingly will lead to the explosion of the furnace. After preparing the furnace for melting, lower the water-cooled electrode holder 2 with the electrode into the water-cooled metal sectional crucible 3 and ignite the arc between the charge and the electrode. When melting in the crucible 3, the heat generated through the walls of the crucible 3 is transferred to the sealed sections filled with water.

В секциях тепло расходуется на испарение охладителя, в результате чего пар по трубам поступает в паропровод 14 поворотного токоввода 13, смонтированного в стенке 12 вакуумной камеры 1. Далее из паропровода, соосно установленного в токовводе 13, через герметичный узел 16 и трубопровод пар поступает в вакуумный конденсатор 6, через водоохлаждаемые патрубки 9 которого вода последовательно поступает по трубкам 10, приваренным к стенкам 11 емкости, в верхнюю часть конденсатора 6 и далее в систему водоохлаждения 15. Пар, проходя снаружи трубок 10, конденсируется и в виде воды сливается из вакуумного конденсатора 6 по трубопроводу к коллектору 5 и далее к электромагнитным клапанам 4, автономно соединенным с секциями тигля 3. In the sections, heat is consumed for evaporating the cooler, as a result of which the steam enters the steam line 14 of the rotary current lead 13 mounted in the wall 12 of the vacuum chamber 1. Then, from the steam line coaxially installed in the current lead 13, through the sealed unit 16 and the steam pipeline enters the vacuum condenser 6, through water-cooled nozzles 9 of which water flows sequentially through tubes 10 welded to the walls 11 of the tank, to the upper part of the condenser 6 and then to the water cooling system 15. Steam passing outside the tubes 10 It is discharged and discharged in the form of water from the vacuum condenser 6 through a pipeline to the collector 5 and then to the electromagnetic valves 4, which are autonomously connected to the sections of the crucible 3.

В процессе работы печи в случае перегрева какого-либо элемента печи срабатывает температурный датчик (на чертежах не показан), подающий сигнал через ЭВМ на один из электромагнитных клапанов 4, и определенное количество воды поступает на данный перегретый элемент печи. Тем самым осуществляется автономный контроль теплонагруженных стенок тигля. In the process of operation of the furnace in case of overheating of any element of the furnace, a temperature sensor is activated (not shown in the drawings), which sends a signal through a computer to one of the electromagnetic valves 4, and a certain amount of water enters this superheated element of the furnace. Thus, autonomous control of the heat-loaded crucible walls is carried out.

В сравнении с известной вакуумной дуговой гарнисажной печью предлагаемая печь позволит исключить неравномерное охлаждение стенок тигля за счет недопущения попадания конденсирующей воды в одну из стенок тигля, а также обеспечить контроль и управление через ЭВМ и электромагнитные клапаны теплонагруженных стенок тигля, за счет контроля массы воды исключить взрыв тигля и тем самым обеспечить его сохранность. In comparison with the well-known vacuum arc skull furnace, the proposed furnace will eliminate uneven cooling of the crucible walls by preventing condensing water from entering one of the crucible walls, as well as provide control and management of heat-loaded crucible walls through computers and electromagnetic valves and eliminate the explosion by controlling the mass of water crucible and thereby ensure its safety.

Claims

VACUUM-ARC TURNING OVEN containing a vacuum chamber, a water-cooled crucible, an electrode holder, a rotary current lead and a water cooling system, characterized in that the crucible is made sectional, and the furnace is equipped with a vacuum condenser in the form of a container with water-cooled pipes connected in series to each other through tubes welded to each other the walls of the tank, and under the capacitor there is a control tank, a measuring tank and a collector with electromagnetic valves, autonomously connected to the crucible sections, while current lead is made coaxially with the water-cooled steam line.