RU2087563C1 - Способ электронно-лучевого переплава кускового металлического материала и устройство для его осуществления - Google Patents
Способ электронно-лучевого переплава кускового металлического материала и устройство для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2087563C1 RU2087563C1 RU95116080A RU95116080A RU2087563C1 RU 2087563 C1 RU2087563 C1 RU 2087563C1 RU 95116080 A RU95116080 A RU 95116080A RU 95116080 A RU95116080 A RU 95116080A RU 2087563 C1 RU2087563 C1 RU 2087563C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- feeder
- melting
- receiver
- metal material
- lump
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области специальной электрометаллургии и может найти применение при получении слитков и слябов из сплавов и металлов, в том числе тугоплавких и реакционных. Способ электронно-лучевого переплава кускового металлического материала включает подачу материала на плавку, нагрев, предварительную дегазацию, испарение летучих компонент и плавление его при постоянной мощности электронного нагрева, а также в слив жидкого металла на последующую операцию, например, в промежуточную емкость для рафинирования, в кристаллизатор или изложницу для формирования в них слитка, при этом переплавляемый материал подают во вращающийся вокруг собственной оси питатель, на внутренней поверхности которого ведут нагрев, предварительную дегазацию, испарение летучих компонент и его плавление, а затем из питателя полученный жидкий металл сливают на последующую операцию. Установка для электронно-лучевого переплава кускового металлического материала содержит вакуумную плавильную камеру с электронными пушками, узел подачи кускового металлического материала на плавление и приемник жидкого металла для проведения последующей операции, например промежуточную емкость для рафинирования, кристаллизатор или изложницу для формирования в них слитка, при этом между узлом подачи кускового материала на плавку и приемником установлен вращающийся вокруг собственной оси питатель, выполненный в виде полого усеченного конуса, ось вращения которого наклонена к плоскости зеркала металла в приемнике под углом, большим чем половина угла при вершине конуса, образующего внутреннюю поверхность питателя, так, что малое основание конуса обращено к приемнику и является сливным отверстием, диаметр которого равен или меньше максимального поперечного размера приемника, а большое основание обращено к устройству подачи кускового материала и является приемным отверстием, диаметр которого больше или равен максимальному размеру кусков переплавляемого материала, причем величина угла выбрана из соотношения ctg < K, где K - коэффициент трения кускового металлического материала о внутреннюю поверхность питателя. 2 с. и 4 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 ил.
Description
Изобретение относится к области специальной электрометаллургии и может найти применение при получении слитков и слябов из сплавов и металлов, в том числе тугоплавких и реакционных, с использованием в качестве шихты неуплотненного кускового металлического материала.
Известен способ электронно-лучевого переплава губчатого титана, заключающийся в изготовлении расходуемой заготовки путем прессования губки с отходами титанового производства, подаче расходуемой заготовки в зону действия электронных лучей, нагреве и плавлении торца расходуемой заготовки над промежуточной емкостью, проведении при этом процессов дегазации, испарения летучих компонент и рафинировании металла в промежуточной емкости при постоянной мощности нагрева, сливе жидкого металла в кристаллизатор и формировании в нем слитка [1]
Известна электронно-лучевая установка для переплава спрессованного кускового металлического материала, содержащая вакуумную плавильную камеру с электронными пушками, механизм подачи переплавляемого материала, промежуточную емкость, кристаллизатор и механизм вытягивания слитка [1]
Недостатками способа и установки являются следующие:
низкий выход годного металла из-за повышенного разбрызгивания вследствие затрудненного выхода газов и летучих компонент из прессованной заготовки в процессе перехода ее из твердого состояния в жидкое:
дополнительные энергозатраты, связанные с необходимостью снижения скорости плавления из-за нестабильности работы традиционных электронных пушек с накаленным катодом в условиях одновременного протекания процессов дегазации и рафинирования при плавке, сопровождающихся неравномерным, часто взрывным характером газовыделения расплавляемого металла, особенно при попадании в расплав нерасплавившихся кусков переплавляемого материала;
необходимость процесса прессования расходуемой заготовки, связанная с большими затратами на оборудование и с большой трудоемкостью самой операции прессования;
высокие себестоимость и трудоемкость технологического процесса получения слитка в целом, низкие технико-экономические показатели электронно-лучевого переплава прессованной шихты на основе губчатого титана.
Известна электронно-лучевая установка для переплава спрессованного кускового металлического материала, содержащая вакуумную плавильную камеру с электронными пушками, механизм подачи переплавляемого материала, промежуточную емкость, кристаллизатор и механизм вытягивания слитка [1]
Недостатками способа и установки являются следующие:
низкий выход годного металла из-за повышенного разбрызгивания вследствие затрудненного выхода газов и летучих компонент из прессованной заготовки в процессе перехода ее из твердого состояния в жидкое:
дополнительные энергозатраты, связанные с необходимостью снижения скорости плавления из-за нестабильности работы традиционных электронных пушек с накаленным катодом в условиях одновременного протекания процессов дегазации и рафинирования при плавке, сопровождающихся неравномерным, часто взрывным характером газовыделения расплавляемого металла, особенно при попадании в расплав нерасплавившихся кусков переплавляемого материала;
необходимость процесса прессования расходуемой заготовки, связанная с большими затратами на оборудование и с большой трудоемкостью самой операции прессования;
высокие себестоимость и трудоемкость технологического процесса получения слитка в целом, низкие технико-экономические показатели электронно-лучевого переплава прессованной шихты на основе губчатого титана.
Известен способ электронно-лучевого переплава кускового губчатого титана, заключающийся в подаче его в промежуточную емкость на поверхность жидкого металла, расплавлении и рафинировании металла при постоянной мощности нагрева, сливе его в кристаллизатор и формировании в последнем слитке [2]
Известна электронно-лучевая установка для переплава кускового металлического материала, содержащая вакуумную плавильную камеру с электронными пушками, устройство непрерывной подачи этого материала в зону плавки, промежуточную емкость, снабженную защитным экраном, улавливающим капли жидкого металла, кристаллизатор и механизм вытягивания слитка [2]
Недостатками способа и установки, как и в предыдущем случае, являются большой расход электроэнергии, снижение производительности установки и пониженный выход годного металла из-за нестабильности процесса плавки и разбрызгивания жидкого металла при протекании процессов дегазации и рафинирования в промежуточной емкости, сопровождающихся неравномерным, часто взрывным характером газовыделения расплавляемого металла при попадании в расплав холодных кусков переплавляемого материала.
Известна электронно-лучевая установка для переплава кускового металлического материала, содержащая вакуумную плавильную камеру с электронными пушками, устройство непрерывной подачи этого материала в зону плавки, промежуточную емкость, снабженную защитным экраном, улавливающим капли жидкого металла, кристаллизатор и механизм вытягивания слитка [2]
Недостатками способа и установки, как и в предыдущем случае, являются большой расход электроэнергии, снижение производительности установки и пониженный выход годного металла из-за нестабильности процесса плавки и разбрызгивания жидкого металла при протекании процессов дегазации и рафинирования в промежуточной емкости, сопровождающихся неравномерным, часто взрывным характером газовыделения расплавляемого металла при попадании в расплав холодных кусков переплавляемого материала.
Наиболее близкими по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому решению являются способ и установка для электронно-лучевого переплава кускового металлического материала [3] по которому способ заключается в подаче материала на плавку, нагреве, предварительной дегазации, испарении летучих компонент и плавлении при постоянной мощности нагрева, а также в сливе жидкого металла на последующую операцию в промежуточную емкость и затем в кристаллизатор для формирования слитка. Установка для осуществления этого способа содержит вакуумную плавильную камеру с электронными пушками, узел подачи кускового металлического материала на плавку, промежуточную емкость и кристаллизатор с механизмом вытягивания слитка.
Основные недостатки этого способа и установки для его реализации те же, что и для [1] и [2] а именно
большой расход электроэнергии, низкая производительность, высокие потери на разбрызгивание, низкий выход годного металла, высокие себестоимость и трудоемкость.
большой расход электроэнергии, низкая производительность, высокие потери на разбрызгивание, низкий выход годного металла, высокие себестоимость и трудоемкость.
Целью заявляемого решения являются повышение выхода годного металла в слиток, снижение при этом энергозатрат, повышение производительности установки и технологического процесса.
Поставленная цель достигается тем, что в известном способе электронно-лучевого переплава кускового металлического материала, включающем подачу кускового металлического материала на плавку, нагрев, предварительную дегазацию, испарение летучих компонент, плавление и слив жидкого металла на последующую операцию, например в промежуточную емкость для рафинирования, в кристаллизатор или изложницу для формирования в них слитка, кусков в них слитка, кусковой металлический материал подают во вращающийся вокруг собственной оси питатель, а нагрев, предварительную дегазацию, испарение летучих компонент и плавление его осуществляют на внутренней поверхности питателя, из которого затем полученный жидкий металл сливают на последующую операцию; при этом на внутренней поверхности питателя посредством сканирования электронным лучом (лучами) формируют зону приема кускового металлического материала и расположенную против нее относительно оси вращения питателя зону плавления, при этом в первой осуществляют нагрев, предварительную дегазацию и испарение летучих компонент, а во второй плавление и слив жидкого металла, поддерживая вертикальность поверхности зоны плавления и наклон поверхности зоны приема кускового металлического материала в сторону слива жидкого металла; кроме того, что мощность электронного нагрева кускового металлического материала и питателя поддерживают на уровне 40 70% мощности электронного нагрева жидкого металла на последующей операции, а мощность электронного нагрева в зоне приема кускового металлического материала поддерживают на уровне 60 80% мощности электронного нагрева в зоне плавления.
Достижение поставленной цели обеспечивается с помощью установки, содержащей вакуумную плавильную камеру с электронными пушками, узел подачи кускового металлического материала на плавление и приемник жидкого металла для проведения последующей операции, например промежуточную емкость для рафинирования, кристаллизатор или изложницу для формирования в них слитка, которая снабжена питателем, смонтированным с возможностью вращения вокруг собственной оси между узлом подачи кускового металлического материала на плавку и приемником и выполненным в виде полого усеченного конуса, ось вращения которого наклонена к горизонту под углом β, большим чем половина угла a при вершине конуса, образующего внутреннюю поверхность питателя, причем диаметр малого основания конуса сливного отверстия, обращенного к приемнику, равен или меньше максимального поперечного размера приемника, а диаметр большого основания приемного отверстия, обращенного в сторону узла подачи кускового металлического материала, больше или равен максимальному размеру кусков переплавляемого материала, причем величина угла a задана из соотношения ctgα < K где K коэффициент трения кускового металлического материала о внутреннюю поверхность питателя; в случае использования промежуточной емкости в качестве приемника жидкого металла питатель расположен между узлом подачи кускового металлического материала и промежуточной емкостью, являющейся приемником жидкого металла, так, чтобы проекция зоны приема питателя на поверхность промежуточной емкости не выходила за пределы последней; кроме того, по крайней мере внутренняя часть питателя выполнена из материала, аналогичного переплавляемому кусковому металлическому материалу; питатель снабжен механизмом вращения его вокруг собственной оси, состоящим, например, из одного приводного и нескольких поддерживающих роликов; узел подачи кускового металлического материала в зону плавки расположен выше нижнего края приемного отверстия питателя.
На фиг. 1 представлена схема электронно-лучевой установки в продольном разрезе в позиции выплавки слитка; на фиг. 2 ее вид в сечении А-А.
Электронно-лучевая установка содержит вакуумную плавильную камеру 1 с электронными пушками 2а, 2б, 2в, узел подачи кускового материала в зону плавки, состоящий из загрузочной 3 и шлюзовой 4 камер для кускового металлического материала 5, вращающийся вокруг собственной оси питатель 6, приемник жидкого металла 7 в виде промежуточной емкости с внутренним барьером 8 для задержки осаждающихся тяжелых включений, кристаллизатор 9, камеры 10а, 10б для слитков со шлюзовыми затворами 11 и механизмом вытягивания слитка (не показан), смотровые (телевизионные) системы 13а и 13б для наблюдения процессов формирования слитка 12 и подачи кускового материала 5 в питатель 6. На фиг. 2 показаны пунктиром позиции камер 10а, 10б в положении выгрузки и охлаждения слитка 12. Вращающийся питатель 6 выполнен в виде полого усеченного конуса, ось вращения которого наклонена к плоскости зеркала металла в приемнике 7 под углом β, большим чем половина угла a при вершине этого конуса, так, что его большое основание 6а, диаметр которого больше или равен максимальному размеру кусков переплавляемого материала, обращено к узлу подачи кускового металлического материала и является приемным отверстием, а малое основание 6б, диаметр которого равен или меньше максимального поперечного размера приемника 7, служит для слива жидкого металла в последний. Величина угла a выбрана из соотношения ctgα < K где K коэффициент трения кускового металлического материала о внутреннюю поверхность питателя. В противном случае, если внутренняя поверхность питателя в зоне плавления 17 вертикальна, наклон ее в зоне приема 16 слишком велик и приводит к самопроизвольному скатыванию кусков переплавляемого материала в приемник 7. В то же время, если величина угла β выбрана меньшей, чем a/2 то это влечет за собой скатывание кусков и стекание переплавляемого материала мимо приемника 7.
Электронная пушка 26 для формирования зон приема и плавления кускового металлического материала 5 расположена над питателем так, что ее ось симметрии вертикальна и параллельна или совпадает с образующей внутренней поверхности питателя 6.
По крайней мере внутренняя часть питателя выполнена из материала, аналогичного переплавляемому кусковому материалу.
Питатель 6 снабжен механизмом вращения его вокруг собственной оси, состоящим в представленном варианте из одного приводного 14 и двух поддерживающих роликов 15, находящихся в зацеплении с наружной поверхностью питателя.
Загрузочная камера 3 узла подачи кускового материала в зону плавки расположена выше нижнего края приемного отверстия питателя.
На фиг. 1 и 2 стрелками показаны направления подачи переплавляемого кускового материала, вращения питателя и его приводного механизма, вытягивания слитка и перемещения электронных лучей по обрабатываемым поверхностям.
Процесс электронно-лучевого переплава материала осуществляется следующим образом.
Переплавляемый кусковой металлический материал 5 загружают в загрузочную камеру 3 и после вакуумирования электронно-лучевой установки до рабочего давления с помощью вибрационного или иного устройства (не показано) подают в питатель 6. Включают электронную пушку 2в на обогрев материала, находящегося на наклонной поверхности питателя, включают механизм вращения приводного ролика 14 питателя 6. Путем поочередного сканирования электронным лучом пушки 2в наклонной и вертикальной поверхностей питателя формируют на них соответственно зону приема 16 и зону плавления 17. В зоне приема 16 при заданной скорости вращения питателя нагрев электронным лучом по заданной программе переплавляемого материала приводит к прилипанию его к стенке питателя. Формируется относительно слитная поверхность массы кусков материала, наклоненная в сторону слива жидкого металла, и одновременно происходят предварительная дегазация и испарение летучих компонент. При вращении питателя эта масса из наклонной зоны приема 16 переносится в зону плавления 17 в окрестности вертикальной стенки питателя, где электронный луч расплавляет ее; образовавшийся жидкий металл стекает по этой стенке на последующую операцию в промежуточную емкость 7, являющуюся приемником жидкого металла.
Приемником жидкого металла может быть и другое устройство, например кристаллизатор 9, изложница и др.
На чертеже в качестве примера показан вариант, когда приемником жидкого металла является промежуточная емкость 7. В этом случае с целью уменьшения энергозатрат за счет использования тепла, излучаемого зеркалом жидкого металла, если позволяют свойства переплавляемого материала и материала наружной части питателя, последний может быть расположен между узлом подачи кускового материала и промежуточной емкостью, так, что проекция зоны приема питателя на поверхность промежуточной емкости не выходит за пределы последней.
Регулируя время пребывания электронного луча в каждой зоне, поддерживают мощность электронного нагрева переплавляемого материала на наклонной поверхности питателя в зоне приема 16 на уровне 60 80% мощности электронного нагрева в зоне плавления 17.
В стационарном технологическом режиме питатель 6 вращают со скоростью, обеспечивающей заданное время нагрева, предварительной дегазации и испарения летучих компонент и заданную скорость формирования слитка 12. При этом программа сканирования электронного луча в зоне плавления 17 должна обеспечивать вертикальность и относительную гладкость поверхности материала на внутренней стенке питателя по завершении операции слива жидкого металла в приемник.
Электронную пушку 2б включают при поступлении жидкого металла из питателя 6 в промежуточную емкость 7, осуществляя нагрев находящегося в ней жидкого металла. При заполнении промежуточной емкости 7 жидким металлом последний самотеком сливается в кристаллизатор 9, где формируют слиток 12, обогревая поверхность жидкого металла в кристаллизаторе 9 электронным лучом пушки 2а. В промежуточной емкости 7 осуществляют окончательное рафинирование металла и задержку осаждающихся тяжелых включений с помощью барьера 8.
В отсутствие промежуточной емкости, когда не требуется тщательного рафинирования, слив металла производится непосредственно в кристаллизатор или другой приемник жидкого металла, где с помощью пушки 2а формируют слиток 12. В этом случае необходимость в пушке 2б отпадает.
В процессе проведения технологического процесса мощность электронного нагрева материала в питателе поддерживают на уровне 40 70% мощности электронного нагрева металла в промежуточной емкости 7 или другом приемнике жидкого металла. Наблюдение за ведением технологического процесса, в том числе формированием слитка 12 и подачей материала в питатель 6, осуществляют с помощью смотровых (телевизионных) систем 13а, 13б. Пополнение загрузочной камеры 3 кусковым металлическим материалом 5 в процессе плавки осуществляется через шлюзовую камеру 4.
По завершении технологического процесса получения компактного слитка заданных геометрических размеров и массы выводят усадочную раковину в головной части слитка по заданной программе обогрева электронным лучом пушки 2а, слиток опускают в камеру 10а, закрывают шлюзовой затвор 11, развакуумируют плавильную камеру 1, отстыковывают камеру 10а слитка со шлюзовым затвором 11 от плавильной камеры 1 и перемещают ее в позицию охлаждения и выгрузки слитка (на фиг. 2 показана пунктиром), где осуществляют его охлаждение в вакууме или среде инертного газа и после заданного времени охлаждения производят выгрузку слитка. После отстыковки камеры 10а со шлюзовым затвором 11 производят чистку и уборку плавильной камеры, промежуточной емкости и кристаллизатора, перемещают камеру 10б со своим шлюзовым затвором 11 из позиции охлаждения и выгрузки слитка (на фиг. 2 показана пунктиром) в позицию плавки и пристыковывают ее к плавильной камере 1. Установку вакуумируют. Технологический процесс выплавки слитка повторяют.
При осуществлении заявляемой последовательности проведения технологических операций плавки и соотношения мощностей электронного нагрева в питателе и приемнике в заявляемой установке реализуются достаточно высокие технико-экономические показатели электронно-лучевого переплава кускового металлического материала, в том числе выход годного металла, удельный расход электроэнергии, производительность. Они достигаются за счет исключения подачи холодных кусков переплавляемого материала на поверхность жидкого металла и возможности раздельного регулирования и оптимизации процессов предварительной дегазации, испарения летучих компонент, нагрева и расплавления кусков материала, резкого уменьшения, а в некоторых случаях и исключения, его разбрызгивания, утилизации при этом брызг и капель металла, образующихся в процессе нагрева и расплавления непосредственно в питателе, и оптимального распределения мощностей электронного нагрева между питателем и приемником жидкого металла.
Конструктивные особенности установки, распределение мощности электронного нагрева между питателем и приемником для проведения последующей операции и в самом питателе выбраны на основе экспериментальных исследований с изучением качества получаемых слитков.
Верхний предел доли мощности электронного нагрева материала в зоне приема питателя 80% от мощности в зоне плавления, что составляет 45% мощности, подводимой к металлу в питателе, т.е. в этой зоне, где происходят предварительная дегазация и испарение летучих компонент, обеспечивает постепенный плавный нагрев и сплавление (схватывание) между собой отдельных кусков переплавляемого материала, что способствует устойчивой работе электронных пушек на оптимальной мощности без образования брызг и капель металла.
Увеличение указанного предела приводит к тому, что быстро плавящийся материал начинает интенсивно разбрызгиваться и стекать с наклонной поверхности питателя, в результате чего, с одной стороны, не успевают достаточно полно пройти процессы предварительной дегазации и испарения летучих компонент, с другой стороны, отдельные нерасплавившиеся куски материала попадают на поверхность жидкого металла в приемнике (в данном случае в промежуточной емкости), где они доплавляются с разбрызгиванием, что приводит к уменьшению выхода годного металла и увеличению удельного расхода электроэнергии.
Нижний предел доли мощности электронного нагрева материала в зоне приема питателя 60% от мощности в зоне плавления, что составляет 37,5% мощности, подводимой к металлу в питателе, обеспечивает ту минимально необходимую мощность нагрева, при которой отдельные куски материала сплавляются между собой и удовлетворительно проходят процессы предварительной дегазации и испарения летучих компонент. Уменьшение этого предела приводит к нарушению технологического процесса, т.к. отдельные куски материала не сплавляются между собой на наклонной поверхности питателя из-за недостаточной мощности нагрева и при вращении питателя скатываются в сторону его сливного отверстия.
Верхний предел доли мощности на нагрев материала в питателе (70% мощности, приходящейся на последующую операцию) обеспечивает приемлемые величины выхода годного металла, удельного расхода электроэнергии и производительности установки за счет оптимального распределения мощности электронного нагрева между нагревом материала в питателе и нагревом жидкого металла в приемнике. Увеличение этого предела приводит к интенсивному разбрызгиванию материала в питателе, нарушению стабильности работы электронных пушек и технологического процесса и, как следствие, к увеличению удельного расхода электроэнергии и снижению производительности процесса.
Нижний предел доли мощности на нагрев материала в питателе (40% мощности, приходящейся на последующую операцию) обеспечивает ту минимально необходимую мощность нагрева, при которой еще целесообразно проводить технологический процесс плавки при достаточно высоких технико-экономических показателях. Уменьшение этого предела приводит к уменьшению скорости слива жидкого металла из питателя в приемник и, как следствие, к снижению производительности установки.
Пример. Электронно-лучевой переплав кускового металлического материала осуществлен в электронно-лучевой установке опытного производства. В качестве источника нагрева использованы электронные пушки высоковольтного тлеющего разряда ВТР-200-300/25. В качестве переплавляемого материала был взят губчатый титан марки ТГ-120 (ГОСТ 17746=79) с размерами кусков не более 70 мм. Питатель был изготовлен из листа сплава ВТ1-0 (ГОСТ 19807-91) толщиной 0,008 м в виде полого усеченного конуса высотой 0,2 м с внутренними диаметрами малого (сливное отверстие) и большого (приемное отверстие) оснований, соответственно 0,1 м и 0,3 м, и располагался между узлом подачи материала на плавку и промежуточной емкостью так, как было показано на фиг. 1 и фиг. 2. Величина угла α при вершине конуса, являющегося внутренней поверхностью питателя, составляла 80o; угол наклона оси вращения питателя к плоскости зеркала металла в промежуточной емкости b 50o; скорость вращения питателя составляла 0,5 об/мин.
Переплав губчатого титана осуществляли в кристаллизатор диаметром 0,2 м и использованием промежуточной емкости сечением (0,5x0,25) м2 как по технологии прототипа [3] так и в соответствии с описанием, изложенным выше. При этом система управления электронными лучами позволяла поддерживать в питателе мощность электронного нагрева на уровне 40 70% мощности в промежуточной емкости так, что мощность нагрева в зоне приема составляла 60 - 80% мощности нагрева в зоне плавления. Масса выплавляемых слитков составляла 195 200 кг.
Из представленных в прилагаемой таблице основных экспериментальных данных, характеризующих технико-экономическую эффективность предлагаемых технических решений, видно, что по сравнению с технологическими параметрами и конструктивными особенностями установок, отличающимися от предлагаемой, при полном удовлетворении требованиям ГОСТ 19807-91 на сплав ВТ1-00 и ASTM B348-83 Grade 1 по содержанию основных примесей предлагаемый способ и установка позволили
увеличить выход годного металла в слиток на 6%
снизить удельный расход электроэнергии в 2,1 2,3 раза;
увеличить скорость переплава кускового металлического материала в 2,6 - 3,5 раза.
увеличить выход годного металла в слиток на 6%
снизить удельный расход электроэнергии в 2,1 2,3 раза;
увеличить скорость переплава кускового металлического материала в 2,6 - 3,5 раза.
Claims (8)
1. Способ электронно-лучевого переплава кускового металлического материала, включающий подачу кускового металлического материала на плавку, его нагрев, предварительную дегазацию, испарение летучих компонентов, плавление и слив жидкого металла на последующую операцию, например, в промежуточную емкость для рафинирования, в кристаллизатор или изложницу для формирования в них слитка, отличающийся тем, что кусковой металлический материал подают во вращающийся вокруг собственной оси питатель, а нагрев, предварительную дегазацию, испарение летучих компонентов и плавление его осуществляют на внутренней поверхности питателя, из которого затем полученный жидкий металл сливают на последующую операцию.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на внутренней поверхности питателя посредством сканирования электронным лучом (лучами) формируют зону приема кускового металлического материала и расположенную против нее относительно оси вращения питателя зону плавления, при этом в первой - осуществляют нагрев, предварительную дегазацию и испарение летучих компонентов, а во второй плавление и слив жидкого металла, поддерживая вертикальность поверхности зоны плавления и наклон поверхности зоны приема кускового металлического материала в сторону слива жидкого металла.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что мощность электронного нагрева кускового металлического материала в питателе поддерживают на уровне 40 70% мощности электронного нагрева жидкого металла на последующей операции, а мощность электронного нагрева в зоне приема кускового металлического материала поддерживают на уровне 60 80% мощности электронного нагрева в зоне плавления.
4. Установка для электронно-лучевого переплава кускового металлического материала, содержащая вакуумную плавильную камеру с электронными пушками, узел подачи кускового металлического материала на плавление и приемник жидкого металла для проведения последующей операции, например промежуточную емкость для рафинирования, кристаллизатор или изложницу для формирования в них слитка, отличающаяся тем, что она снабжена питателем, смонтированным с возможностью вращения вокруг собственной оси между узлом подачи кускового металлического материала на плавку и приемником и выполненным в виде полого усеченного конуса, ось вращения которого наклонена к горизонту под углом β, большим, чем половина угла a при вершине конуса, образующего внутреннюю поверхность питателя, причем диаметр малого основания конуса сливного отверстия, обращенного к приемнику, равен или меньше максимального поперечного размера приемника, а диаметр большего основания приемного отверстия, обращенного в сторону узла подачи кускового металлического материала, больше или равен максимальному размеру кусков переплавляемого материала, причем величина угла a задана из соотношения ctgα < K, где К коэффициент трения кускового металлического материала о внутреннюю поверхность питателя.
5. Установка по п.4, отличающаяся тем, что питатель расположен между узлом подачи кускового металлического материала и промежуточной емкостью, являющейся приемником жидкого металла, так, чтобы проекция зоны приема питателя на поверхность промежуточной емкости не выходила за пределы последней.
6. Установка по п.4, отличающаяся тем, что по крайней мере внутренняя часть питателя выполнена из материала, аналогичного переплавляемому кусковому металлическому материалу.
7. Установка по п.4, отличающаяся тем, что питатель снабжен механизмом вращения его вокруг собственной оси, состоящим, например, из одного приводного и нескольких поддерживающих роликов.
8. Установка по п.4, отличающаяся тем, что узел подачи кускового металлического материала в зону плавки расположен выше нижнего края приемного отверстия питателя.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95116080A RU2087563C1 (ru) | 1995-09-13 | 1995-09-13 | Способ электронно-лучевого переплава кускового металлического материала и устройство для его осуществления |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95116080A RU2087563C1 (ru) | 1995-09-13 | 1995-09-13 | Способ электронно-лучевого переплава кускового металлического материала и устройство для его осуществления |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2087563C1 true RU2087563C1 (ru) | 1997-08-20 |
| RU95116080A RU95116080A (ru) | 1997-08-20 |
Family
ID=20172100
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU95116080A RU2087563C1 (ru) | 1995-09-13 | 1995-09-13 | Способ электронно-лучевого переплава кускового металлического материала и устройство для его осуществления |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2087563C1 (ru) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010068140A1 (ru) * | 2008-12-10 | 2010-06-17 | Volkov Anatoliy Evgenevich | Способ и устройство электронно- лучевой или плазменной плавки из кристаллизатора в кристаллизатор |
| RU2486265C1 (ru) * | 2012-03-07 | 2013-06-27 | Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | Устройство для полунепрерывного получения слитков химически активных металлов |
| RU2598020C2 (ru) * | 2012-02-08 | 2016-09-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "Рутений" | Способ и устройство для производства слоистых слитков |
| RU2660784C2 (ru) * | 2014-01-09 | 2018-07-09 | Анатолий Евгеньевич Волков | Устройство для плавки в вакууме тугоплавких и химически активных металлов |
| RU2753847C1 (ru) * | 2020-10-12 | 2021-08-24 | Публичное акционерное общество "Электромеханика" | Способ и устройство для производства металлического слитка |
| RU2774340C1 (ru) * | 2018-06-26 | 2022-06-17 | Сафран Эркрафт Энджинз | Способ изготовления слитков из металлического соединения на основе титана |
| US11512369B2 (en) | 2018-06-26 | 2022-11-29 | Safran Aircraft Engines | Method for producing ingots consisting of a metal compound containing titanium |
-
1995
- 1995-09-13 RU RU95116080A patent/RU2087563C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Ткачев Л.Г. и Кононов И.А. Промышленные установки электроннолучевого нагрева. Серия-электротехнология.- М.: ВИНИТИ, 1980, с. 71, рис. 24. 2. Заявка Японии N 60-218721, кл. C 22 B 9/22, 1987. 3. Harker H.R., Entrekin C.H. EB Cold Hearth Melting (EBCHM) of space age metals. 2nd Int. Lample Metals and Metals Process. Conf., Dayion, Ohio, Aug. 2 - 4, 1988, vol. 2, Cavina (Calif), 1988, p. 128 - 134. * |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010068140A1 (ru) * | 2008-12-10 | 2010-06-17 | Volkov Anatoliy Evgenevich | Способ и устройство электронно- лучевой или плазменной плавки из кристаллизатора в кристаллизатор |
| RU2489506C2 (ru) * | 2008-12-10 | 2013-08-10 | Анатолий Евгеньевич Волков | Способ и устройство электронно-лучевой или плазменной плавки металла из кристаллизатора в кристаллизатор |
| RU2598020C2 (ru) * | 2012-02-08 | 2016-09-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "Рутений" | Способ и устройство для производства слоистых слитков |
| RU2486265C1 (ru) * | 2012-03-07 | 2013-06-27 | Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | Устройство для полунепрерывного получения слитков химически активных металлов |
| RU2660784C2 (ru) * | 2014-01-09 | 2018-07-09 | Анатолий Евгеньевич Волков | Устройство для плавки в вакууме тугоплавких и химически активных металлов |
| RU2774340C1 (ru) * | 2018-06-26 | 2022-06-17 | Сафран Эркрафт Энджинз | Способ изготовления слитков из металлического соединения на основе титана |
| US11512369B2 (en) | 2018-06-26 | 2022-11-29 | Safran Aircraft Engines | Method for producing ingots consisting of a metal compound containing titanium |
| RU2753847C1 (ru) * | 2020-10-12 | 2021-08-24 | Публичное акционерное общество "Электромеханика" | Способ и устройство для производства металлического слитка |
| RU2810410C1 (ru) * | 2023-06-19 | 2023-12-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Удмуртский государственный университет" | Способ производства коррозионно-стойкой стали |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5032176A (en) | Method for manufacturing titanium powder or titanium composite powder | |
| SU1331435A3 (ru) | Способ получени редкого тугоплавкого металла и устройство дл его осуществлени | |
| US4295808A (en) | Apparatus for the production of high-purity metal powder by means of electron beam heating | |
| US4218410A (en) | Method for the production of high-purity metal powder by means of electron beam heating | |
| US5222547A (en) | Intermediate pressure electron beam furnace | |
| US5311655A (en) | Method of manufacturing titanium-aluminum base alloys | |
| RU2087563C1 (ru) | Способ электронно-лучевого переплава кускового металлического материала и устройство для его осуществления | |
| US5100463A (en) | Method of operating an electron beam furnace | |
| US7687019B2 (en) | Refining apparatus for scrap silicon using an electron beam | |
| WO2010068140A1 (ru) | Способ и устройство электронно- лучевой или плазменной плавки из кристаллизатора в кристаллизатор | |
| Isawa et al. | Aluminum evaporation from titanium alloys in EB hearth melting process | |
| US5171357A (en) | Vacuum processing of particulate reactive metal | |
| RU2413595C2 (ru) | Способ получения сферических гранул жаропрочных и химически активных металлов и сплавов, устройство для его осуществления и устройство для изготовления исходной расходуемой заготовки для реализации способа | |
| SU933122A1 (ru) | Устройство дл получени гранул | |
| RU2089633C1 (ru) | Устройство для плавления и литья металлов и сплавов | |
| US5084090A (en) | Vacuum processing of reactive metal | |
| RU2518879C2 (ru) | Способ и устройство модифицирования | |
| JPH02236232A (ja) | チタン及びチタン合金の溶解、鋳造方法 | |
| RU2084549C1 (ru) | Способ электронно-лучевого переплава губчатого титана и установка для его осуществления | |
| JPH0421727A (ja) | チタン鋳塊の製造方法および装置 | |
| JPS5942060B2 (ja) | 金属Ｔｉの製造方法 | |
| JP7256385B2 (ja) | チタン合金鋳塊の製造方法および製造装置 | |
| RU45734U1 (ru) | Установка для получения товарного слитка сплава | |
| JPS591646A (ja) | 金属Ｔｉの製造方法 | |
| JPH06128616A (ja) | 冶金炉中に鉄を担持している粒状物質を供給するための方法およびその装置 |