RU2089633C1 - Устройство для плавления и литья металлов и сплавов - Google Patents
Устройство для плавления и литья металлов и сплавов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2089633C1 RU2089633C1 SU5036445A RU2089633C1 RU 2089633 C1 RU2089633 C1 RU 2089633C1 SU 5036445 A SU5036445 A SU 5036445A RU 2089633 C1 RU2089633 C1 RU 2089633C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- crucible
- melting
- metal
- charge
- drain hole
- Prior art date
Links
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Использование: относится к области специальной электрометаллургии, конкретно к способам получения фасонных отливок электрошлаковым переплавом, и предназначенные для этого устройства. Сущность: тигель установлен с возможностью вращения вокруг оси, а его сливное отверстие выполнено в донном выступе, имеющем форму усеченного конуса. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области специальной электрометаллургии, в частности к способам переплавки металлов и их сплавов в предназначенных для этого устройствам.
Известен способ непрерывного плазменно-дугового переплава крупногабаритного слитка в проходном тигле группой плазмотронов и разливкой расплавленного металла через два сливных обогреваемых носка в кристаллизаторы и одновременным вытягиванием двух слитков /1/.
Недостатки способа, а также устройства для осуществления известного способа заключаются в том, что локальное тепловое воздействие каждого плазмотрона на расплавляемую им поверхность расходуемого слитка, установленного в стационарном проходном тигле, не обеспечивает возможности интенсификации теплового обмена в зоне плавления, создания равноглубокой ванны жидкого металла в тигле, что влечет за собой неравномерный слив металла в кристаллизаторы. Результатом перечисленных недостатков является невысокое качество получаемых слитков. Кроме того, на обогрев крупногабаритных сливных носков проходного тигля затрачивается до 20-30% электроэнергии. Установка некомпактна, а осуществляемый на ней способ не обеспечивает возможности непрерывного получения кондиционированного слитка за один плавильный цикл.
Известен способ получения фасонных отливок электрошлаковым переплавом, включающий подачу шлака в тигель, плавление расходуемых электродов и слив металла через автоматически открывающееся донное отверстие тигля /2/.
Известно устройство для осуществления электрошлакового переплава, содержащее электродную каретку с электрододержателем и стопором, и каретку с плавильной емкостью, установленные с возможностью изменения положения относительно друг друга, а также центробежную машину для приема расплавленного металла. Плавильная емкость выполнена в виде тигля-миксера, имеющего донное сливное отверстие, которое закрывается пробкой, и механизм для сбивания ее. По высоте тигля расположены датчики сигнала открывания и закрывания сливного отверстия.
Недостатком известного способа и устройства является недостаточное усреднение металла в тигле по химическому составу и температуре, что влечет за собой неоднородность слитков по сечению. Слив металла производят с донных слоев тигля, куда оседают неметаллические включения с высокой плотностью. При попадании их в слиток образуются дефекты в виде включений и местной неоднородности. Сливное донное отверстие тигля выполнено узким, что обуславливает получение компактной струи расплава, без перемещения ее в процессе слива. Вследствие этого в слитке образуются усадочные раковины, формируются рыхлоты, ликвационная неоднородность. Недостаток заключается и в том, что в узком сливном отверстии тигля в процессе литья намораживается металл, который для обеспечения работоспособности устройства необходимо постоянно удалять, например, прожиганием.
Заявляемое изобретение направлено на повышение качества слитков при плавлении и литье металлов и их сплавов за счет повышения теплообмена при плавлении, рафинирующей способности процесса и сливу наиболее проплавленного металла.
Повышение качества слитков обеспечивается тем, что в способе плавления и литья металлов плавление металла осуществляется при вращении тигля, а слив расплава производят рассредоточенной струей с внутренних слоев расплава. Плавление металла осуществляют в тигле, выполненном с возможность вращения и со сливным отверстием увеличенного диаметра, расположенным выше уровня дна тигля.
Предлагаемый способ и устройство позволяет осуществлять плавление по унифицированной схеме как кусковой рассыпной шихты, так и расходуемых электродов и заготовок различными источниками нагрева, а также дает возможность получать кондиционные слитки, заготовки или гранулы (в зависимости от вида используемого металлоприемника) за один плавильный цикл.
При плазменно-дуговом и электронно-лучевом переплавах вращением тигля обеспечивается более равномерное распределение непрерывно поступающей шихты по всему объему тигля, а в процессе плавления происходит интенсивный барботаж плавящейся шихты с разогретым металлом, что обеспечивает устранение дефектов, связанных с неоднородностью шихты, и повышение теплообмена, а, следовательно, и производительности процесса. Скорость плавления во вращающемся тигле увеличивается на 15-25%
Центральный электрод, плазмотрон или иной источник нагрева наряду с участием в процессе плавления осуществляет обогрев сливного отверстия тигля, что позволяет исключить применение дополнительных источников нагрева и тем самым снизить расход электроэнергии. Нерасходуемый центральный электрод, кроме того, может выполнять функции стопора или регулятора слива.
Центральный электрод, плазмотрон или иной источник нагрева наряду с участием в процессе плавления осуществляет обогрев сливного отверстия тигля, что позволяет исключить применение дополнительных источников нагрева и тем самым снизить расход электроэнергии. Нерасходуемый центральный электрод, кроме того, может выполнять функции стопора или регулятора слива.
В процессе плавления нерасплавившиеся куски шихты и неметаллические включения с высокой плотностью, например карбиды вольфрама, при плавке титанового лома оседают на дно тигля, а включения с низкой плотностью всплывают на поверхность расплава. Во избежание попадания нежелательных включений в струю сливаемого металла слив производят с внутренних слоев расплава, для чего сливное отверстие предлагается расположить выше уровня дна тигля, например на выступе в виде усеченного конуса. Высоту выступа выбирают в зависимости от глубины тигля, способа переплава (плазменно-дугового, электронно-лучевого, электрошлакового), качества шихты.
В результате увеличения диаметра сливного донного отверстия тигля повышается его пропускная способность, а при неизменной величине потока расплавленного металла обеспечивается получение рассредоточенной струи, т.е. сливаемый металл стекает по боковым стенкам отверстия. Падающая со стенок сливного отверстия рассредоточенная струя в большей степени охлаждается, вследствие чего ванна полужидкого металла получается более мелкой, а температурный градиент закристаллизовавшегося металла и жидкой ванны незначительным. Кроме того, рассредоточенная струя при падении образует большее число центров кристаллизации. Это позволяет получать слитки более однородные по структуре, без внутренних напряжений, с улучшенной боковой поверхностью. Для беспрепятственного слива металла источники нагрева располагают таким образом, чтобы осуществлялся обогрев контура сливного отверстия. Диаметр сливного отверстия выбирают в зависимости от диаметра кристаллизатора и рабочих конкретных режимов плавки. Рассредоточенный слив металла через отверстие увеличенного диаметра из вращающегося тигля обеспечивает лучший обогрев зоны слива, удобство визуального наблюдения и контроля.
На чертеже представлена схема способа плавления кусковой шихты с использованием плазмотронов переменного токам в качестве источников нагрева и слива металла во вращающийся кристаллизатор.
Плавление металла осуществляется в устройстве предлагаемой конструкции.
Устройство содержит вращающийся водоохлаждаемый кристаллизатор 1, тигель 2 для плавления и литья металлов, установленный с возможностью вращения, увеличенное донное сливное отверстие 3 которого расположено на выступе 4, имеющем форму усеченного конуса, группу плазмотронов 5, установленных над тиглем, и лоток 6 вибропитателя для непрерывной подачи шихты в тигель.
Способ с использованием плазмотронов в качестве источников нагрева осуществляют следующим образом.
Включают механизм вращения тигля 2 и зажигают плазмотроны 5. Из вибропитателя по лотку 6 подают шихту во вращающийся тигель. По мере наполнения тигля шихтой образуются оптимальные дуговые зазоры между плавящейся шихтой и плазмотронами. Наплавляют ванну жидкого металла, в которой в результате вращения тигля происходит интенсивный барботаж плавящейся шихты с перегретым металлом. Центральный плазмотрон помимо участия в плавлении металла обогревает по контуру сливное отверстие 3 тигля, расположенное на выступе 4, который имеет форму усеченного конуса. Вследствие наличия выступа слив металла происходит с внутренних (средних) наиболее прогретых слоев расплава, а в образованном боковой поверхностью тигля и выступа кольцевом углублении оседают нерасплавленные куски шихты и возможные неметаллические включения с высокой плотностью. По окончании процесса плавления прекращают подачу шихты в тигель. После слива последней порции расплавленного металла и очищения от металла сливного отверстия обогреваемым его плазмотроном отключают механизм вращения тигля и гасят плазмотроны. Контроль за параметрами процесса осуществляют визуально и с помощью микропроцессорной техники.
Способ опробован при получении слитков сплава Вт3-1 диаметром 485 мм. Для получения слитка весом 20 т шихту указанного сплава в количестве 21280 кг загрузили в бункер питателя. Плавление вели в вакууме (до 1•10-2 мм рт. ст.) группой плазмотронов переменного тока общей мощностью 7650 кВт. Ток дуги не превышал 25 кА, напряжение дуги 50-170 В. Линейная скорость вращения тигля 8 м/мин. Высота донного выступа тигля составила 1/2 глубины тигля, а диаметр сливного отверстия 1/3 диаметра кристаллизатора.
Claims (1)
- Устройство для плавления и литья металлов и сплавов, содержащее средство нагрева, установленный под ним тигель с отверстием для слива расплава и металлоприемник, отличающееся тем, что тигель установлен с возможностью вращения вокруг оси, а его сливное отверстие выполнено в донном выступе, имеющем форму усеченного конуса.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5036445 RU2089633C1 (ru) | 1992-02-24 | 1992-02-24 | Устройство для плавления и литья металлов и сплавов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5036445 RU2089633C1 (ru) | 1992-02-24 | 1992-02-24 | Устройство для плавления и литья металлов и сплавов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2089633C1 true RU2089633C1 (ru) | 1997-09-10 |
Family
ID=21601423
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5036445 RU2089633C1 (ru) | 1992-02-24 | 1992-02-24 | Устройство для плавления и литья металлов и сплавов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2089633C1 (ru) |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7154932B2 (en) | 2000-11-15 | 2006-12-26 | Ati Properties, Inc. | Refining and casting apparatus |
US7578960B2 (en) | 2005-09-22 | 2009-08-25 | Ati Properties, Inc. | Apparatus and method for clean, rapidly solidified alloys |
US7798199B2 (en) | 2007-12-04 | 2010-09-21 | Ati Properties, Inc. | Casting apparatus and method |
US7803211B2 (en) | 2005-09-22 | 2010-09-28 | Ati Properties, Inc. | Method and apparatus for producing large diameter superalloy ingots |
US7803212B2 (en) | 2005-09-22 | 2010-09-28 | Ati Properties, Inc. | Apparatus and method for clean, rapidly solidified alloys |
US8642916B2 (en) | 2007-03-30 | 2014-02-04 | Ati Properties, Inc. | Melting furnace including wire-discharge ion plasma electron emitter |
US8748773B2 (en) | 2007-03-30 | 2014-06-10 | Ati Properties, Inc. | Ion plasma electron emitters for a melting furnace |
US8747956B2 (en) | 2011-08-11 | 2014-06-10 | Ati Properties, Inc. | Processes, systems, and apparatus for forming products from atomized metals and alloys |
US8891583B2 (en) | 2000-11-15 | 2014-11-18 | Ati Properties, Inc. | Refining and casting apparatus and method |
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 |
-
1992
- 1992-02-24 RU SU5036445 patent/RU2089633C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Авторское свидетельство СССР N 340294, кл. C 022 B 9/18, 1980. 2. Авторское свидетельство СССР N 463330, кл. C 22 B 9/18, 1980. * |
Cited By (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7154932B2 (en) | 2000-11-15 | 2006-12-26 | Ati Properties, Inc. | Refining and casting apparatus |
US9008148B2 (en) | 2000-11-15 | 2015-04-14 | Ati Properties, Inc. | Refining and casting apparatus and method |
US10232434B2 (en) | 2000-11-15 | 2019-03-19 | Ati Properties Llc | Refining and casting apparatus and method |
US8891583B2 (en) | 2000-11-15 | 2014-11-18 | Ati Properties, Inc. | Refining and casting apparatus and method |
US8226884B2 (en) | 2005-09-22 | 2012-07-24 | Ati Properties, Inc. | Method and apparatus for producing large diameter superalloy ingots |
US7803212B2 (en) | 2005-09-22 | 2010-09-28 | Ati Properties, Inc. | Apparatus and method for clean, rapidly solidified alloys |
US8216339B2 (en) | 2005-09-22 | 2012-07-10 | Ati Properties, Inc. | Apparatus and method for clean, rapidly solidified alloys |
US8221676B2 (en) | 2005-09-22 | 2012-07-17 | Ati Properties, Inc. | Apparatus and method for clean, rapidly solidified alloys |
US7803211B2 (en) | 2005-09-22 | 2010-09-28 | Ati Properties, Inc. | Method and apparatus for producing large diameter superalloy ingots |
US7578960B2 (en) | 2005-09-22 | 2009-08-25 | Ati Properties, Inc. | Apparatus and method for clean, rapidly solidified alloys |
US9453681B2 (en) | 2007-03-30 | 2016-09-27 | Ati Properties Llc | Melting furnace including wire-discharge ion plasma electron emitter |
US8642916B2 (en) | 2007-03-30 | 2014-02-04 | Ati Properties, Inc. | Melting furnace including wire-discharge ion plasma electron emitter |
US8748773B2 (en) | 2007-03-30 | 2014-06-10 | Ati Properties, Inc. | Ion plasma electron emitters for a melting furnace |
US7963314B2 (en) | 2007-12-04 | 2011-06-21 | Ati Properties, Inc. | Casting apparatus and method |
US8302661B2 (en) | 2007-12-04 | 2012-11-06 | Ati Properties, Inc. | Casting apparatus and method |
US8156996B2 (en) | 2007-12-04 | 2012-04-17 | Ati Properties, Inc. | Casting apparatus and method |
US7798199B2 (en) | 2007-12-04 | 2010-09-21 | Ati Properties, Inc. | Casting apparatus and method |
US8747956B2 (en) | 2011-08-11 | 2014-06-10 | Ati Properties, Inc. | Processes, systems, and apparatus for forming products from atomized metals and alloys |
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 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7137436B2 (en) | Method and apparatus for melting titanium using a combination of plasma torches and direct arc electrodes | |
US3627293A (en) | Apparatus for purifying metals by pouring through slag | |
JPH0814008B2 (ja) | 冷却火床精練 | |
RU2089633C1 (ru) | Устройство для плавления и литья металлов и сплавов | |
US20040055730A1 (en) | Method and apparatus for alternating pouring from common hearth in plasma furnace | |
US6368375B1 (en) | Processing of electroslag refined metal | |
US4305451A (en) | Electroslag remelting and surfacing apparatus | |
US20040056394A1 (en) | Method and apparatus for optimized mixing in a common hearth in plasma furnace | |
US2380238A (en) | Method and apparatus for producing cast metal bodies | |
RU2487181C1 (ru) | Способ электрошлакового переплава металлосодержащих отходов | |
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 | |
US3273212A (en) | Method of operating an electric furnace | |
CN112393588A (zh) | 一种具有全悬浮、强搅拌能力的感应熔炼的冷坩埚 | |
US3669178A (en) | Direct reduction process and simultaneous continuous casting of metallic materials in a crucible to form rods | |
RU2346221C1 (ru) | Способ вакуумно-плазменной плавки металлов и сплавов в гарнисажной печи и устройство для его осуществления | |
EP0300411B1 (en) | Melting retort and method of melting materials | |
AU656575B2 (en) | Heating method and apparatus | |
RU65408U1 (ru) | Устройство для непрерывного литья заготовок | |
RU2483126C1 (ru) | Печь электрошлакового переплава металлосодержащих отходов | |
CN215279882U (zh) | 冷床熔炼式气雾化制粉用导流装置 | |
RU2612867C2 (ru) | Способ плавки высокореакционных металлов и сплавов на их основе и устройство для его осуществления | |
RU2163269C1 (ru) | Способ получения многослойных слитков электрошлаковым переплавом | |
US3865174A (en) | Method for the nonconsumable electrode melting of reactive metals | |
RU2770107C1 (ru) | Установка гранулирования сварочных флюсов | |
RU2191211C2 (ru) | Способ плавки и литья металла во вращающейся и наклонной емкости |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
REG | Reference to a code of a succession state |
Ref country code: RU Ref legal event code: MM4A Effective date: 20090225 |