RU2231725C2 - A cool smelting hearth - Google Patents
A cool smelting hearth Download PDFInfo
- Publication number
- RU2231725C2 RU2231725C2 RU2002118740/02A RU2002118740A RU2231725C2 RU 2231725 C2 RU2231725 C2 RU 2231725C2 RU 2002118740/02 A RU2002118740/02 A RU 2002118740/02A RU 2002118740 A RU2002118740 A RU 2002118740A RU 2231725 C2 RU2231725 C2 RU 2231725C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hearth
- cool
- smelting
- frame
- melting
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Crucibles And Fluidized-Bed Furnaces (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к плавильному оборудованию, а именно к конструктивным элементам плазменно-дуговых и электронно-лучевых печей с холодным подом, и может найти применение для получения слитков и слябов высокореакционных металлов коммерческой чистоты.The invention relates to smelting equipment, in particular to structural elements of plasma-arc and electron-beam furnaces with a cold hearth, and may find application for the production of ingots and slabs of highly reactive metals of commercial purity.
Процесс плавки в плазменной и электронно-лучевой печах характеризуется нагревом холодного пода, воздействием теплового нагружения на конструкцию в течение фиксированного времени и последующим остыванием. В течение рассматриваемого времени происходит изменение температурных полей в конструкции пода, что приводит к циклическому изменению напряженно-деформированного состояния. Продолжительность одного цикла составляет несколько часов. С ростом числа циклов нагружения происходит рост пластических деформаций вплоть до образования трещины.The melting process in plasma and electron-beam furnaces is characterized by heating the cold hearth, the effect of thermal loading on the structure for a fixed time and subsequent cooling. During the considered time, a change in temperature fields occurs in the hearth structure, which leads to a cyclic change in the stress-strain state. The duration of one cycle is several hours. With an increase in the number of loading cycles, plastic deformations increase up to the formation of cracks.
Известны способ электронно-лучевого переплава губчатого титана и установка для его осуществления (патент РФ №94037492, опубл. 20.07.97), содержащие электронные пушки с отклоняющими системами, расходуемый контейнер, промежуточную емкость и кристаллизатор.A known method of electron beam remelting of titanium sponge and installation for its implementation (RF patent No. 94037492, publ. 07.20.97), containing electronic guns with deflecting systems, consumable container, an intermediate container and a mold.
Недостатками установки являются:The disadvantages of the installation are:
- крупногабаритные узлы, изготовленные из монолитных заготовок, требуют сложных конструктивных решений для компенсации их значительных температурных расширений;- large-sized units made of monolithic billets require complex structural solutions to compensate for their significant thermal expansions;
- нерациональная компоновка, требующая точной установки узлов с минимальными зазорами и постоянный контроль за ними в процессе работы;- irrational layout, requiring accurate installation of nodes with minimal gaps and constant monitoring of them in the process;
- сложность организации рациональных потоков металла по направлению и высоте перелива.- the complexity of organizing rational metal flows in the direction and height of the overflow.
Известна конструкция плавильного тигля с холодным подом в электронной плавильной печи, запатентованной в США в 1965 году фирмой Temescal Metallurgical Corp. (M.Я. Смелянский. Электронные печи. - М.: Энергия, 1971, стр.34) - прототип.A known design of a cold hearth melting crucible in an electronic melting furnace patented in the USA in 1965 by Temescal Metallurgical Corp. (M.Ya. Smelyansky. Electronic furnaces. - M .: Energy, 1971, p. 34) - prototype.
Недостатком указанной конструкции является сложность в изготовлении холодного, монолитного пода большого размера в составе нескольких тиглей, расположенных на разных уровнях. Размеры пода ограничиваются максимальными размерами заготовки медной плиты, т.к. при существующих технологических процессах получение слитка меди с массой более 10 тонн становится экономически неоправданным. При данном ограничении, а также с учетом припусков на механическую обработку возможная максимальная рабочая площадь пода не превышает 4 м2.The disadvantage of this design is the difficulty in manufacturing a cold, monolithic hearth of large size consisting of several crucibles located at different levels. The dimensions of the hearth are limited by the maximum dimensions of the blank of the copper plate, as with existing technological processes, the production of a copper ingot with a mass of more than 10 tons becomes economically unjustified. With this limitation, and also taking into account machining allowances, the possible maximum working area of the hearth does not exceed 4 m 2 .
Кроме того, работа конструкции происходит в условиях цикличного нагрева при больших градиентах температуры, приводящих к неравномерному тепловому расширению ее элементов. Возникающие температурные напряжения становятся одним из основных факторов, снижающих стойкость холодного пода, и предпосылкой для создания аварийной ситуации.In addition, the design works under conditions of cyclic heating at large temperature gradients, leading to uneven thermal expansion of its elements. Emerging temperature stresses become one of the main factors that reduce the resistance of the cold hearth, and a prerequisite for creating an emergency.
Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является создание крупногабаритного, технологичного в изготовлении холодного пода плавильной печи с повышенным сроком эксплуатации.The problem to which this invention is directed, is the creation of a large-sized, technologically advanced in the manufacture of a cold hearth melting furnace with an extended service life.
Техническим результатом изобретения является:The technical result of the invention is:
- создание холодного пода печи из последовательно собранных между собой конструкций, размеры каждой из которых позволяют их изготовление на стандартном оборудовании;- creation of a cold hearth of the furnace from successively assembled structures, the dimensions of each of which allow their manufacture on standard equipment;
- разработка конструкции холодного пода, при которой температурные напряжения, возникающие во время работы пода, не превышают предела текучести материала при рабочих температурах;- development of the design of the cold hearth, in which the temperature stresses arising during the work of the hearth do not exceed the yield strength of the material at operating temperatures;
- технологичность конструкции пода, его высокая стойкость, простота в монтаже, эксплуатации и ремонте.- manufacturability of the hearth design, its high durability, ease of installation, operation and repair.
Технический результат достигается тем, что в холодном поде плавильной печи, состоящем из последовательно установленных на раме устройств в составе плавильного и рафинирующих тиглей, кристаллизатора и переливных порогов, только кристаллизатор жестко закреплен на раме, а все устройства последовательно соединены упругими внешними связями.The technical result is achieved by the fact that in the cold hearth of the melting furnace, consisting of devices sequentially mounted on the frame comprising melting and refining crucibles, a mold and overflow thresholds, only the mold is rigidly fixed to the frame, and all devices are connected in series by elastic external connections.
Холодный под может быть снабжен несколькими рафинирующими тиглями, последовательно соединенными между собой упругими внешними связями. Это значительно расширяет его функциональные возможности.Cold under can be equipped with several refining crucibles, sequentially interconnected by elastic external bonds. This greatly expands its functionality.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на фиг.1 изображен холодный под, вид сбоку; на фиг.2 - вид сверху.The invention is illustrated by drawings, figure 1 shows a cold under, side view; figure 2 is a top view.
Под содержит плавильный тигель 1, рафинирующие тигли 2 и 3, разделительные пороги 4, 5 и 6, кристаллизатор 7, жестко закрепленный на раме 8 болтами 9. На верхнем фланце кристаллизатора 7 закреплено коромысло 10, к которому с помощью шпилек 11 и упругих элементов 12 присоединены пороги, рафинирующие и плавильный тигли, которые, в свою очередь, свободно опираются на раму 8 с помощью монтажных прокладок 13. Рафинирующие тигли с целью лучшего перемешивания металла смещены относительно центральной оси, а с целью экономии меди и сохранения симметрии дополнены рамами 14 и 15, сваренными из нержавеющей стали.The sub contains a melting crucible 1, refining
Плавильный и рафинирующие тигли представляют из себя корытообразные медные водоохлаждаемые плиты. Переливные пороги, с целью создания потока переливаемого металла и очистки его от тяжелых включений, выполнены разной высоты.Melting and refining crucibles are trough-like copper water-cooled plates. Overflow thresholds, with the aim of creating a stream of overflowing metal and cleaning it from heavy inclusions, are made of different heights.
Плавление шихты производится в плавильном тигле. По мере заполнения тигля жидкий металл через переливной порог поступает в рафинирующие тигли, а затем в кристаллизатор, где формируется в слиток. Плавка и поддержание температурного режима в печи производятся с помощью независимых нагревательных устройств.The charge is melted in a melting crucible. As the crucible is filled, the liquid metal through the overflow threshold enters the refining crucibles, and then into the mold, where it is formed into an ingot. Melting and maintaining the temperature in the furnace are carried out using independent heating devices.
Плавильный и рафинирующие тигли расположены так, чтобы руслу жидкого металла придать змеевидную траекторию в плане и различную глубину на протяжении в зависимости от требования технологии.The melting and refining crucibles are arranged so that the channel of the liquid metal gives a serpentine path in plan and a different depth throughout depending on the requirements of the technology.
По мере заполнения металлом на поверхности пода образуется гарнисаж. Тигли прогреваются, происходит увеличение их линейных размеров. Конструкция пода при его тепловом расширении обеспечивает смещение тиглей и переливных порогов по продольной оси рамы относительно жесткозакрепленного на раме кристаллизатора. Упругие элементы, скрепляющие устройства пода, ограничивают эти смещения таким образом, чтобы с одной стороны предотвратить возникновение напряжений в материале конструкции пода, превышающих предел текучести, а с другой не допустить образование зазоров в местах стыка.As the metal fills, a skull forms on the surface of the hearth. The crucibles warm up, their linear sizes increase. The hearth design during its thermal expansion provides the displacement of crucibles and overflow thresholds along the longitudinal axis of the frame relative to the mold rigidly fixed on the frame. The elastic elements fastening the hearth devices limit these displacements in such a way as to prevent stresses in the hearth structure material from exceeding the yield strength on the one hand and to prevent gaps at the joints on the other.
Пример. Изготовлен водоохлаждаемый, холодный под для плазменной печи фирмы “RETECH”, применяемой для выплавки сплавов титана.Example. A water-cooled, cold underneath was made for the RETECH plasma furnace used for smelting titanium alloys.
Габаритные размеры холодного пода: длина - 4800 мм, ширина - 1700 мм. Масса - 8760 кг. Ванна пода изготовлена из меди марки M1. Конструкция включает в себя плавильный и два рафинирующих тигля, три переливных порога и кристаллизатор, которые последовательно соединены упругими связями. Кристаллизатор жестко закреплен на раме. После проведения 5 опытных плавок нарушений конструкции пода не наблюдалось. Расчетная стойкость пода - 1000 плавок.Overall dimensions of the cold hearth: length - 4800 mm, width - 1700 mm. Weight - 8760 kg. The hearth bath is made of M1 brand copper. The design includes a melting and two refining crucibles, three overflow thresholds and a crystallizer, which are connected in series by elastic bonds. The mold is rigidly fixed to the frame. After 5 experimental swimming trunks, violations of the hearth design were not observed. The rated resistance of the hearth is 1000 heats.
Предлагаемая сборная конструкция холодного пода позволяет изготовлять его комплектующие на стандартном оборудовании, снизить тепловые нагрузки, повысить стойкость и ремонтопригодность.The proposed prefabricated design of the cold hearth allows the manufacture of its components on standard equipment, reduce heat loads, increase durability and maintainability.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002118740/02A RU2231725C2 (en) | 2002-07-12 | 2002-07-12 | A cool smelting hearth |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002118740/02A RU2231725C2 (en) | 2002-07-12 | 2002-07-12 | A cool smelting hearth |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002118740A RU2002118740A (en) | 2004-02-27 |
RU2231725C2 true RU2231725C2 (en) | 2004-06-27 |
Family
ID=32845828
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002118740/02A RU2231725C2 (en) | 2002-07-12 | 2002-07-12 | A cool smelting hearth |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2231725C2 (en) |
-
2002
- 2002-07-12 RU RU2002118740/02A patent/RU2231725C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
НИКОЛЬСКИЙ Л.Е. Оборудование и проектирование электросталеплавильных цехов. - М.: Металлургия, 1993, с.140-142. * |
СМЕЛЯНСКИЙ М.Я. Электронные плавильные печи. - М.: Энергия, 1971, с.34. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2002118740A (en) | 2004-02-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3764297A (en) | Method and apparatus for purifying metal | |
CA2243748C (en) | Straight hearth furnace for titanium refining | |
RU2144570C1 (en) | Cooling plate for shaft furnace | |
TWI265198B (en) | The method and equipments for controlling the solidification of alloys in induction melting using cold crucible | |
RU2454471C2 (en) | Method of electron-beam or plasma zonal melting to square crystalliser | |
EP1525425B1 (en) | Cooling element | |
RU2231725C2 (en) | A cool smelting hearth | |
EP2633927A1 (en) | Environment servo type clean metal casting mold | |
CN209820164U (en) | High-speed cooling device for smelting of vacuum consumable electrode furnace | |
JP2012176427A (en) | Melting furnace for metal smelting, and method for smelting metal using the same | |
RU2360014C2 (en) | Vacuum arc-refining skull furnace | |
RU2283355C2 (en) | Vacuum electric-arc lining-slag furnace | |
CN109883206B (en) | High-speed cooling device for smelting of vacuum consumable furnace | |
KR101520555B1 (en) | Clean metal ingot mold | |
KR101641348B1 (en) | method and device for remelting metal in an electric furnace | |
CN111424191A (en) | Zinc alloy and preparation method thereof | |
EP0017830B1 (en) | Slab heating furnace | |
RU2358216C2 (en) | Melting crucible, water-cooled | |
RU2413017C2 (en) | Smelting furnace with cold sole | |
CN111471876B (en) | Preparation method of zinc alloy | |
RU2180084C1 (en) | Plant for producing ingots of reactive metals and alloys | |
JP2008178908A (en) | Process for electroslag remelting of metal and ingot mold used therefor | |
Prengamon et al. | VAR and ESR: Do They Measure Up | |
RU2486265C1 (en) | Device for semi-continuous production of bars of chemically active metals | |
SU320335A1 (en) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170713 |