SU1786353A1

SU1786353A1 - Vacuum induction furnace

Info

Publication number: SU1786353A1
Application number: SU904845396A
Authority: SU
Inventors: Yurij Kh Shvartsman; Feliks I Shved; Vladimir G Mizin; Evgenij R Korotkov; Vitalij V Polezhaev; Rashat F Maksutov; Vladimir S Gerasimov; Sergej M Stepanov
Original assignee: Nii Metallurg
Priority date: 1990-06-29
Filing date: 1990-06-29
Publication date: 1993-01-07

Description

Изобретение относится к металлургии, а именно к производству металла в вакуумных индукционных печах.The invention relates to metallurgy, and in particular to the production of metal in vacuum induction furnaces.

В современной металлургии широко применяются вакуумные индукционные печи полунепрерывного действия, которые, кроме плавильной камеры, включают вспомогательную камеру для размещения изложниц и камеру загрузки. Одним из современных агрегатов такого типа является печь формы Консарк. Она включает прямоугольную плавильную камеру и на одном с ней горизонте вспомогательную камеру для размещения тележки с изложницами. Использование вспомогательной камеры, отделенной от плавильной вакуумным затвором и имеющей выход наружу печи также с вакуумным затвором, позволяет осуществлять подачу состава в плавильную камеру и наружу печи без нарушения вакуума в плавильной камере. Недо статком такой печи является то, что разливка металла возможна только в изложницы, материал которых (чугун) может загрязнять поверхностные слои слитка, что значительно ухудшает качество металла, особенно специальных никелевых сплавов. Другим недостатком является низкий выход годного из-за потерь металла в виде головной и донной обрези от каждого слитка.Semi-continuous vacuum induction furnaces are widely used in modern metallurgy, which, in addition to the melting chamber, include an auxiliary chamber for placing the molds and a loading chamber. One of the modern units of this type is the Konsark mold. It includes a rectangular melting chamber and, on the same horizon as it, an auxiliary chamber for placing a cart with molds. The use of an auxiliary chamber, separated from the melting by a vacuum shutter and having an outlet to the outside of the furnace also with a vacuum shutter, allows feeding the composition into the melting chamber and outside of the furnace without violating the vacuum in the melting chamber. The disadvantage of such a furnace is that metal casting is possible only in ingot molds, the material of which (cast iron) can contaminate the surface layers of the ingot, which significantly impairs the quality of the metal, especially special nickel alloys. Another disadvantage is the low yield due to metal losses in the form of a head and bottom trim from each ingot.

Применение вакуумной индукционной печи с медным водоохлаждаемым кристаллизатором для полунепрерывного литья, которая является прототипом предлагаемого изобретения, существен но улучшает качество металла за счет повышения чистоты поверхностных слоев слитка и качества его макроструктуры. Существенным недостатком этой конструкции является расположение вспомогательной камеры с устройством полунепрерывной разливки под плавильной камерой. При одинаковой общей высоте таThe use of a vacuum induction furnace with a copper water-cooled crystallizer for semi-continuous casting, which is the prototype of the present invention, significantly improves the quality of the metal by increasing the purity of the surface layers of the ingot and the quality of its macrostructure. A significant drawback of this design is the location of the auxiliary chamber with a semi-continuous casting device under the melting chamber. With the same total height

1786353 А1 кой печи с печью горизонтального типа возможная длина слитка будет значительно меньше, а₍следовательно, при одинаковом размере обрези выход годного будет также меньше. Другим недостатком этой печи является неудобство обслуживания стационарной установки полунепрерывного литья через боковой проем во вспомогательной камере, так как исключается возможность применения крана при подготовке установке и извлечении слитков.1786353 A1 furnace with a horizontal type furnace, the possible ingot length will be much shorter, and ₍ therefore, with the same trim size, the yield will also be less. Another disadvantage of this furnace is the inconvenience of servicing a stationary installation of semi-continuous casting through the side opening in the auxiliary chamber, as it eliminates the possibility of using the crane in preparing the installation and extraction of ingots.

Целью изобретения является увеличение выхода годного металла и улучшение условий обслуживания агрегата.The aim of the invention is to increase the yield of metal and improve the service conditions of the unit.

Указанная цель достигается тем, что в вакуумной индукционной печи, включающей герметичный кожух, образующий внутреннее пространство печи, разделенное вакуумным затвором на плавильную камеру и вспомогательную с выходом, снабженным вакуумным затвором, и размещенным в ней устройством для полунепрерывной разливки металла, стационарный ввод во вспомогательную камеру охладителя и энергопитания к устройству полунепрерывной разливки, вспомогательная камера расположена горизонтально относительно плавильной, устройство полунепрерывной разливки устанавливается на тележке с возможностью ее перемещения в плавильную камеру и наружу печи, а внутри вспомогательной камеры установлена гибкая система трубопроводов и кабелей,через которую устройство полунепрерывной разливки соединено со стационарным вводом.This goal is achieved by the fact that in a vacuum induction furnace, comprising a sealed casing, forming the interior of the furnace, separated by a vacuum shutter into a melting chamber and auxiliary with an exit equipped with a vacuum shutter, and a device for semicontinuous casting of metal placed in it, stationary input into the auxiliary chamber cooler and power supply to the semicontinuous casting device, the auxiliary chamber is located horizontally relative to the melting, the semicontinuous device livki mounted on the carriage with the possibility of its moving in and out of the melting chamber of the furnace, and the inside of the auxiliary chambers installed flexible pipes and cables, through which the semi-continuous casting apparatus is connected to the stationary input.

Нафиг. 1 изображена вакуумная индукционная печь; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.Haha. 1 shows a vacuum induction furnace; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1.

Печь содержит кожух 1, образующий ее внутреннее пространство, которое затвором 2 разделено на плавильную камеру 3 с тиглем 4 и вспомогательную камеру 5, наружный выход в которой закрывается вакуумным затвором 6. На тележке 7 размещено устройство 8 полунепрерывной разливки. Через кожух внутрь вспомогательной камеры выполнен стационарный ввод 9 охладителя и энергопитания, который внутри камеры подключен к гибкой системе 10 трубопроводов и кабелей. Гибкая система представляет собой металлическую гусеницу”, между пластинами которой располагаются шланги и кабели (фиг. 2). Другой конец гибкой системы подключен к устройству полунепрерывного литья и может перемещаться вместе с тележкой 7. Ковш 11 подвешен на рельсах 12, закрепленных к боковым стенкам плавильной 3 и вспомогательной 5 камер.The furnace contains a casing 1, forming its inner space, which is divided by a shutter 2 into a melting chamber 3 with a crucible 4 and an auxiliary chamber 5, the external outlet of which is closed by a vacuum shutter 6. On the trolley 7 there is a device 8 for semi-continuous casting. Through the casing inside the auxiliary chamber, a stationary input 9 of the cooler and power supply is made, which inside the chamber is connected to a flexible system of 10 pipelines and cables. A flexible system is a metal caterpillar ”, between the plates of which are hoses and cables (Fig. 2). The other end of the flexible system is connected to a semi-continuous casting device and can be moved together with the trolley 7. The bucket 11 is suspended on rails 12 fixed to the side walls of the melting 3 and auxiliary 5 chambers.

Печь работает следующим образом.The furnace operates as follows.

При помощи насосов при закрытом затворе 2 камера 3 откачивается. Через специальное устройство - камеру загрузки (не показана) в тигель печи 4 загружается шихта и выплавляется металл заданной марки в условиях вакуума. Тележка 7 с устройством полунепрерывной разливки находится во вспомогательной камере 5. Гибкая система трубопроводов и кабелей 10 находится в сложенном состоянии, имея минимальные габариты, полностью расположена во вспомогательной камере 5, как показано на фиг, 1. Вакуумные затворы 2 и 6 закрыты. В зависимости от конкретных условий (размера заготовки, скорости вытягивания и др.) разливку металла можно вести в двух вариантах: непосредственно из тигля в плавильной камере через промежуточную емкость (желоб) или через ковш во вспомогательной камере.Using pumps with the shutter 2 closed, chamber 3 is pumped out. Through a special device - a loading chamber (not shown), a charge is loaded into the crucible of the furnace 4 and metal of a given grade is melted in a vacuum. A cart 7 with a semi-continuous casting device is located in the auxiliary chamber 5. The flexible system of pipelines and cables 10 is in the folded state, having the minimum dimensions, and is completely located in the auxiliary chamber 5, as shown in Fig. 1. The vacuum shutters 2 and 6 are closed. Depending on the specific conditions (workpiece size, drawing speed, etc.), the metal can be cast in two versions: directly from the crucible in the melting chamber through an intermediate tank (trough) or through a ladle in the auxiliary chamber.

При первом варианте разливки (без ковша) после откачки вспомогательной камеры затвор 2 открывают и устройство 8.полунепрерывной разливки перемещают в камеру 3 в положение, показанное пунктиром на фиг. 1 (справа). При движении тележки 7 один конец гибкой системы трубопроводов и кабелей остается неподвижным, а другой вместе с устройством перемещается в плавильную камеру, при этом вся гибкая система разворачивается и обеспечивается подвод охладителя и энергопитания к устройству полунепрерывной разливки. Наполнение кристаллизаторов устройства осуществляется из тигля через промежуточную емкость (не показана).In the first casting variant (without ladle), after the auxiliary chamber is evacuated, the shutter 2 is opened and the semi-continuous casting device 8. is moved into the chamber 3 to the position shown by the dotted line in FIG. 1 (right). When the trolley 7 moves, one end of the flexible system of pipelines and cables remains stationary, and the other together with the device moves to the melting chamber, while the entire flexible system is deployed and the cooler and power supply are supplied to the semi-continuous casting device. The filling of the crystallizers of the device is carried out from the crucible through an intermediate tank (not shown).

После разливки устройство 8 перемещают во вспомогательную камеру 5 в первоначальное положение. При этом гибкая система трубопроводов и кабелей сворачивается и располагается в пределах габаритов вспомогательной камеры 5. После закрытия затвора 2 во вспомогательную камеру напускают воздух, в то время как плавильная камера 3 остается под вакуумом и в ней проводят следующую плавку. Затем открывают затвор 6 и устройство выкатывают наружу печи в положение, показанное пунктиром на фиг. 1 (слева). В процессе перемещения тележки с устройством гибкая система трубопроводов и кабелей разворачивается в противоположном направлении. За пределами печи осуществляют извлечение отлитых заготовок и подготовку устройства к разливке следующей плавки. Затем тележку 7 с устройством 8 закатывают во вспомогательную камеру 5 в исходное положение, затвор 6 закрывают и весь цикл операций повторяют. Горизонтальное расположение вспомогательной и плавильной камер позволяет получать слитки большей длины и, следовательно, увеличивает выход годного металла при одинаковой величине обрези. Возможность перемещения устройства полунепрерывной ί разливки, благодаря ее размещению на тележке и применения гибкой системы трубопроводов внутри вспомогательной камеры, улучшает условия обслуживания устройства и сохраняет полунепрерывный 1 принцип работы агрегата.After casting, the device 8 is moved to the auxiliary chamber 5 to its original position. At the same time, the flexible system of pipelines and cables is rolled up and located within the dimensions of the auxiliary chamber 5. After closing the shutter 2, air is let into the auxiliary chamber, while the melting chamber 3 remains under vacuum and the next melting is carried out in it. Then the shutter 6 is opened and the device is rolled out of the furnace to the position shown by the dotted line in FIG. 1 (left). In the process of moving the cart with the device, a flexible system of pipelines and cables is deployed in the opposite direction. Outside the furnace, cast billets are removed and the device is prepared for casting the next melt. Then the trolley 7 with the device 8 is rolled into the auxiliary chamber 5 in the initial position, the shutter 6 is closed and the entire cycle of operations is repeated. The horizontal arrangement of the auxiliary and melting chambers allows to obtain ingots of greater length and, therefore, increases the yield of metal with the same amount of trim. The ability to move the device for semi-continuous ί casting, thanks to its placement on the trolley and the use of a flexible piping system inside the auxiliary chamber, improves the service conditions of the device and maintains a semi-continuous 1 operating principle of the unit.

При втором варианте разливки металл из тигля выливают в ковш 11. После откачки вспомогательной камеры 5 и открытия за- 1 твора 2 в нее перемещают ковш 11 по рельсам 12, где производят разливку металла в кристаллизатор устройства 8. Затем затвор 2 закрывают, во вспомогательную камеру напускают воздух и открывают затвор 6. 2 После этого тележку 7 с устройством 8 перемещают наружу печи, где производят извлечение заготовок и подготовку устройства к следующей разливке. Подготовленное устройство 8 закатывается во вспомогательную 2 камеру 5, которая после закрытия затвора 6 откачивается и весь цикл операций повторяется. Ковшевый вариант разливки используется при длительной разливке, когда задалживать тигель для проведения этой 3 операции нецелесообразно.In the second variant of casting, the metal from the crucible is poured into the ladle 11. After pumping out the auxiliary chamber 5 and opening the gate 1, the ladle 11 is moved to it along the rails 12, where the metal is cast into the mold of the device 8. Then, the shutter 2 is closed into the auxiliary chamber they let in air and open the shutter 6. 2 After this, the trolley 7 with the device 8 is moved outside the furnace, where the workpieces are removed and the device is prepared for the next casting. The prepared device 8 is rolled into the auxiliary 2 chamber 5, which, after closing the shutter 6, is pumped out and the entire cycle of operations is repeated. The ladle casting option is used for long casting, when it is not practical to deposit a crucible for this 3 operation.

Таким образом, предлагаемая конструкция печи решает принципиальные технические задачи: обеспечивает увеличения длины отливаемых заготовок без увеличе- 3 ния общей высоты печи и возможность выведения устройства непрерывной разливки наружу печи с подключенной системой подачи к нему охладителя и энергопитания.Thus, the proposed design of the furnace solves fundamental technical problems: it provides an increase in the length of cast billets without increasing the overall height of the furnace and the possibility of bringing the continuous casting device out of the furnace with a connected cooler and power supply system.

Применение печи данной конструкции существенно увеличит длину отливаемых 5 заготовок (до 7-8 м) и по сравнению с прототипом должна обеспечить снижение расходного коэффициента металла с 1,25-1,30 до 1,10-1,15 т/т. Возможность использования крана при извлечении отлитых загото0 вок и подготовка устройства к разливке вне печи позволит существенно увеличить массу слитков и улучшить условия обслуживания агрегата.The use of the furnace of this design will significantly increase the length of the cast 5 billets (up to 7-8 m) and, in comparison with the prototype, should ensure a reduction in the expenditure coefficient of the metal from 1.25-1.30 to 1.10-1.15 t / t. The possibility of using a crane when removing cast billets and preparing the device for casting outside the furnace will significantly increase the mass of ingots and improve the service conditions of the unit.

Claims

Claim

5 A vacuum induction furnace, including a sealed casing, forming the interior of the furnace, separated by a vacuum shutter into a melting chamber and an auxiliary chamber with an outlet 0 having a vacuum shutter, and a device for semi-continuous casting of metal and a stationary cooler and power supply to the semi-continuous casting device , with the fact that, in order to increase the yield of the ingot and improve the service conditions of the unit, the auxiliary chamber is located horizontally about As regards the melting chamber, the device for semi-continuous casting is mounted on a trolley with the possibility of moving it into the melting chamber and outside the furnace, and inside the auxiliary chamber there is a flexible system of pipelines and 5 cables through which the semi-continuous casting device is connected to a stationary input.

Aa

Figure 2

4p