Плавильная установка для плавления тугоплавких металлов » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Плавильная установка для плавления тугоплавких металлов

24.06.2021

Вакуумно-дуговая плавильная установка включает: 1) собственно печь; 2) систему питания; 3) систему охлаждения; 4) вакуумную систему; 5) систему обеспечения безопасности; 6) систему наблюдения и контроля и 7) систему управления. Схема дуговой печи приведена на рис. 5.2.

Печь состоит из герметично стального корпуса, в нижней части которого находится водоохлаждаемый кристаллизатор, а в верхней — механизм закрепления и подачи расходуемого электрода. Шток механизма подачи электрода вводится внутрь печи через вакуумное уплотнение. Если кристаллизатор печи с подвижным поддоном, то в дне корпуса печи имеется второе вакуумное уплотнение для штока механизма вытягивания слитка.


В современном крупном производстве слитков тугоплавких металлов используются исключительно расходуемые электроды, т. е. электроды, изготовленные из того металла, который подвергается плавлению. Наиболее распространенным способом изготовления расходуемых электродов является мундштучное прессование шихты на горизонтальных прессах. Для производства сплавов в каждую порцию шихты добавляют необходимое количество лигатуры с легирующим элементом. Нерасходуемые электроды, которые изготавливают из вольфрама или графита, сохранились только в дуговых печах лабораторного типа. Недостаток таких электродов — чрезмерное загрязнение металла, подвергающегося плавке, вредными примесями (вольфрамом или углеродом).

В ВДП используется автотигель, что вместе с расходуемым электродом и вакуумом в рабочем пространстве печи обеспечивает принципиально полное отсутствие загрязнения металла, В конструкции автотигля используют глухие или с подвижным поддоном водоохлаждаемые кристаллизаторы. Обычно глухой тигель непосредственно подсоединяют к нижней части корпуса печи. Кристаллизатор с подвижным поддоном укрепляют внутри печи; ниже кристаллизатора в этом случае располагают камеру для охлаждения слитка.

Механизм перемещения электрода служит для медленной подачи расходуемого электрода в зону плавления, а также для поддержания определенной длины дуги и ликвидации коротких замыканий в дуговом промежутке. Механизм перемещения электрода должен обеспечивать медленное с регулируемой скоростью (3—8 мм/мин) движение электрода вниз и быстрый (со скоростью в несколько метров в минуту) подъем электрода вверх. К работе механизма перемещения электрода предъявляют весьма высокие требования: электрод (в крупных печах весит 10, 20 т и более) следует передвигать равномерно, без остановок; переход от движения вниз к движению вверх должен осуществляться максимально быстро. Следовательно, механизм перемещения электрода должен обладать минимальной инерционностью и незначительно увеличивать общую высоту печи. В крупных современных печах для перемещения электрода применяют электрические лебедки с цепной подвеской штока; в меньших печах используют электромеханические винтовые или гидравлические механизмы.

Механизм вытягивания слитка обеспечивает непрерывное с постоянной скоростью или периодическое передвижение слитка, верхняя часть которого находится в кристаллизаторе. Этот же механизм используется для выгрузки слитка из печи и для загрузки в печь нового расходуемого электрода. Для вытягивания слитка используют электромеханические (с винтом) или гидравлические домкраты.

Современные ВДП работают на постоянном токе. Система электрического питания ВДП включает: источник постоянного тока (чаще всего это один или несколько электромагнитных преобразователей или полупроводниковых выпрямителей), батарею сопротивлений, контакторы (в небольших печах), а также жесткие и гибкие шины. Гибкие шины подсоединяют к штоку электрода и к штоку поддона кристаллизатора.

Тугоплавкие металлы и большинство сплавов на их основе переплавляют в вакууме от 1,33 Па (для титана) до 1,33 мПа (для ванадия). Для создания необходимого разрежения в рабочей камере печи служит вакуумная система, состоящая из вакуумных насосов, приборов для измерения вакуума, приспособлений для определения участков потери герметичности (течеис-кателей), а также вакуум-проводов, вакуумных затворов, ловушек для паров масла и воды и вентиля для впуска в печь воздуха. В некоторых случаях возникает необходимость в заполнении печи инертным газом. Тогда в вакуумную систему включают источник инертного газа (обычно баллоны со сжатым аргоном или гелием), трубопроводы и впускной вентиль.

Количество и тип вакуумных насосов определяются требованиями к величине разрежения в рабочей камере печи и зависят от количества газов, выделяющихся из шихты во время плавки, и массовой скорости плавки.

Вакуумная система вакуумно-дуговых печей, предназначенных для плавки титана, состоит из бустерных и механических насосов, что обеспечивает вакуум в печи 0,133 Па. В ВДП для плавки молибдена и ниобия требуемое разрежение в печи создается диффузионными механическими насосами.

Измерение разрежения в рабочем пространстве печи проводят вакуумметрами. Надо отметить, что вакуум в рабочем пространстве печи на несколько порядков выше, чем непосредственно над ванной жидкого металла. Разница оказывается особенно большой в начале плавки при плавлении в глухом тигле с высоким отношением диаметра электрода к диаметру тигля.

ВДП — взрывоопасный металлургический агрегат. Взрыв или загорание внутри печи может иметь следующую природу: 1) загорание или взрыв тонкой, взвешенной металлической пыли; 2) взрыв паров вакуумного масла; 3) паровой взрыв и 4) взрыв водородно-воздушной смеси. Причины взрывов: 1) впуск воздуха в печь, плохо очищенную от пыли, конденсата и т. п.; 2) впуск воздуха в печь, в которую в результате аварии вакуумной системы попало вакуумное масло; 3) прожог поддона или стенки кристаллизатора и 4) наличие небольшой течи в системе водяного охлаждения и потеря герметичности корпуса печи. В конструкции современных ВДП предусматриваются особые элементы, обеспечивающие безопасность обслуживающего персонала. К ним относят размещение печи внутри стальной или железобетонной защитной камеры, в которой запрещено находиться обслуживающему персоналу во время работы печи, оборудование печи дистанционными средствами наблюдения и управления, установка на печи взрывного клапана, оборудование печи системой, позволяющей при аварии заполнять ее инертным газом, а не воздухом.

В систему наблюдения и контроля входят электрические и вакуумные приборы, а также средства наблюдения за зоной горения дуги. Для наблюдения за дугой и ванной жидкого металла используют телевизор или перископ. Считается, что перископ лучше, чем черно-белый телевизор, так как через перископ видно цветное изображение внутренности печи. Однако в случае телевизионного наблюдения пульт управления, где собраны все приборы наблюдения и контроля, можно разместить на любом удалении от печи.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: