Способ управления технологической подготовкой вакуумной плавильной печи

 

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

С 22 В зсю

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗбВРЕТЕНИй И ОТНЯТИЙ

СПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 3612732/22-02 (22) 30. 06. 83 (46) 07. 12.84. Бюл. У 45 (72) В.Б.Филимонов и В.Н.Готин (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт автоматизации черной металлургии Научно-производственного объединения "Черметавтоматнка" и Центральный научно-исследовательс-. кий институт черной металлургии им. И.П.Бардина (53) 669.18.27(088.8) (56) 1. Инструкции ВД-1-76,ВД-24-77, завод Электросталь.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 212531, кл. С 23 В 34/12, 1968.

З.Отчет ЦНИИЧМ Р 69010558, И., 1970, с. 69.

4. Рафинирующие гереплавы стали и сплавов в вакууме. Сборник. N. "Иетаплургня", 1979,,с. 161. (54) (57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКОЙ ВАКУУМНОЙ ПНА, ВИПЬНОЙ ПЕЧИ, включающий очистку печи, загрузку, откачку, измерение, Я0„„1327931 А давления в печи, о т, л и ч а р щ и йс я тем, что, с целью сокращения времени технологической подготовки.печи, повышения производительности, улучшения качества металла и повьннения выхода годного, дополнительно задают на нелинейном участке кривой изменения давления ие менее трех уровней давления и соответственно время нх достиженИя прн откачке печи с максииально допустимыми нараметраии откачивающей системы, измеряют время достижения заданнык .Уровней давления определяют знак алгебраических разностей заданных н измеренных временных интервалов, при положительных отклонениях печв включают в работу, при отрицательныж н положительных отклонениях измеря-. ют превышение Фактического натекаиия над заданными и откачку продолжают в течение времени, пропорциональ" ного величине превышения, а при положительных и отрицательных или только отрицательных отклонениях откачку прекращают и печь перебирают.

1127911

Изобретение относится к спецметаллургии, а именно к производству специальных сталей и сплавов в вакуумных индукционных, вакуумных дуговых, электронно-лучевых и др. печах, и может быть использовано в черной и цветной металлургии при выплавке высококачественных сталей и сплавов ответственного назначения.

Известен способ технологической подготовки вакуумных плавильных пе- чей, в соответствии с которым печь после очистки и загрузки откачивают в течение заданного времени при по-. мощи насосов предварительной откачки и при достижении определенного разряжения продолжают откачивать насосами глубокой откачки. По ис— течении заданного времени откачки измеряют давление в печи и, если оно не превьппает заданное, производят проверку герметичности печи методом измерения натекания. Для этого откаченный объем отсоединяют от насосов и измеряют увеличение давления 5 в откаченном объеме за определенный интервал времени, например sa 1"3мин при натекании меньше заданного печь включают в работу. Если после откачки в течение заданного времени требуемый вакуум не был достигнут производят операции, позволяющие улучшить герметичность печи и удлиняют время откачки еще на заданный интервал времени, при достижении не- 35 обходимого вакуума измеряют герметичность йечи методом натекания (1).

Недостатком этого способа является большая длительность периода откачки которую выбирают из условий 40 наихудшего состояния печи и откачивающих насосов с учетом повышенной влажности переплавляемых материалов.

Проверка натекания при меньшей длительности откачки не дает возможнос- 45 ти оценить герметичность печи, так как выделяющаяся при откачке влага и адсорбированные газы дают завышенные значения натекания, а частая проверка натекания нарушает режим 50 откачки и удлиняет время технологической подготовки печи.

Для сокращения времени откачки и цикла технологической подготовки печи применяют предварительный наг- 55 рев переплавляемого материала вне или внутри печи для удаления адсорбированной влаги f2 j.

Недостатком этого способа является необходимость использования специального оборудования для предварительного прокаливания переплавляемого материала или использование для этой цели самой печи.

Известен способ технологической подготовки вакуумной печи, в котором для удаления адсорбированной влаги и ускорения откачки применяют наг ,рев в процессе откачки элементов конструкции печи подачей горячей воды в систему водяного охлаждения $3 j.

Недостатком данного способа является невозможность определения необходимой длительности откачки по фактическому состоянию печи, так как

1 время откачки выбирают из худшими условий состояния печи и переплавляемого материала.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ управления технологической подготовкой вакуумной плавильной печи, включающий очистку печи, загруз.. ку, откачку, измерение давления в печи (4 3.

Недостатками известного способа являются болыпая длительность подго-. товительных операций.из-за невозможности определения состояния печи на начальном участке кривой откачки и .необходимость достижения линейного участка этой кривой. При значительном газовыделении и наличии влаги в печи время достижения линейного участка кривой откачки может быть весьма значительным, что приводит к увеличению межплавочных простоев и снижению фактической производительности печи. а

Недостатком известного способа является также низкая точность оценки герметичности системы, так как при использовании мощных вакуумных насосов во время плавки будет поддерживаться рекомендуемый технологической конструкцией вакуум при непрерывном поступлении воздуха или влаги в ireer. Это приводит к ошибочному включению печи в работу, ухудшению качества металла и снижению выхода годного.

Кроме того, возможно повреждение вакуумных насосов второй или третьей ступени откачки, так как при значительном газовьщелении насосы могут выйти из строя.

1127911

3

Целью изобретения является сокращение времени технологической подготовки печи, повышение производительности, улучшение качества металла и повышение выхода годного.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управления технологической подготовкой вакуумной плавильной печи, включающему очистку печи, загрузку, откачку, измерение давления в печи, дополнительно задают на нелинейном " участке кривой изменения давления не менее трех уровней давления и соответственно время их достижения при откачке печи с максимально до- пустимымн -параметрами откачивающей системы, измеряют время достижения заданных уровней давления, определяют Знак алгебраических разностей заданных и измеренных временных интервалов, при положительных отклонениях печь включают в работу, при отрицательных и положительных отклонениях .измеряют превышение фактического натеяания над заданным и откачку продолжают в течение времени, пропорционального величине превышения, а при положительных и отрицательных или только отрицательных .отклонениях откачку прекращают и печь перебирают.

На фиг. 1 изображены кривые изменения давления газов в процессе откачки печи с допустимыми параметрами вакуумной системы (кривая 1).; при наличии течи (кривая 2 и 3) и повышенной влажностью (кривая 4) и допустимыми параметрами вакуумной системы (кривая 5); на,фиг. 2 — экспериментальная кривая изменения

40 давления в процессе откачки вакуумной дуговой печи типа ДСВ-3,2 с допустимыми параметрами вакуумной сис, темы, обеспечивающей натекание

О

50+ +л мкм рт. ст./с.

Кривая б †линейн участок кривой изменения давления, на котором проверяют натекание при работе по известным способам технологической . 5O .подготовки вакуумных плавильных печей. Р», Р>, Рз — заданные уровни давления, 4„, 4>, t> — заданные интервалы достижения соответствующего уровня давления при откачке печи с 55 допустимыми параметрами вакуумной системы. Основным отличием предлагаемого способа является возможность определения состояния печи на нелинейном участке кривой измерения дав1 ления, задолго до выхода на ее линейный участок, который составляет основное время технологической подготовки печи при работе по известным способам.

Способ осуществляется следующим образом.

Для каждой вакуумной плавильной печи производят статистический анализ технологической подготовки. Для этого в процессе откачки записывают из|менение давления во времени. Откачку печи и проверку ее готовности к работе производят известным способом в соответствии с действующей технологической инструкцией, гарантирующей заданный уровень натекания.

Для вакуумных плавильных печей этот уровень обычно составляет 50+<лмкм

О рт. ст./с. Из полученных зависимостей выбирают хотя бы одну кривую, соответствующую именно заданному допустимому уровню натекания 50 л мкм рт. ст./с. На этой кривой определяют нелинейный участок, на котором задают по крайней мере три уровня

Р„, Р, Р и определяют соответствующие йм йнтервалы времени

1 2 3

В дальнейшем технологическую подготовку осуществляют в соответствии с предлагаемым способом,при отри-. цательных и положительных (в порядке снижения давления) отклонениях измеряют превышение фактического натекания над заданным 50л мкм рт.ст./с и откачку продолжают в течение времени пропорционального величине превышения, а при положи" тельных и отрицательных или только отрицательных отклонениях откачку прекращают и перебирают печь» Коэффициент пропорциональности выбирают согласно статистическим данным в пределах 30-50 с /л мкм рт. ст. в зависимости от откачиваемого объема . печи. Наличие, отрицательных и положительных отклонений характеризует избыточное газовыделение .или повышенную влажность в камере. печи; наличие положительных и отрицательных или только .отрицательных отклонений— неисправность, связанную с повышенным натеканием в печь. Только положительные отклонения характеризуют высокую герметичность печи, низкий уровень адсорбированных газов и влаI 12/911 6

5 ги и гарантируют натекание менее заданного уровня, что приводит к по вышению производительности печи, улучшению качества готового металла и повышению выхода годного металлаа

Пример 1. На промьппленной вакуумной дуговой печи типа ДСВ-3, 2 проводят переплав жаропрочных сплавов на: никелевой основе в кристаллизаторах

9 320 мм. Технологическую подготовку печи проводят в соответствии с . действующей технологической инструкцией ВД-1-76. В процессе откачки печи производят автоматическую запись давления в камере печи при помощи прибора. Всего было проконтролировано 50 плавок. Среднее время технологической подготовки составляет 1 ч

30 мин>из них ч3 мин составляет время откачки печи и 5 мин — время проверки натекания. Причем на двух плавках была отмечена неисправность вакуумных уплотнений и. время только

25 откачки печи составляет i ч 30 мин.

На,6 плавках было отмечено повышенное натекание и из-за необходимости периодической проверки натекания при откачке печи время откачки увеличивается в среднем до 57 мин. На остальных 42 плавках время откачки соответствует. заданному — 40 мин.

Средняя величина натекания на этих плавках составляет 27 л-мкм рт.ст./с и печь можно было бы включить в ра- 35 боту значительно раньше. Однако, так как существующие способы не ноэволяют определить состояние печи в процессе откачки до выхода на линейиый участок кривой изменения давления, 40 откачку продолжают в течение ч0 мин, гарантирующих проверку натекания на линейном участке.

На трех иэ указанных 42 плавок натекание соответствует предельному 45 допустимому — 46, 49 и 47 л мкм рт. ст./с. Соответствующие этим плавкам кривые изменения давления, записанные на самописце, усредняют, v.е. для-каждого момента времени БО определяют среднее по трем кривым значение остаточного давления в печи и используют полученную зависимость для определения допустимых параметров вакуумной системы. Для этого на 5s нелинейном участке полученной кривой задают три в общем случае производьных уровня давления Р„=10 мм рт.ст.

I(>= 1&ììðò.cT.aÐç= 5.10

p=, ст. и определяют соответствующие им интервалы времени („ 5 мин, =- 10 мин, 4з= 18 мин. В дальнейи ем степень технологической готовности печи определяют двумя способами— по действующей технологической инструкции, описанным известным способом и с использованием предлагаемого способа. Для этого при достижениизаданногo уровня давления Р1,Р, Р определяют фактическое время -1 „ от начала откачки печи, сравнйвают его с полученными вьппе зна" чениями ф,, 1, 1 . Всего, таким образом, было проконтролировано

50 плавок. При этом если 1 (5 ыин, 4 <10 мин и 4 <18 мин, то делаю вывод о возможности включения печи в работу, хотя продолжают откачку в соответствии с технологической инструкцией 40 мин, после чего проверяют натекание если t >5 мин, а

42 (10 мин, à 4з (18 мин, или 4 "r 51

1 ) 10, а 1 (18, то откачку печи прекращают и известныи способом измеряют натекание Ф, определяют

% - 50 после чего проводят дополнительную откачку печи в . течение времени t: = К (4=050)мин,где К„36, если же 4.5 мин, 1".)10 мин,4 >18мин или 4 <5 4 )10, Ф > 18 или все. значения 1 » г з больше заданных то делают вывод о необходимости перебрать печь, хотя откачку продолжают по инструкции в течении заданных

40-80 мин.

Из проконтролированных таким образом 50 плавок на одной была отмечена неисправность (течь в уплотнение фланца кристаллизатора), на 8 плавках отмечена повышенная влажность шихты, остальные соответствуют требованиям технологической инструкции. Во всех случаях выводы о состоянии печи, сделанные.на основе предлагаемого способа, полностью соответствуют более длительным измерениям, сделанным на основе действующей технологической инструкции.

Пример 2, На той же вакуум ной дуговой печи ДСВ-3,2 проводят промышленные плавки (150 плавок) с использованием предлагаемого спосо- ба управления технологической подготовки печи. Из 150 плавок выборочно проконтролировали 5 плавок путем

Фактического натекания через 40 мин

7 . 1127 после начала откачки печи в соответствии с инструкцией Ф ВД-1-76 и

ВД-24-77 (известный способ). Дпя .этого на выборочной плавке принятия решения о .состоянии печи, принятого на основе предложенного способа, продолжают откачку s.течение 40 мин, после чего проверяют натекание.

На всех выборочных плавках принятое на основе предлагаемого спосо- 16 ба рещение о технологической готовности печи полностью подтверждалось контрольными .замерами натекания (2438 л мкм рт. ст./с). Металл всех

150 плавок успешно прошел техноло- . 15 гический контроль, отклонений по содержанию газов и качеству поверхности от контрольных слитков не было.

Применение-предлагаемого способа позволяет сократить время технологи- 20 ческой подготовки печи примерно на

307 по сравнению с контрольными плавR8MH TBxHoJIox% é подготовку Которых оеуществляют по известному, способу.

Пример 3. На лабораторной ,вакуумной печи тина "Гереус" и

ДСВ-6,3 с рабочими объемами 2SG0 и

4500 л соответственно проводят опытно-промышленные плавки .ст. 30XFCHA 39 с искусственно создаваемой влажностью

0,02-0,04 г на литр объема печи.

Иаслв откачки печи и проверки нате кания по известному способу на. всех опытно--промышленных nnaazaz быпо QT З мечено повышенное натекание, равное

911 примерно 77-93 л мкм рт. ст./с. Пос ле этого печь, продолжают откачивать, в течение S-15 мин и .вновь проверя- . ют натекание. Этот процесс продолжа" ют до достижения заданной нормы натекання (50 л мки рт. ст./с). При разнице фактической и заданной нормы натекания 27 л мкм рт. ст./с дополнительное время откачки до достижения заданной нормы натекания сос-: тавляет 15 мин (печь "Гереус"), а при разнице 36 л мкм рт.ст./с (печь

ДСВ-3,2) и 43 л мкм рт. ст./с (печь "

ДСВ-6.,3) — 25 и 35 мин соответственно т е время дополнительной Отеач ки примерно пропорционально разности фактического натекания и заданной нормы натекания в печь. Коэф-.. фициент пропорциональности приближенно равен 33 с /л мкм рт. ст. (печь "Гереус") 35 с ./л мкм рт.ст. (печь ДСА-3.2) и 50 c /,ä мкм рт.ст. (нечь ДСВ-6,3), что приближенно сос тавляет 30-50 с /л-мкм рт.ст., причем печам с меньшим рабочим объемом соответствует меньшее значение ко- эффициента, а большим — большее. предлагаемый способ позволяет повысить производительность печи на

З,SX

Зкономический эффект от внедрения предлагаемого способа управления технологической подготовкой по рас-. четам составляет 7,0 тыс.руб. в.год на одну печь.

1) 27911

tg йр

Время аткачки

Фи8. 1

1127911 ю (%

Я) ф

Ф

1д И ХО фвефю аемами

ФЬи.2

Составитель А. Щербаков

Редактор Г. Волкова Техредж 1. Кастелевич Корректор О.дуговая

Заказ 8987/20 Тираж 602 : Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий . 113035, Москва, Ж 35,, Раушская наб.,д.4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород,ул.Проектна® 4