Вакуумная газоразрядная печь

 

Изобретение относится к электротехнике , а именно к электротермии, и может быть использовано для переплава металлов в ус ловиях вакуума. Целью изобретения является увеличение надежности работы печи и повышение качества слитка. Цель достигается тем, что промежуточная емкость 6 для рафинирования переплавленного металла снабжена трубчатым гтодовым электродом 14, установленным с одной стороны в днище промежуточной емкости, а с другой соединенным соосно с полым катодом 16 нагревателя для обогрева кристаллизатора 4. При этом подовый электрод 14 соединен с установленным перпендикулярно его оси токоподводом 18. Токоподвод 18 подключен одновременно к положительному выводу источника питания 20 нагревателя 2 для обогрева промежуточной емкости и к отрицательному выводу источника питания 19 нагревателя для обогрева кристаллизатора 4. Полые катоды 3, 16 и трубчатый подовый электрод 14 установлены внутри вакуумной камеры 1 соосно. Плазмообразующий газ под разрежение (0,1-10 Па) подается в электронно-плазменные нагреватели 2 и 17 системой подачи газа через регулирующие вентили 12 и 13. 1 ил. V ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 05 В 7/22

ГОСУДАPСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Й (21) 4688506/07 (22) 03.05.89 (46) 07.11.91. Бюл. ¹ 41 (71) Московский энергетический институт (72) А, М. Кручинин, В. Р. Коринец, В, С.

Литвинчук, Ф. И. Преснов, В. И. Дьяконов, Н. В. Летников и Е. С. Рязанова (53) 621.365.29(088.8) (56) Электрические промышленные печи.

Дуговые печи и установки специального назначения. Под ред. А. Д. Свенчанского, M., 1981, с. 265 — 267.

Бортничук Н, И., Крутянский М, М. Плазменно-дуговые плавильные печи. М., 1981, с.

102. (54) ВАКУУМНАЯ ГАЗОРАЗРЯДНАЯ ПЕЧЬ (57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к электротермии, и может быть использовано для переплава металлов в условиях вакуума. Целью изобретения является увеличение надежности работы печи и повышение качества слитка. Цель достигаИзобретение относится к электротермии и может быть использовано в электротермии для переплава металлов в условиях вакуума.

Цель изобретения — повышение надежности работы печи и повышение качества слитка, На чертеже приведена схема вакуумной гаэоразрядной печи, содержащей вакуумную камеру 1, электронно-плазменный нагреватель 2 с полым катодом 3, установленным над кристаллизатором 4.с наплавляемым слитком 5. Между полым ка. Ы„, 1690232 А1 ется тем, что промежуточная. емкость 6 для рафинирования переплавленного металла снабжена трубчатым подовым электродом

14, установленным с одной стороны в днище промежуточной емкости, а с другой соединенным соосно с полым катодом 16 нагревателя для обогрева кристаллизатора 4. При этом подовый электрод 14 соединен с установленным перпендикулярно его оси токоподводом 18, Токоподвод 18 подключен одновременно к положительному выводу источника питания 20 нагревателя 2 для обогрева промежуточной емкости и к отрицательному выводу источника питания 19 нагревателя для обогрева кристаллизатора

4. Полые катоды 3, 16 и трубчатый подовый электрод 14 установлены внутри вакуумной камеры 1 соосно, Плазмообразующий газ под разрежение (0,1-10 Па) подается в электронйо-плазменные нагреватели 2 и 17 системой подачи газа через регулирующие вентили 12 и 13, 1 ил.

О тодом 3 и кристаллизатором 4 расположена промежуточная емкость 6, в которую происходит переплав слитка 7, Слиток 7 перемещается механизмом 8, а кристаллизатор— механизмом перемещения 9. i å÷ü снабжена системой 10 подачи плазмообразующего газа, включащей коллектор 11 и вентили 12 и 13. Промежуточная емкость 6 снабжена а установленным по центру ее днища трубчатым полым подовым электродом 14 со сквозным каналом 15, К внешнему торцу подового электрода 14 подсоединен установленный над кристаллизатором 4 второй

1690232 полый катод 16 второго электронно-плазменного нагревателя l7, Полый катод 3, промежуточная емкость 6. полый катод 16 и кристаллизатор 4 установлены по одной продольной оси. Токоподводом к катоду 16 5,служит полая штанга 18, полость которой соединяет канал 15 с системой подачи газа.

Источник питания 19 подсоединен положительным выводом к кристаллизатору 4, а отрицательным — к токоподводу-штанге. 18.

Другой источник питания 20 подсоединен отрицательным выводом к нагревателю 2, а положительным — к токоподводу-штанге 18 на перегородкой 23 на две части 24 и 25 с независимыми откачными системами.

Работает вакуумная печь следующим образом.

Создают в камере 1 разрежение (0,1--10 20

Па). В полость катода 3 подают плазмообраэующий газ. Включают источник питания 20 и зажигают разряд между катодом 3 и емкостью 6. Подают в зону разряда заготовку 7, которая сплавляется, а переплавляемый металл в виде капель попадает в емкость 6, где происходит его дополнительный нагрев и рафинирование электронно-плазменным разрядом. После образования в емкости 6 ванны жидкого металла последний через:30 сквозной канал 15 и полость катода 16 начи нает поступать в кристаллизатор 4. Для обеспечения регулирования процессов кристаллизации слитка 5, а также дополнительного рафинирования металла в столбе разряда и на поверхности жидкой ванны кристаллизатора 4 зажигают второй электронно-плазменный разряд между катодом

16 и переплавляемым слитком 5. Для этого из системы 10 подачи плазмообразующего газа через вентиль 13, токоподвод-штангу

40. 18 и сквозной канал 15 подового электрода

14 в полость катода 16 подают плазмообразующий газ. В кл юча ют источник питания 19

45 и зажигают разряд. При этом ток протекает по цепи: источник питания 19 — переплавляемый слиток 5 — электронно-плазменный разряд — катод 16 — подовый электрод 14— токоподвод-штанга 18.

Зажигание разряда полого катода 16 значительно облегчено, а режим его рабогы дополнительно стабилизирован подогревом катода 16 до температур, близких к

2000 С, таком разряда полого катода 3. Это достйгается благодаря тому, то токоподводштанга 18 подсоединена к источнику питания 20 и подогрев осуществляется током, протекающим по подовому электроду 14 и неохлаждаемой части 2 I токоподвода55

Токоподвод выполнен иэ неохлаждаемой 21 и охлаждаемой 22 частей. Камера 1 разделе- 15 штанга 18,.что обеспечивает стабильность процессов кристаллизации слитка.

Кроме того, разделение вакуумной камеры 1 на части 24 и 25 позволяет обеспечить в камере 25 более высокий вакуум, чем в камере 24, что также позволяет обеспечить повышение рафинировки металла слитка 5.

Для обеспечения управления скоростью переплава предусмотрена воэмож- . ность подключения переплавляемой заготовки 7 к положительному полюсу источника электропитания 20.

Для обеспечения взрывобезопасности печи, а также возможности разогрева трубчатого подового электрода до высоких температур (2000 С) последний выполнен. металлокерамическим. Материал подового электрода t4 представляет собой спрессованную и спеченную в водЬроде или в вакууме смесь мелкодисперсных порошков молибдена и оксида алюминия в соотношении 70-30 мас. . Такой материал выдерживает длительное воздействие высоких температур (до 2000 С), хорошо обрабатывается на металлорежущих станках, слабо воздействует с Fe-Ni-Сг. расплавами. Для обеспечения равномерности настила мощности и тепловых полей на ванне жидкого металла слитка 5 оси каналов полых катодов электронно-плазменных нагревателей для обогрева кристаллизатора, емкости и подового электрода совмещены.

Предлагаемая вакуумная гаэоразрядная печь за счет улучшения условий зажигания и работы электронно-плазменного разряда, применения металлокерамического подового электрода позволяет повысить надежность работы печи, повысить качество слитка за счет, дополнительного рафинирования металла при применейии промежуточной емкости, нагреве расплава в столбе разряда и на ванне жидкого металла слитка, а также за счет повышения вакуума в зоне кристаллизации, повышения стабильности режимов кристаллизации.

Формула изобретения

Вакуумная газоразрядная печь, содержащая вакуумную камеру, в которой расположены промежуточная емкость для рафинирования переплавляемого металла, кристаллизатор для выплавки слитка, два электронно-плазменных нагревателя с токоподводами и полыми катодами, один из которых расположен над промежуточной емкостью, а другой над кристаллизатором, два источника питания, отрицательные выводы которых подключены к токоподводам нагревателей, а положительнь и первого — к промежуточной емкости и второго — к кри1690232

Составитель В.Грачев

Техред М.Моргентал Корректор Т.Малец

Редактор Е.Хорина

Заказ 3828 Тираж. - . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям йри ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб;, 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 сталлизатору, систему подачи газа в нагреватели и механизмы перемещения переплавляемого материала и вытяжки слитка, отличающаяся тем, что, с целью увеличения надежности работы печи и повышения качества слитка, промежуточная емкость снабжена установленным в центральной части ее днища трубчатым полым подовым электродом, соединенным с полым катодом нагревателя, установленным над кристаллизатором, при этом оба полых катода и подовый электрод установлены по одной продольной оси, а токоподвод к нагревателю кристаллизатора соединен с под5 овым электродом, расположен перпендикулярно его оси, снабжен каналом для подачи плазмообразующего газа в полость подового электрода и дополнительно подключен к положительному выводу пер10 ваго источника питания.