Вакуумная индукционная печь

 

Изобретение относится к металлургии и может быть применено в вакуумных индукционных печах для улучшения структуры выплавленного слитка. Сущность способа заключается в следующем. Вакуумная индукционная печь содержит плавильную камеру, в которой установлен тигель с индуктором, и камеру изложниц, отделенную от плавильной камеры технологическим затвором, тележку, на которой установлены изложницы с прибыльными надставками и механизм горизонтального перемещения тележки из одной камеры в другую и из печи. Печь дополнительно содержит снабженный блоком управления источник униполярных импульсов, один полюс которого через ключи по числу изложниц и вакуумные вводы соединен с контактными устройствами, расположенными внутри камеры изложниц и плавильной камеры электроизолированно от них на разных уровнях, а на тележке электроизолированно от нее на тех же уровнях установлены ответные контактные устройства, каждое из которых электрически соединено с электродом, введенным внутрь прибыльной надставки, второй полюс источника импульсов соединен с металлическими корпусами всех изложниц, причем управляющие входы всех ключей соединены с выходами блока управления. Контактные устройства внутри плавильной камеры и камеры изложниц выполнены в виде подпружиненных контактов, а ответные контактные устройства на тележке - в виде контактных шин. Кроме того, ответные контактные устройства на тележке могут быть выполнены в виде подпружиненных контактов, второй полюс источника импульсов может быть соединен с металлическими корпусами всех изложниц через дополнительные вакуумные вводы, расположенные на дополнительном уровне в плавильной камере и камере изложниц, и контактные устройства на том же уровне, установленные на тележке и в обеих камерах. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к металлургии и может быть применено в вакуумных индукционных печах для улучшения структуры выплавленного слитка.

Известны вакуумные индукционные печи, содержащие плавильную камеру, внутри которой установлен тигель с индуктором и изложница для разлива металла.

В такой печи достаточно просто можно осуществить различные виды воздействия на кристаллизующийся слиток в изложнице, т.к. изложница не перемещается внутри камеры и не отсекается от нее.

Известна вакуумная индукционная печь, содержащая плавильную камеру, в которой установлен тигель с индуктором, и камеру изложниц, отделенную от плавильной камеры технологическим затвором, и тележку, на которой установлены изложницы с прибыльными надставками.

Наиболее близкой по технической сути является известная вакуумная индукционная печь, содержащая плавильную камеру, в которой установлен тигель с индуктором и камеру изложниц, отделенную от плавильной камеры технологическим затвором, тележку, на которой установлены изложницы с прибыльными надставками и механизм горизонтального перемещения тележки из одной камеры в другую из печи.

В известной индукционной печи невозможно проводить электроимпульсную обработку кристаллизующихся слитков путем неподвижного стационарного подвода питания от источника импульсов, так как кристаллизация начинается в плавильной камере, когда происходит разливка в первую изложницу. На трехтонной печи, например, разливают до пяти слитков, поэтому, когда оканчивается разливка в пятую изложницу, в первой уже произошла большая часть процесса кристаллизации.

После окончания разливки тележка с изложницами должна уехать в камеру изложниц, чтобы не задалживать плавильный тигель. При этом технологический затвор может быть открыт или закрыт, так как разливка ведется обычно в аргоне, а плавка в вакууме.

Целью изобретения является улучшение качества слитка путем обеспечения электроимпульсной обработки кристаллизующегося металла в вакуумной печи с плавильной камерой и камерой изложниц.

Для достижения этой цели вакуумная индукционная печь, содержащая плавильную камеру, в которой установлен тигель с индуктором, и камеру изложниц, отделенную от плавильной камеры технологическим затвором, тележку, на которой установлены изложницы с прибыльными надставками, и механизм горизонтального перемещения тележки из одной камеры в другую и из печи, дополнительно содержит снабженный блоком управления источник униполярных импульсов, один полюс которого через ключи по числу изложниц и вакуумные вводы соединен с контактными устройствами, расположенными внутри камеры изложниц и плавильной камеры электроизолированно от них на разных уровнях, а на тележке электроизолированно от нее на тех же уровнях установлены ответные контактные устройства, каждое из которых электрически соединено с электродом, введенным внутрь прибыльной надставки, второй полюс источника импульсов соединен с металлическими корпусами всех изложниц, причем управляющие входы всех ключей соединены с выходами блока управления.

Отличие можно усмотреть также в том, что контактные устройства внутри плавильной камеры и камеры изложниц выполнены в виде подпружиненных контактов, а ответные контактные устройства на тележке в виде контактных шин.

Кроме того, контактные устройства внутри плавильной камеры и камеры изложниц могут быть выполнены в виде контактных шин, а ответные контактные устройства на тележке в виде подпружиненных контактов. Второй полюс источника импульсов может быть соединен с металлическими корпусами всех изложниц через дополнительные вакуумные вводы, расположенные на дополнительном уровне в плавильной камере и камере изложниц, и контактные устройства на том же уровне, установленные на тележке и в обеих камерах.

На фиг. 1 изображен общий вид печи со схемой токоподвода; на фиг. 2 вид печи в плане.

Вакуумная индукционная печь содержит плавильную камеру 1, в которой установлен плавильный тигель 2 с индуктором 3. Камера изложниц 4 отделена от плавильной камеры 1 с помощью технологического затвора 5. Камера изложниц 4 закрыта затвором 6.

В камере изложниц 4 и в плавильной камере установлены рельсы 7, по которым может перемещаться тележка 8 с изложницами 9 с помощью механизма горизонтального перемещения с цепной передачей 10. На изложницах 9 установлены прибыльные надставки 11. Сверху поставлены воронки 12.

В плавильной камере и камере изложниц по числу изложниц имеются вакуумные электроизолированные от камер вводы 13. Внутри камер установлены контактные устройства 14, например, в виде контактных шин по числу изложниц. На тележке также установлены ответные контактные устройства 15, например в виде подпружиненных контактов. Имеется источник униполярных импульсов 16 с блоком управления 17. Один полюс источника с помощью ключей 18 соединен через вакуумные вводы 13 с контактными устройствами 14. Ответные контактные устройства 15 электрически соединены с электродами 19, введенными внутрь прибыльных надставок 11. Второй полюс источника 16 через дополнительный вакуумный ввод 20 подается на дополнительное контактное устройство 21 и с него на металлические корпуса изложниц.

Работает печь следующим образом.

После расплавления металла в тигле 2 затвор 5 открывается и тележка 8 из камеры изложниц 4 перемещается в камеру плавильную 1. Начинается разливка металла последовательно по изложницам 9. Контактные устройства 14 и 15 находятся в контакте. Как только жидкий металл заполнит изложницу 9 с прибыльной надставкой 11 и коснется электрода 19, можно начинать электроимпульсную обработку. С блока управления 17 подается управляющий сигнал на соответствующий ключ 18, он замыкается, и однополярные импульсы от источника 16 проходят по цепи 16-18-13-14-15-19 кристаллизующийся металл фронт кристаллизации металлическая стенка изложницы 20-16.

При прохождении импульса тока через фронт кристаллизации в зависимости от полярности может выделяться дополнительное тепло или поглощаться тепло согласно эффекта Пельтье. Этим можно управлять фронтом кристаллизации и тем самым, например, избежать развития ликвационных процессов, что позволит получить достаточно равномерное распределение примесей по всему объему слитка. По мере заполнения изложниц обработку можно проводить в каждой изложнице. После окончания разливки и заполнения последней изложницы часто возникает необходимость обработки металла при перемещении тележки в камеру изложниц и при нахождении ее там.

Для этого контактные устройства имеются в обеих камерах, что позволяет не прекращать обработку при перемещении тележки и даже после закрывания затвора 5.

Токоподвод от второго полюса источника может быть осуществлен без дополнительного ввода и дополнительного контактного устройства путем заземления этого полюса и соответственно корпусов изложниц через тележку и камеру.

Предлагаемое устройство позволяет эффективно управлять кристаллизацией сплавов, особенно склонных к зональной и осевой ликвациям, и получать слитки с равномерным распределением компонентов и примесей при плавке в вакуумных печах непрерывного и полунепрерывного действия.

Формула изобретения

1. ВАКУУМНАЯ ИНДУКЦИОННАЯ ПЕЧЬ, содержащая плавильную камеру, в которой установлен тигель с индуктором, и камеру изложниц, отделенную от плавильной камеры технологическим затвором, тележку, на которой установлены изложницы с прибыльными надставками, и механизм горизонтального перемещения тележки из одной камеры в другую и из печи, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит снабженный блоком управления источник униполярных импульсов, один полюс которого через ключи по числу изложниц и вакуумные вводы соединен с контактными устройствами, расположенными внутри камеры изложниц и плавильной камеры электроизолированно от них на разных уровнях, а на тележке электроизолированно от нее на тех же уровнях установлены ответные контактные устройства, каждое из которых электрически соединено с электродом, введенным внутрь прибыльной надставки, а второй полюс источника импульсов соединен с металлическими корпусами всех изложниц, причем управляющие входы всех ключей соединены с выходами блока управления.

2. Печь по п.1, отличающаяся тем, что контактные устройства внутри обеих камер выполнены в виде подпружиненных контактов, а ответные контактные устройства в виде контактных шин.

3. Печь по п.1, отличающаяся тем, что контактные устройства внутри обеих камер выполнены в виде контактных шин, а ответные контактные устройства на тележке в виде подпружиненных контактов.

4. Печь по п.1, отличающаяся тем, что второй полюс источника импульсов соединен с металлическими корпусами всех изложниц через дополнительные вакуумные вводы, расположенные на дополнительном уровне в обеих камерах, и контактные устройства на том же уровне, установленные на тележке и в обеих камерах.

5. Печь по п.1, отличающаяся тем, что второй полюс источника импульсов и корпуса всех изложниц заземлены.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2