Электрошлаковая печь



Электрошлаковая печь
Электрошлаковая печь
Электрошлаковая печь
Электрошлаковая печь
Электрошлаковая печь

 


Владельцы патента RU 2424336:

Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" ОАО НПО "ЦНИИТМАШ" (RU)
Нехамин Сергей Маркович (RU)

Изобретение относится к электрометаллургии, конкретнее к электрошлаковым печам. Печь содержит две вертикальные колонны, на которых размещены по две тележки с приводами перемещения. Каждая колонна снабжена винтом, подвешенным в верхней ее части, а тележки размещены с возможностью перемещения по упомянутому винту. Тележки выполнены из опорной и несущей частей, соединенных между собой шарнирно, а несущая часть каждой тележки соединена с приводом перемещения шарнирно-рычажной подвеской. Обеспечивается плавное движение тележек без рывков и заеданий, стабильный режим электрошлаковой выплавки и высокое качество металла выплавляемого слитка. 5 ил.

 

Изобретение относится к области специальной электрометаллургии и может быть использовано для электрошлакового переплава расходуемых электродов при производстве слитков различных размеров.

Известна установка ЭШП для выплавления слитков различной величины, которая содержит два поворачиваемых в горизонтальной плоскости электрододержателя 1 и 2, расположенных на двух колоннах 3 и 4, и два кристаллизатора, которые расположены таким образом, что в один из них 5 электроды могут подаваться поочередно обоими электрододержателями, а в другой 6 - только одним электрододержателем (см. патент Австрии №286514, МКИ 316 2/03; B22d 9/00, 1967 г.).

Установка включает две вертикальные колонны, на каждой из которых вертикально перемещаются по две тележки, при этом механизм их перемещения выполнен на тросовой подвеске, а привод неподвижно закреплен на раме.

Такая конструкция не обеспечивает плавного перемещения тележек, т.к. не исключает их вибрацию.

Известна электрошлаковая печь, включающая направляющие колонны, траверсы, электрододержатели с укрепленными в них расходуемыми электродами, кристаллизаторы, кристаллизатородержатели, приводы перемещения и токоподводы, при этом траверсы выполнены в виде площадок, симметрично установленных относительно направляющих колонн, на концах которых по обе стороны от колонны установлены токоподводы, электрододержатели и кристаллизатородержатели (см. А.с. СССР №374021, МКИ С 21С 5/56, 1972 г.).

В известном решении привода перемещения, размещенные на траверсе по обе стороны колонны, в случаях использования электродов разной массы создают крутящий момент, способный в некоторых случаях служить причиной перекоса траверсы, что вызывает рывки и подергивания при подаче расходуемых электродов.

За прототип принята известная электрошлаковая печь УШ-105, включающая две вертикальные колонны, на каждой из которых размещены по две тележки с приводами перемещения (см. «Электрошлаковые печи», Киев: Наукова Думка, 1976 г., стр.237-240, рис.277-281).

В известной печи на каждой колонне крепится зубчатая рейка, а привода вертикального перемещения неподвижно установлены на тележках, перемещаемых по зубчатым рейкам.

Такое техническое решение не обеспечивает плавного перемещения тележек из-за большого шага и большой величины зазоров в реечном зацеплении.

Предложена электрошлаковая печь, включающая две вертикальные колонны, на каждой из которых размещены по две тележки с приводами перемещения, согласно предложению каждая из колонн снабжена винтом, подвешенным в верхней ее части, а тележки размещены с возможностью перемещения по упомянутому винту, при этом тележки выполнены из двух частей: опорной и несущей, соединенных между собой шарнирно, а несущая часть каждой тележки соединена с приводом перемещения шарнирно-рычажной подвеской.

Технический результат предлагаемого технического решения - обеспечение плавного движения тележек без рывков и заеданий, что в свою очередь создает условия для стабилизации режимов электрошлаковой выплавки и обеспечения высокого качества металла выплавляемого слитка.

Между отличительными признаками предлагаемого устройства и техническим результатом существует причинно-следственная связь, заключающаяся в следующем.

Одной из основных технических задач, решаемых при электрошлаковой выплавке слитка, является задача сохранения неизменными электрические параметры, максимально соответствующие карте режимов для выплавляемого слитка.

Для того чтобы выполнить это условие, необходимо обеспечить синхронную и взаимосвязанную работу всех перемещаемых узлов электрошлаковой печи при дифференцированном режиме плавки с изменением по ходу переплава силы тока, напряжения и мощности, что обеспечивается надежным и плавным движением тележек по колоннам.

При движении тележек с неравномерной скоростью, с подергиванием, толчками, зависаниями и перекосами невозможно осуществить сложные технологические требования для выплавления слитков.

Предлагаемое техническое решение обеспечивает возможность выплавления высококачественного слитка за счет устранения вышеперечисленных недостатков.

Снабжение каждой из колонн винтом, подвешенным в верхней ее части, разгружает упомянутый винт от изгибающих моментов, что позволяет обеспечить плавное перемещение тележек.

Выполнение тележек из двух частей: опорной и несущей, соединенных между собой шарнирно, позволяет равномерно нагрузить ролики опорной и несущей частей тележки, что также способствует более плавному их движению.

Соединение несущей части тележки с приводом перемещения шарнирно-рычажной подвеской позволяет устранить рассогласования относительного взаиморасположения между частями тележки, приводом перемещения и винтом, что способствует плавности хода опорной и несущей частей тележек.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами, где:

Фиг.1 - общий вид электрошлаковой печи;

Фиг.2 - продольный разрез А-А на Фиг.1;

Фиг.3 - повернутый поперечный разрез Б-Б на Фиг.1;

Фиг.4 - вид В на Фиг.1, где колонна 1 и направляющая 8 условно не показаны;

Фиг.5 - поперечный разрез Г-Г на Фиг.4.

Электрошлаковая печь (Фиг.1, 2, 3) включает две одинаковые вертикальные колонны 1, на каждой из которых размещены по две одинаковые тележки. Каждая из тележек выполнена из двух частей: опорной 2 и несущей 3. Каждая из колонн снабжена винтом 4 (фиг.1-5), а между опорной частью 2 и несущей частью 3 тележек расположен шарнир 5. Винт 4 подвешен между верхней балкой 6 и нижней балкой 7 колонн 1. Тележки, включающие опорные части 2 и несущие части 3, перемещаются по направляющим 8, размещенным на колоннах 1. Шарнир 5, соединяющий опорную 2 и несущую 3 части тележек, может быть выполнен в виде оси 9 (Фиг.2), а опорная 2 и несущая 3 части тежелек перемещаются по направляющим 8, размещенным на колонне 1, на соответствующих роликах 10 и 11, при этом несущая 3 часть тележки соединена рычажно-шарнирной подвеской 12 с приводом перемещения 13, размещенным на винте 4, который подвешен в углублении верхней балки 6 колонны 1, а нижняя часть винта 4 с зазором расположена в отверстии нижней балки 7 колонны 1.

Шарнирно-рачажная подвеска 12 выполнена в виде нескольких шарнирно связанных между собой рычагов 14 (Фиг.3 и 5).

Обе колонны 1, опорные 2 и несущие 3 части тележки, винты 4, шарниры 5, верхние 6 и нижние 7 балки колонн 1, направляющие 8, оси 9, ролики 10 опорных частей 2 тележек, ролики 11 несущих частей 3 тележек, шарнирно-рычажные подвески 12, привода 13 и рычаги 14 - одинаково присущи обеим колоннам 1, которые установлены рядом с возможностью работы как по отдельности, так и совместно.

На несущих частях 3 верхних тележек размещают расходуемые электроды, а на несущих частях 3 нижних тележек размещают плавильное оборудование: кристаллизаторы, дорны, поддоны.

Чтобы не затруднять чтение представленных чертежей, расходуемые электроды, кристаллизаторы, дорны и поддоны не показаны.

Опишем работу электрошлаковой печи, например, для случая движения расходуемого электрода, размещенного на верхней тележке на ее несущей части 3, навстречу перемещаемому кристаллизатору, размещенному на нижней тележке на ее несущей части 3.

Механизм перемещения 13 верхней тележки перемещает вниз по винту 4 опорные 2 и несущие 3 части верхней тележки, а аналогичный механизм перемещения 13 нижней тележки перемещает вверх по винту 4 опорные 2 и несущие 3 части нижней тележки.

Винты 4, подвешенные к балке 6, не вращаются, а изменение направления перемещения опорных и несущих частей 2 и 3 верхних и нижних тележек осуществляется за счет изменения направления вращения механизм перемещения 13.

Винты 4, подвешенные к балке 6, работают только на растяжение, а крутящие моменты передаются через ролики 11 на направляющие 8 и воспринимаются колонной 1.

В этом случае при возникновении неодинакой нагрузки на ролики 11 возможен перекос несущей части 3 тележки, вызывающий ее прерывистое движение или даже зависание.

Для устранения этого явления служит опорная часть 2 тележки с роликами 10 и шарниром 5, который может быть выполнен в виде оси 9, позволяющей в определенных пределах частям 2 и 3 тележек смещаться относительно друг друга и передавать нагрузку с роликов 11 на ролики 10, тем самым устраняется перекос и обеспечивается плавное движение опорных и несущих частей 2 и 3 тележек.

Этой же цели служит и шарнирно-рычажная подвеска 12. В случаях возникновения перекоса и смещения роликов 11 в пределах зазора, обеспечивающего их движение по направляющим 8, возникает горизонтальная составляющая сила, которая может воздействовать на привод 13 и винт 4.

Это явление устраняется шарнирно-рычажной подвеской 12, в которой рычаги 14 соединены между собой шарнирно (Фиг.5), что позволяет изменять расстояние между продольной осью винта 4 и роликами 11, устраняя упомянутое воздействие на механизм перемещения 13, обеспечивая его плавное движение по винту 4 и плавность перемещения опорных и несущих частей 2 и 3 верхних и нижних тележек по направляющим 8, размещенным на колоннах 1.

Винт 4 в некоторых случаях может быть подвергнут воздействию теплового потока, возникающего при плавлении расходуемого электрода, что может вызвать деформацию винта 4 в результате его теплового удлинения.

Для исключения этого явления в нижней балке 7 выполнено отверстие (Фиг.2), в котором размещен с зазором нижний конец винта 4, что позволяет сохранить форму винта 4 при его удлинении и, тем самым, обеспечить плавность движения как верхних, так и нижних частей 2 и 3 тежелек.

Размещение привода перемещения на подвешенном винту позволяет создать не жесткую, как у прототипа, а элластичную взаимосвязь между приводом перемещения, тележками и винтом, что позволяет в определенной степени всем взаимодействующим узлам иметь собственную степень свободного перемещения, не влияющего на перемещение взаимодействующих узлов.

Это способствует каждому узлу корректировать свое перемещение и избегать перекосов, зависаний, толчков и выбрации.

Предложенное техническое решение было выполнено в рамках научно-исследовательской работы «Разработка проектно-конструкторской документации и технологии электрошлаковой выплавки полых и сплошных слитков ответственного назначения».

При этом в лабораторных условиях были проверены на работоспособность и взаимодействие между собой: подвешенный винт, несущая и опорная части тележек и привода перемещения по винту. Получены положительные результаты.

В настоящий момент по данным лабораторных испытаний подготавливаются технические требования на проектирование электрошлаковой печи для выплавки полых и сплошных слитков массой до 20 т на одной колонне и 40 т на двух колоннах при их одновременной работе в один кристаллизатор.

Как уже было отмечено, электрошлаковая печь обеспечивает плавное движение тележек без подергиваний и вибрации, плавное ускорение и замедление, что позволяет осуществлять регулирование процесса выплавки и соблюдение технологических режимов при соответствии строгим требованиям к электрошлаковым печам для выплавления слитков ответственного назначения.

Электрошлаковая печь, включающая две вертикальные колонны, на каждой из которых размещены тележка для перемещения расходуемого электрода и тележка для перемещения кристаллизатора с приводами их перемещения, отличающаяся тем, что каждая из колонн снабжена винтом, подвешенным в верхней ее части, тележки размещены с возможностью перемещения по упомянутому винту и выполнены из опорной и несущей частей, соединенных между собой шарнирно, а несущая часть каждой тележки соединена с приводом перемещения шарнирно-рычажной подвеской, причем расходуемый электрод размещен на верхней несущей части тележки, а кристаллизатор - на нижней несущей части тележки.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к специальной металлургии и может быть использовано при электрошлаковом переплаве высоколегированных сталей, имеющих температуру плавления меньше температуры плавления флюса.

Изобретение относится к производству электрошлакового металла и может быть использовано для получения электрошлакового металла, электрошлаковой сварки металла, электрошлаковой наплавки.

Изобретение относится к металлургии, а именно к электрошлаковой металлургии, и может быть использовано в производстве особо чистых металлов и изделий из них. .

Изобретение относится к области черной и цветной металлургии, в частности к электропечам с погруженными в шлаковый расплав электродами. .

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в литейном производстве при плавке железоуглеродистых сплавов. .

Изобретение относится к металлургии, точнее к установкам для электрошлакового переплава электродов и некомпактной шихты в охлаждаемый кристаллизатор. .

Изобретение относится к области электротермии, а именно к конструкции электродов расходуемого типа, электрододержателей, механизмам перемещения электродов, устройствам токоподвода к электродам, устройствам уплотнения электродов, механизмам наращивания электродов.

Изобретение относится к области электрошлакового переплава металла, в частности к установкам получения непрерывным электрошлаковым методом крупногабаритных изделий.

Изобретение относится к электрометаллургии. .

Изобретение относится к области электрошлакового переплава, в частности к конструкциям печей электрошлакового переплава

Изобретение относится к специальной электрометаллургии и может быть использовано при выплавке крупных полых заготовок с толщиной стенки больше 100 мм

Изобретение относится к электрометаллургии и может быть использовано для электрошлаковой выплавки крупных полых слитков с толщиной стенки более 300 мм и сплошных слитков с диаметром больше 300 мм

Изобретение относится к производству электрошлакового металла и может быть использовано для электрошлаковой сварки металла, электрошлаковой наплавки

Изобретение относится к области черной и цветной металлургии, в частности к печам электрошлакового переплава металлосодержащих отходов с применением нерасходуемых электродов

Изобретение относится к области спецэлектрометаллургии и может быть использовано при конструировании электрошлаковой печи для выплавки слитков

Изобретение относится к электрометаллургии и может быть использовано при электрошлаковом переплаве расходуемого электрода для выплавления слитка. Датчики уровня шлаковой ванны размещают в стенке кристаллизатора, а переплав осуществляют с использованием дополнительного источника питания и двух затравок для обогрева периферийной зоны шлаковой ванны, размещенных горизонтально напротив друг друга в стенке кристаллизатора вблизи торцов расходуемых электродов, при этом дополнительный источник питания включают параллельно относительно упомянутого источника питания с образованием двух независимых электрических контуров, каждый из которых включает один из расходуемых электродов, шлаковую ванну, размещенные в поддоне затравки и затравки для обогрева периферийной зоны шлаковой ванны, причем в период приплавления размещенных в поддоне затравок к нижней части выплавляемого слитка отключают электрический контур между шлаковой ванной и затравками для обогрева периферийной зоны шлаковой ванны, а при получении сигнала от датчиков уровня шлаковой ванны о наличии разбаланса в скоростях плавления расходуемых электродов увеличивают скорость плавления электрода с меньшим заглублением в шлаковую ванну при одновременном уменьшении скорости плавления электрода с большим заглублением до устранения разбаланса. Изобретение позволяет быстро устранить разбаланс при переплаве расходуемых электродов, улучшить качество выплавляемого металла. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области металлургии, а конкретнее, к печам электрошлаковой выплавки стали для получения полых слитков. Печь выполнена с возможностью непрерывного измерения по ходу переплава расходуемых металлических электродов температуры шлака и металла в кристаллизаторе, концентрации кислорода и углерода в металле и контроля положения уровня границы раздела шлак-металл, и снабжена системой контроля уровня заглубления торцов упомянутых электродов в шлакометаллический расплав в кристаллизаторе, связанной с компьютерной системой с интерфейсом, обеспечивающей управление процессом переплава электродов в печи с учетом упомянутых измеренных данных, при этом расходуемые металлические электроды выполнены с возможностью вращения вокруг своей оси и с осевыми отверстиями по всей длине, посредством которых соединены с патрубками устройства для подачи раскислителей и шлакообразующих сыпучих материалов в зону переплава торцов упомянутых электродов. Изобретение позволяет осуществлять электрошлаковую выплавку стали для получения качественных полых слитков с подачей через осевые отверстия полых электродов добавочного флюса и других сыпучих материалов, что позволяет поддерживать оптимальный состав жидкого шлака по ходу кристаллизации полого слитка, а использование датчика температуры и датчика с электрохимическим элементом позволяет по ходу процесса контролировать температуру и окисленность металла для повышения качества полых слитков. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх