Электрическая плавильная печь

 

(!!1 Л5614

ОП ИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Coi! от!!!ст!!несо!!х г сспgолок (61) Дополни!ельное к авт. свид-ву (22) Заявлено 10.05.76 (21) 2357925/02 с присоединением заявки X (23) Приоритет (43) Опубликовано 28.02,78. Бюллетень М 8 (45) Дата опубликования описания 20.03.78 (51) М. Кл.- "F 27В 14/04

С 21С 5/56

Государствен!!ыЙ комитет

Сонета И!!!!истроо С!;СР йо делом изог!роте!!!!Й (53) УДК 621.365.22 (088,8) И отзр;!той

I (72) Авторы изобретения

П. А. Засецкий, В, Н. Каринскнй, С. И. Качалов, В. И. Куцын, Е. И. Морозов, В. H. Милов и Ю. A. Окмянский (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПЛАВИЛЬИАЯ ПЕЧЬ

Изобретение относится к области специальной электрометаллургии, в частности к технике плавки и литья сплавов на основе железа, никеля, титана.

Известны установки для плавки в металлическом охлаждаемом тигле с помощью электродуговых нагревателей (1).

Недостаток заключается в том, что на подобных установках слив металла из тигля должен производиться быстро, в течение не более 30 — 60 сек, чтобы предотвратить застывание металла на сливном носке и в самом тигле, получение заметного перегрева слинаемого расплава над температурой плавления невозможно, Это не позволяет получать достаточно плотные отливки.

Указанные недостатки устранены в печах, снабженных устройствами для подогрева металла на сливном носке и в самом тигле во время слива.

Известная электрическая плавильная печь включает герметичную камеру, в которой установлен металлический охлаждаемый тигель со сл!;нньп! носком из электропроводного материала. Над тиглем расположен расходуемый электрод, являющийся одновременно нагревателем и источником поступления металла в тигель. Кроме того, над тиглем и сливным носком установлены нерасходуемые электроды, служащие для подогрева металла в тигле и на сливном носке во время слива металла н кристаллпзатор (2).

Однако в известной электрической плавильной печи затруднена точная регулировка скорости литья наклоном тигля, особенно прн медленном литье, вниду значительной ннсрцнн ванны расплава. Кроме того, шлак вместе с металлом неизбежно будет сливаться в кристаллизатор. Все это ограничивает воз1О можности получения качественных отливок.

Целью изобретения является разработка конструкции печи, обеспечивающей повышение качества отливок за счет достижения точной регулировки скорости литья и умснь15 щения возможности попадания шлака в огливку.

Это достигается тем, что в известной электрической плавильной печи под слив носком тигля установлен подковообразный элск?О тромагнит постоянного тока, полюса которого обхватывают канал сливного носка с боковых сторон для создания в расплане, н !ходящемс я а сл I í!!о. !iо - .се !! вы Liiс его, . iо!!еio l! iо— го магнитного поля. Электромагнит снабжен

25 механизмом для его перемещения в вертикальной плоскости для расширения пределов регулирования скорости литья за счет изменении распределения магнитного поля в расплаве и над ним. В качестве электродуговы., ЗО нагревателей могут использоваться электро595614 дуговые вакуумные нагревательные устройства с полым горячим катодом, известные как электронно-плазменные нагреватели.

На фиг, 1 изображена предлагаемая электрическая, плавильная печь, вертикальный разрез; на фиг. 2 — разрез А — А на фиг. 1.

Печь содержит герметичную камеру 1 с контролируемой атмосферой, в которой на поворотной оси 2 установлен металлический водоохлаждаемый тигель 3, выполненный, например, из меди. Тигель соединен с механизмом 4 наклона. Сливной носок 5 вместе с тиглем 3 выполнен металлическим водоохлаждасмым, но может быть изготовлен отдельно из другого электропроводного материала, например графита.

Под сливным носком 5 установлен подковообразный электромагнит 6 постоянного тока, причем его полюса обхватывают канал сливного носка 5 с боковых сторон. Электромагнит б соединен с мехаш:змом 7 для его вертикального перемещения.

Пад тиглем расположен электродуговой нагреватель 8, а над сливным носком, между электромагнитом 6 и центром тигля 3, — электродуговой нагреватель 9.

Па дне камеры 1, под сливным носком 5, установлен кристаллизатор 10, 11ечь работает следующим образом.

Шихту, которая при необходимости может включать и шлакообразующие элементы, загружают в тигель 3. Печь герметизируют и вакуумируют. Включают электродуговыс нагреватели 8 и 9. При этом дуга нагревателя 9 под действием магнитного поля, создаваемого током дуги нагревателя 8, смещается к центру тигля 3 в положение I, в результате чего тепло дуги нагревателя 9 расходуется на плавление шихты. По мере образования расплава на стенках тигля 3 образуется гарниссаж 11, а на поверхности расплава появляется слой шлака 12.

После полного расплавления и рафинирования металла включают электромагнит 6, магнитное поле которого, взаимодействуя с электрическим током, проходящим через дугу нагревателя 9 и слой расплава под ней, вызывает отклонение дуги на сливной носок в положение II и, кроме того, появление в расьлаве, находящемся па сливпом носке 5, объемных электромагнитных сил, направленных вдоль оси сливного носка 5 и заставлягощих металл двигаться по нему вверх.

Таким образом, одновременно достигается подогрев расплава на сливном носке 5 и его перемещение по каналу носка 5. Изменяя силу тока, протекающсго через электромагнит 6, регулируют скорость литья, При этом тигель

3 по мере необходимости можно поворачивать

c noivIoIIlbIo механизма 4 HBKJIQHB, Ho таким образом, чтобы сливной носок 5 оставался

4О

60 расположенным под уклоном вверх, благодаря чему металлический расплав перемещается под действием электромагнитных сил вверх по сливному носку, в то время как значительно менее элсктропроводный шлак 12 остается в тигле 3.

Перераспределял индукцию магнитного поля в зоне дуги и в зоне движения расплава путем вертикального псремещения электромагнита б с помощью механизма 7, мо;кно изменять направление горения дуги, добиваясь необходимого сочетания скорости литья и степени перегрева расплава. Из тигля 3 металл сливается в кристаллизатор 10.

В предлагаемой электрической плавильной печи за счет точного регулирования скорости литья расширяются возможности улучшения структуры отливок, становится возможной, например, отливка достаточно плотных слитков из титановых сплавов, исключая тем самым необходимость принятого в подобных случаях повторного вакуумного дугового переплава; исключается появление брака, вызванного попаданием шлака в отливку; появляется возможность проводить обработку металла флюсами в результате чего, в частности, содержание кислорода в никелевых жаропрочных сплавах снижается в 2 3 раза.

Формула изобретения

1. Электрическая плавильная печь, включающая герметичную камеру, металлический охлаждаемый тигель со сливпым носком из электропроводного материала, электродуговые нагреватели, установленные над тиглем и сливным носком, и кристаллизатор, о T.a ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения качества отливок за счет достижения точного регулирования скорости литья и уменьшения возмо кности попадания шлака в отливку, печь снабжена установленным под сливным носком тигля подковообразным электромагнитом постоянного тока, полюса которого охватывают канал сливного носка с боковых сторон.

2. Электрическая плавильная печь го п. 1, отличающаяся тем, что электромагнит снабжен механизмом для его перемещения в вертикальной плоскости.

3. Электрическая плавильная псчь по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве электродуговых нагревателей установлены электродуговые вакуумные нагревательные устройства с полым горячим катодом.

Источники информации, пршгятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР ¹ 212289, кл. С 21С 5/56, 1968.

2. ПатснI США ¹ 3108151, кл. 13 — 10, 1963, ;1

i77 а

Составитель С. Дзигоев

Заказ !!!!7, 1 1!зд. ¹ 258 Тио агк 78 г

1-1ПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская паб., д. 4/5

1!однисвос

Типография, пр. Сапунова, 2

Редактор M. Дмитриева Текред Л. Расторгуева Корректоры. А. Николаева

Л. Корогод