УСТАНОВКА ЭЛЕКТРОШЛАКОВОГО ПЕРЕПЛАВА И ЛИТЬЯ МЕТАЛЛА

Полезная модель относится к специальной электрометаллургии, в частности установкам электрошлакового переплава и литья металла.
Известна "Установка для выплавки и заливки шлака" по описанию изобретения к а.с. СССР №669752, класс МПК С22В 9/187, опубликовано 23.11.1991 г. в Бюл. №43 (1).
Данная установка содержит корпус, колонну, на которой установлен электрододержатель с нерасходуемым электродом, тигель-ковш с донным токоподводом для выплавки шлака и желоб для заливки шлака в кристаллизатор. При этом установка снабжена шаровой опорой донного токоподвода, установленной под крышкой в полости стакана корпуса, а донный токоподвод выполнен в виде отдельной горизонтально расположенной пластины, закрепленной на шаровой опоре.
Вместе с тем, данная установка имеет недостаток, заключающийся в том, что на горизонтально расположенную токоподводящую пластину, как правило, попадают брызги жидкого шлака и металла и застывают там, а также и мелкий мусор, которые остаются на горизонтальной поверхности токоподводящей пластины и нарушают надежный контакт токоподводящей пластины с донным нерасходуемым электродом, в результате чего резко возрастают энергопотери и перегревается токоподводящая пластина.
Кроме этого, плавильное пространство плавильной емкости со временем в процессе эксплуатации приобретает несколько шарообразную форму (фиг.1) за счет интенсивного размывания футеровки жидким шлаком и металлом от высоких температур в процессе электрошлакового переплава и литья металла. А при повороте плавильной емкости при разливке металла весь жидкий металл из тигля, имеющего внутри шарообразную форму не выливается полностью и поэтому его остаток непременно застывает внутри тигля и остывая быстро окисляется и превращается в окалину. А удаление остатка застывшего металла является очень трудоемким процессом.
Кроме этого в известных установках электрошлакового переплава и литья металла, очень слабым узлом является место крепления токоподводяшей пластины к подовому нерасходуемому электроду, а конкретно болт крепления очень быстро и часто перегорает от высоких температур, возникавших в подовых нерасходуемых электродах, особенно в неохлаждаемых.
Поэтому ресурс надежной работы установки во многом зависит также и от надежной работы данного узла крепления болта.
Целью при разработке предлагаемой полезной модели является создание более совершенной конструкции установки электрошлакового переплава и литья металла, в которой будут устранены недостатки известной вышеназванной установки.
Указанная цель и технический результат реализуются следующим образом.
Предлагаемая установка, как и известные установки содержит: кантователь плавильной емкости с установленной на нем плавильной емкостью; колонну, на которой установлен электрододержатель с расходуемым электродом; укрепленный в донной части плавильной емкости водоохлаждаемый нерасходуемый электрод и донный токоподвод с горизонтально расположенной токоподводящей пластиной.
Но в отличие от известной установки - предлагаемая установка дополнительно содержит: укрепленный на прилегающей к стойкам кантователя наружной поверхности плавильной емкости по меньшей мере водоохлаждаемый охладитель, на котором укреплена вертикально установленная токоподводящая пластина, которая посредством горизонтально укрепленной снизу частью токоподводящей пластины прикреплена к подовому нерасходуемому электроду.
При этом в рабочем положении плавильной емкости вертикально установленная на охладителе токоподводящая пластина находится в плотном и надежном контакте с другой вертикально установленной и, присоединенной к силовому электрокабелю, токоподводяшей пластиной, укрепленной на несущей металлической пластине, которая, в свою очередь, установлена шарнирно на двух горизонтально установленных осях соответственно в опорных втулках на двух стойках кантователя плавильной емкости с возможностью поворота на этих осях на определенный угол относительно вертикальной плоскости и контактной поверхности вертикально установленной на охладителе плавильной емкости токоподводяшей пластины.
Кроме этого в предлагаемой установке в охлаждаемой полости подового водоохлаждаемого нерасходуемого электрода выполнено герметично сквозное отверстие, предназначенное для установки через него крепежного болта, скрепляющего токоподводяшую пластину с подовым нерасходуемым электродом.
В качестве близкого аналога предлагаемой установке можно принять "Установку для выплавки и заливки шлака" по источнику патентной информации (1).
Перечень фигур на чертежах.
На фиг.1 изображена предлагаемая установка электрошлакового переплава и литья металла, вид сбоку в разрезе.
На фиг.2 - то же, вид по А фиг.1 с частичным вырывом плавильной емкости снизу.
На фиг.3 - то же, вид по В-В фиг.1.
На фиг.4 - то же, вид сбоку с наклоненной плавильной емкостью перед началом разливки жидкого металла.
Предлагаемая установка электрошлакового переплава и литья металла содержит следующие агрегаты, узлы и детали.
На кантователь 1 плавильной емкости установлена плавильная емкость 2 (кантователь защищен патентом РФ №60698 на полезную модель, опубликовано 27.01.2007 г. в Бюл. №3). При этом данный кантователь неподвижно установлен на фундаментном основании и позволяет поворачивать плавильную емкость 2 при разливке металла до 120° относительно ее рабочего вертикального положения и полностью без остатка выливать жидкий металл из емкости 2 (фиг.1, 2, 3).
В донной части плавильной емкости 2 в огнеупорной массе 3 неподвижно установлен подовый водоохлаждаемый нерасходуемый электрод 4 (защищен патентом РФ №58838 на полезную модель, опубликовано 27.11.2006 г. в Бюл. №33).
В нижней части электрода 5 выполнено герметично сквозное отверстие, в которое установлен крепежный болт 5 с шайбой и гайкой, который неподвижно скрепляет с подовым электродом 4 горизонтально расположенную пластину 6, являющуюся составной (приваренной) частью вертикально установленной токоподводящей пластиной 7. Пластины 6 и 7 выполнены, например, из меди и скреплены сваркой в форме буквы Г.
Токоподводящая пластина 7 укреплена с двух сторон посредством крепежных скобок 8 на водоохлаждаемом охладителе 9, который укреплен
на прилегающей к стойкам кантователя 1 наружной поверхности плавильной емкости 2 (фиг.1, 3, 4). В охладителе 9 может использоваться и другой хладоагент нежели вода.
На двух стойках кантователя 1 прикреплены две опорные втулки 10 с фланцами, в которых на двух горизонтально установленных осях 11 прикреплена (приварена) вертикально расположенная металлическая несущая пластина 12, на которой прикреплена токоподводящая пластина 13 и к ней присоединяется силовой электрокабель (на чертеже не показан, фиг.1, 2, 3, 4).
На колонне с электрододержателем укреплен расходуемый электрод 14 (на чертежах колонна не показана).
Предлагаемая установка электрошлакового переплава и литья металла работает следующим образом.
При сборке установки и ее регулировке и отладке охладитель 9 вместе с укрепленной на нем токоподводящей пластиной 7, устанавливают сначала вплотную без зазора к токоподводяшей пластине 13 и лишь после этого охладитель 9 фиксируют и закрепляют неподвижно на наружной поверхности плавильной емкости 2.
После этого горизонтально расположенную пластину 6 - единую с токоподводяшей пластиной 7 с помощью крепежного болта 5 закрепляют на подовом водоохлаждаемом нерасходуемом электроде 4.
Таким образом, обеспечивают надежный и плотный электрический контакт между токоподводящими вертикально расположенными токоподводящими пластинами 13 и 7 и соответственно обеспечивается надежный и стабильный процесс электрошлакового переплава металла.
А в процессе плавки металла и по мере наполнения плавильной емкости 2 жидким металлом при переплавке расходуемого электрода 14 общая масса плавильной емкости 2 значительно увеличивается и контакт между токоподводящими пластинами 13 и 7 становится еще более плотным и надежным.
В процессе плавки металла водоохлаждаемый охладитель 9 обеспечивает стабильное отведение (отбор) тепла от наружной поверхности плавильной емкости 2 и заметное снижение температуры огнеупорной массы в передней нижней ее части и это позволяет противостоять излишнему размыванию футеровки и образованию в передней нижней части плавильной емкости полости, в которой может оставаться часть жидкого металла при разливке, а затем застывать.
Охладитель 9, находящийся в постоянном контакте и с
токоподводящей пластиной 7 во время процесса плавки металла также отводит часть тепла от пластины 7, выделяющегося в зоне контакта на поверхностях токоподводящих пластин 7 и 13.
А крепежный болт 5, находясь в герметичном сквозном отверстии в полости водоохлаждаемого подового нерасходуемого электрода 4 не перегревается свыше 60°С и ресурс его прочности и надежности многократно и существенно возрастает.
Опытный образец предлагаемой установки электрошлакового переплава и литья металла изготовлен и опробован с положительными результатами в октябре 2006 года в г.Омске.
По сравнению с известными установками предлагаемая установка имеет следующие преимущества и положительные качества:
1. вертикальное расположение токоподводящей пластины 7 и соответственно вертикальное расположение поверхности контакта токоподводящей пластины 13 исключает попадание на эти контактные поверхности частиц жидкого шлака и металла, что обеспечивает надежный их контакт и следовательно стабильный процесс плавки на данной установке;
2. при опускании плавильной емкости после разливки металла в рабочее вертикальное положение происходит небольшое скользящее движение контактной поверхности токоподводящей пластины 7 по поверхности токоподводящей пластины 13 и тем самым очищаются контактные поверхности пластин 13 и 7 от возможно попавшей на эти поверхности пыли;
3. водоохлаждаемый охладитель 9 заметно снижает температуру огнеупорной массы в полости плавильной емкости 2, а также контактные поверхности токоподводящих пластин 7 и 13;
4. расположение крепежного болта 5 в водоохлаждаемой герметичной полости подового нерасходуемого электрода 4 существенно снижает температуру болта, тем самым предотвращается преждевременное разрушение болта от перегрева, следовательно возрастает ресурс работы болта и соответственно надежность стабильной работы всей установки.
Литература:
1. "Установка для выплавки и заливки шлака" по описанию изобретения к а.с. СССР №669752, класс МПК С22В 9/187, опубликовано 23.11.1991 г. в Бюл. №43.