Пристрій для електрошлакового переплаву металів та сплавів

Пристрій відноситься до області спеціальної електрометалургії і може бути використаний для одержання зливків металу, у тому числі багато шарових, методом електрошлакового переплаву витратних електродів. Відомі пристрої [1] для електрошлакового переплаву (далі-пристрої), що містять кліщові затиски, затиснення витратного електроду в яких здійснюється через систему важелів вагою контргрузу чи зусиллям пружини. Розкриття кліщів і вивільнення електрода здійснюється пневмоциліндром, гвинтовим механізмом, чи гідроциліндром. Недоліком механізмів цього типу є те, що для приводу затискних важелів при затисненні і вивільненні витратних електродів застосовуються два окремих механізми, що ускладнює конструкцію й економічно недоцільно. Відомий пристрій для електрошлакової виплавки багатошарових зливків [2], у якому невитратні електроди, що служать для розігріву шар у шлаку з метою забезпечення плаского фронту кристалізації металу і збільшення виходу придатного, мають різні діаметри в залежності від місця розташування і розташовані по площі дзеркала шлакової ванни з таким розрахунком, щоб максимально забезпечити досягнення зазначеної вище мети. Недоліком зазначеного пристрою є те, що електроди закріплені нерухомо на поворотній рамі і не можуть бути відрегульовані по відстанях між ними, що обмежує застосування пристрою тільки одним типорозміром одержуваного зливка. Відомі пристрої [3,4], у яких при закінченні витратних електродів автоматично вступають у роботу (опускаються в шлакову ванну) невитратні електроди. Недоліками вказаних пристроїв є недостатнє заповнення площі дзеркала шлакової ванни невитратними електродами, відсутність регулювання відстаней між ними, неможливість використання невитратних електродів у період заміни витратних електродів у процесі виплавки великих одношарових чи багатошарових зливків, що не дозволяє досягти досить рівномірного обігріву шлакової ванни. За прототип прийнято пристрій [5], що містить нерухому колону, каретку з механізмом затиску витратних і невитратних електродів, кристалізатор і піддон на рухливому візку, у якому після закінчення витратного електроду недогарок останнього автоматично піднімається, а на його місце опускається невитратний електрод (електроди). Крім цього роблять зворотно-поступальні переміщення кристалізатора відносно невитратного електрода, домагаючись більш рівномірного обігріву шлакової ванни. Недоліком даного відомого пристрою є те, що в ньому не передбачене регулювання відстаней між невитратними електродами, а це не дозволяє досягти досить рівномірного обігріву шлакової ванни. В основу винаходу поставлена задача створення пристрою з розширеними технологічними можливостями при електрошлаковій виплавці гомогенних і гетерогенних безприбуткових зливків з мінімальними перехідними зонами між шарами і розширеним діапазоном типорозмірів одержуваних зливків, у тому числі крупнотонажних, шляхом зміни витратних електродів у процесі плавки. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому пристрої для електрошлакового переплаву, що містить нерухому колону, каретку з механізмом затиску витратних і невитратних електродів, кристалізатор і піддон на рухливому візку, відповідно до винаходу, він додатково містить нижню каретку з поворотним механізмом на якому встановлені невитратні електроди, а також струмонесучі шини і з'єднувачі водоохолоджуваних кабелів з муфтами повороту. Струмонесучі шини виконані шарнірними, при чому шарніри в осьовому напрямку підпружинені, а силове замикання пружин здійснюється через упорний кульковий підшипник. З'єднувачі водоохолоджуваних кабелів і муфти, через які підводиться вода, встановлені нерухомо, але мають рухоме з'єднання з отворами, які проходять уздовж осі вала механізму повороту невитратних електродів з розподілом охолодженої води по електродам. Підведення і відвід охолоджуваної води до невитратних електродів здійснюється через отвори пересувних кронштейнів і їх фланці, відрізки гнучких напірних рукавів, з'єднаних між собою П-подібними трубчастими вставками і фланці невитратних електродів. Фланці пересувних кронштейнів і фланці невитратних електродів притиснуті до відповідних стикувальних поверхонь і обрамлені по периферії регулювальних замкнути х пазів ущільненнями з пружного матеріалу, а розташування отворів пересувних кронштейнів погоджено з регулювальними замкнутими пазами. Крім того, на вихідному валу мотор-редуктора механізму кліщового затиску витратних електродів закріплений самогальмуючий двосторонній затискуючий гвинт із двома гайками, лівою і правою, котрі шарнірне з'єднані з важелями механізму кліщового затиску. Запропонований пристрій для електрошлакового переплаву має наступну совокупність відмітних ознак. Застосування нижньої каретки з поворотним механізмом на якому встановлені невитратні електроди з можливістю повороту їх у неробочу позицію і назад в процесі плавки і регулювання відстані між зазначеними електродами в двох координатах у горизонтальній площині уздовж відповідних регулювальних замкнутих пазів. Виконання струмонесучих шин шарнірними дозволяє повертати блок невитратних електродів з досить високою швидкістю, щоб забезпечити мінімальну паузу в процесі переплаву при заміні виду електродів. Те ж відноситься і до системи подачі і відводу води, де розв'язка приєднання здійснюється муфтами повороту і з'єднувачами вихолоджуваних кабелів, а вода безупинно подається і відводиться через вал поворотного механізму. Таким чином, точки підключення води й електроживлення залишаються нерухомими при поворотах блоку невитратних електродів. Ме ханізм кліщового затиску витратних електродів, утримує їх у затиснутому положенні і після вимикання електродвигуна за рахунок самогальмування в парі гвинт-гайка. Фіг. 1. Позиція пристрою при обігріві залитого в кристалізатор шлаку. Фіг. 2. Позиція пристрою при робочому ході переплаву ви тратних електродів. Фіг. 3. Ме ханізм повороту невитратних електродів у робочій позиції. Фіг. 4. Ме ханізм затиску витратних електродів із затиснутим електродом. Фіг. 5. Вид зверху на механізм повороту невитратних електродів з розрізами. Для виконання зазначеної технічної задачі пропонується пристрій, що містить нерухому колону 1, верхню каретку 2 із кліщовим затиском З витратних електродів 4, нижню каретку 5, кристалізатор 6, піддон 7 на пересувному візку 8, механізм 9 повороту блоку невитратних електродів 10. Невитратні електроди 10 установлені на поворотному механізмі 9 нижньої каретки 5 з можливістю повороту їх у неробочу позицію і назад у процесі плавки, регулювання відстані між зазначеними електродами в двох координатах у горизонтальній площині при настроюванні, а також підбору їхньої кількості і розмірів. Для підведення робочого струму і охолодженої води до невитратних електродів існують з'єднувачі 11 і муфти 12, а розподіл струму і води здійснюється через вал 13 механізму повороту електродів. Робочий струм також підводиться і по струмонесучим шинам 14, з шарнірами 15, пружинами 16 і підшипником 17. Далі підвід води здійснюється через фланці 18 , пересувних кронштейнів 19, відрізки гнучких напірних рукавів 23 з П-подібними трубчастими вставками 24 і фланці 20 невитратних електродів. Фланці 18 і 20 обрамлені по периферії регулювальних замкнутих пазів 21 ущільненнями 22. На вихідному валу 25 мотор-редуктора 26 механізму кліщового затиску 3, співосно закріплений самогальмуючий двосторонній затискуючий гвинт 27 із гайками 28 і 29. Ме ханізм кліщового затиску 3 включає важелі 30 і 31. Пристрій працює таким чином. Підготовлений шлак заливають в кристалізатор 6 і електрострумом через струмонесучі шини 14 і невитратні електроди 10 його підігрівають. При досягненні робочої температури 1700-1800°С, невитратні електроди 10 підіймають і механізмом повороту 9 їх відводять в неробочу позицію, а в кристалізатор 6 опускаються витратні електроди 4 і проходить робочий хід їх переплаву. Після закінчення переплаву витратних електродів 4 вони піднімаються з допомогою верхньої каретки 2, а в кристалізатор 6 вводяться, с допомогою поворотного механізму 9, невитратні (вугільні) електроди 10 для виводу усадкової раковини в верхній частині зливку. Таким чином зливок не має усадкових дефектів і має максимальний вихід годного металу. У випадку, коли вага зливку недостатня, є можливість під час підігріву шлакової ванни невитратними електродами 10 установити нові витратні електроди 4 на верхню каретку 2. Потім виводять з кристалізатору 6 невитратні електроди 10, а вводять витратні 4. При цьому вага зливка, після закінчення переплаву, відповідно збільшується на вагу витратних електродів. Цей процес може повторюватись до нового заповнення кристалізатору 6. Технічний результат визначається тим, що реалізація ознак, зазначених вище, дозволяє одержувати безприбуткові зливки досить великого діапазону типорозмірів, у тому числі крупнотонажні гомогенні і гетерогенні з мінімальними перехідними зонами між шарами. На підприємстві ДП НВКГ "Зоря" - "Машпроект" в теперішній час розробляється технічний проект 2-х пристроїв для електрошлакового переплаву з урахуванням розмірів витратних електродів. Джерела інформації, використані при складанні заявки: 1. "Електрошлакові печі", під ред. акад. Б.Є.Патона й акад. АН УРСР Б.І.Медовара, Київ, "Наукова думка", 1976, с.414. 2. Авторське свідоцтво № 530528, КЛ.С21С 5/56, приор, від 23.05.75. 3. Авторське свідоцтво № 601959, КЛ.С21С 5/56, приор, від 24.05.76. 4. Авторське свідоцтво № 708712, КЛ.С21С 5/56, приор. Від 02.06.78. 5. Авторське свідоцтво № 630927, КЛ.С21С 5/56, приор, від 21.02.77 (прототип).