DE3544119A1

DE3544119A1 - Plasma arc device for melting metal

Info

Publication number: DE3544119A1
Application number: DE19853544119
Authority: DE
Inventors: Boris Evgenievic Paton; Jurij Vadimovic Latas; Ivan Vasilievic Seiko; Georgij Michailovic Grigorenko; Vladimir Nikiforovic Zuchin; Lev Konstantinovic Kosyrev; Petr Vasilievic Gubin; Nikolai Vasilievic Reida; Vadim Sergeevic Taliantsev; Michail Markovic Kijuev; Vladimir Ivanovic Kolesnicenko; Anatolij Aleksandrov Kovalenko; Moris Vladimirovic Malcenkov
Original assignee: Institut Elektrosvarki Imeni E O Patona Akademii Nauk Ukrainskoi Ssr
Current assignee: Institut Elektrosvarki Imeni E O Patona Akademii Nauk Ukrainskoi Ssr
Priority date: 1985-12-13
Filing date: 1985-12-13
Publication date: 1987-06-19
Also published as: DE3544119C2

Abstract

The plasma arc device for melting metal contains a hollow rod (1) on whose lower end a cross member (2) is mounted which has light plasmatrons (3) arranged symmetrically thereon, the upper part of the arc plasmatrons (3) being connected to the supplies (31, 19 and 20) for feeding in the plasma-forming gas, the electrical energy and for the cooling water inlet and outlet, and being insulated from the melting space by a common jacket (6) which is mounted on the cross member (2). The invention can be used for intensifying the melting process in vacuum-induction furnaces. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Elektrometallurgie und betrifft insbesondere Plasmalichtbogeneinrichtungen zum Schmelzen von Metall.The present invention relates to electrometallurgy and particularly relates to plasma arc devices for melting metal.

Die Erfindung kann für die Intensivierung des Schmelzvorganges in Vakuuminduktionsöfen angewendet werden.The invention can be used to intensify the melting process can be used in vacuum induction furnaces.

In der Elektrometallurgie finden mit Gleich- und Wechselstrom betriebene Plasmalichtbogenwärmequellen (Plasmatrone) immer mehr Anwendung. Von besonderem Interesse ist die Plasmastrahlerwärmung für die Intensivierung des Schmelzvorganges in kontinuierlichen Vakuuminduktionsöfen. Derartige Öfen sind mit mehreren Schleuseneinrichtungen ausgerüstet, über die die Beschickung eines Tiegels mit dem Einsatz, das Einbringen von Kokillen in die Schmelzkammer und deren Heraushohlen während einer langen Zeit, die durch die Tiegelstandzeit bedingt ist, erfolgen können, ohne daß die Schmelzkammer belüftet werden muß.In electrometallurgy find with equals and AC powered plasma arc heat sources (Plasma cartridge) more and more application. Of particular Interest is the plasma heater for the intensification of the melting process in continuous vacuum induction furnaces. Such furnaces are equipped with several lock devices equipped, through which the feeding of a crucible with the use of introducing molds into the melting chamber and hollowing them out for a long time, the due to the crucible service life, without venting the melting chamber got to.

Die Verwendung der Plasmastrahlerwärmung gestattet es in diesem Fall, die besonders langsam verlaufende Stufe des Schmelzvorganges (das Schmelzen) zu beschleunigen. Durch die Einführung von reduzierenden oder oxydierenden Gasen in das plasmabildende Gas kann der Schmelzprozeß mit der Raffination der Schmelze oder mit deren Oxydation vereinigt werden. Mit der anschließenden Induktionserhitzung der Schmelze unter gleichzeitiger Entgasung wird dieses Schema der Qualitätsmetallherstellung für ein in technologischer und wirtschaftlicher Hinsicht besonders vollkommenes Verfahren gehalten.The use of plasma radiation heating allows this in this case, the particularly slow stage of the To accelerate the melting process (the melting). Through the Introducing reducing or oxidizing gases into the Plasma-forming gas can be the melting process with refining the melt or be combined with their oxidation. With the subsequent induction heating of the melt below Simultaneous degassing becomes this scheme of quality metal manufacturing for one in technological and economically particularly perfect process held.

Bekannt ist ein Plasmainduktionsofen (G. N. Okorokov, Al. G. Schalimov, V. M. Antipov, N. A. Tulin. "Herstellung von Stahl und Legierungen in Vakuuminduktionsöfen". M., "Metallurgÿa", 1972, S. 143, Abb. 85).A plasma induction furnace is known (G. N. Okorokov, Al. G. Schalimov, V.M. Antipov, N.A. Tulin. "Manufacture of steel and alloys in vacuum induction furnaces ". M.," Metallurgÿa ", 1972, p. 143, fig. 85).

Der Ofen enthält ein Gleichstromplasmatron, das auf dem Ofendeckel angeordnet ist, sowie eine Bodenelektrode. Als plasmabildendes Gas dient Argon. Selbstverständlich gestattet diese Ofenkonstruktion es nicht, das Plasmatron in die Schmelzkammer, ohne daß sie belüftet wird, während einer beliebigen Schmelzperiode einzuführen. Außerdem bringt die Verwendung von mehreren Gleichstromplasmatronen eine magnetische Zusammenwirkung der Plasmalichtbögen mit sich und der Wirkungsgrad wird geringer.The furnace contains a DC plasmatron that is on the furnace cover is arranged, and a bottom electrode. Argon serves as the plasma-forming gas. Of course this furnace construction does not allow the plasmatron in the melting chamber without venting it will introduce during any melting period. It also brings the use of multiple DC plasma cartridges a magnetic interaction of the Plasma arcs with themselves and the efficiency less.

Im Unterschied zu den Gleichstromplasmatronen gestattet es die Verwendung von Wechselstromplasmatronen, die Plasmatronspeisequellen zu vereinfachen und deren Preis zu verringern, die magnetische Zusammenwirkung von Plasmalichtbögen beim Betrieb mehrerer Plasmatrone herabzusetzen und in einigen Fällen auf die Bodenelektrode zu verzichten.In contrast to the direct current plasma cartridges it allows the use of AC plasma cartridges, the plasmatron food sources to simplify and reduce their price, the magnetic interaction of plasma arcs lower when operating several plasma cartridges and in to dispense with the bottom electrode in some cases.

Bekannt ist ein Plasmalichtbogenofen mit Dreiphasenschaltung der Plasmabrenner (US-PS 31 47 329).A plasma arc furnace is known with Three-phase circuit of the plasma torch (US-PS 31 47 329).

Dieser Ofen enthält einen Mantel und symmetrisch zu dessen Längsachse angeordnete Plasmabrenner, von denen jeder ein Gehäuse mit einer Düse und einem Axialkanal für die Zuführung der plasmabildenden Gases sowie eine in diesem Kanal angeordnete Elektrode zum Anschluß an eine Dreiphasenstromquelle besitzt.This oven contains one Sheath and arranged symmetrically to its longitudinal axis Plasma torches, each of which is a housing with a nozzle and an axial channel for the supply of the plasma-forming Gases and an electrode arranged in this channel for Has connection to a three-phase power source.

Die Dreiphasenschaltung der Plasmabrenner erlaubt es, auf die Bodenelektrode zu verzichten. Eine derartige Schaltung gestattet es auch, die dem zu erhitzenden Metall zuzuführende Leistung zu vergrößern, wodruch der Wirkungsgrad erhöht wird.The three-phase circuit of the plasma torch allows to do without the bottom electrode. Such a circuit also allows the metal to be heated to increase the power to be supplied, thereby increasing the efficiency is increased.

Es sei bemerkt, daß der "Plasmabrenner", dessen Aufbau in der US-PS 31 47 329 beschrieben worden ist, im Grunde genommen ein Plasmatron ist (G. A. Farnassov, A. G. Fridman, V. N. Karinsky "Plasmaschmelzen", M., "Metallurgÿa", 1968, S. 54-55). Im weiteren wird er als "Lichtbogenplasmatron" bezeichnet.It should be noted that the "plasma torch", its construction has been described in U.S. Patent 3,147,329, basically taken is a plasmatron (G.A. Farnassov, A.G. Fridman, V. N. Karinsky "Plasma Melting", M., "Metallurgÿa", 1968, Pp. 54-55). In the following it is called "arc plasmatron" designated.

Eine derartige konstruktive Anordnung der Lichtbogenplasmatrone sowie deren Einführung in den Ofenschmelzraum sind mit Schwierigkeiten verbunden. Das ist dadurch bedingt, daß bei Notwendigkeit einer Regelung der räumlichen Stellung der Lichtbogenplasmatrone Verstellvorrichtungen für jedes Plasmatron erforderlich sind. Jedoch ist auf dem Ofendeckel praktisch kein freier Platz für die Anordnung der Verstellvorrichtungen für jedes Lichtbogenplasmatron vorhanden. Bei den in Betrieb befindlichen Industrie-Vakuuminduktionsöfen mit einem Fassungsvermögen von 1 t und mehr beträgt außerdem der Abstand von dem Vakuumverschluß des Ofens, über den die Beschickung erfolgt, bis zum Ofentiegel über 2000 mm. Das heißt, daß es bei der existierenden konstruktiven Anordnung der Plasmatrone praktisch unmöglich ist, diese über dem Ofentiegel anzuordnen.Such a structural arrangement of the arc plasma cartridge and their introduction into the furnace smelting room are difficult. This is because that if a regulation of the spatial position is necessary the arc plasma cartridge adjustment devices for each Plasmatron are required. However, is on the furnace lid practically no free space for the arrangement of the adjustment devices available for each arc plasmatron. At the industrial vacuum induction furnaces in operation with a capacity of 1 t and more the distance from the furnace vacuum seal over which loading takes place up to the furnace crucible over 2000 mm. This means that it is in the existing constructive arrangement the plasma cartridge is practically impossible to get this over to arrange the furnace crucible.

Somit gestattet die bisherige Anordnungsweise der Lichtbogenplasmatrone es nicht, diese in die Schmelzkammer des Vakuuminduktionsofens während einer beliebigen Schmelzperiode einzuführen, ohne daß die Schmelzkammer belüftet sind, wodurch das Einsatzgebiet der Lichtbogenplasmatrone wesentlich eingeengt wird.Thus, the previous arrangement of the Arc plasma cartridge does not put this in the melting chamber the vacuum induction furnace during any melting period introduce without the melting chamber are ventilated, which makes the arc plasma cartridge suitable for use is significantly restricted.

Durch die oben angeführten Schwierigkeiten wird eine weite Anwendung der Wechselstrom-Lichtbogenplasmatrone für die Intensivierung des Schmelzvorganges in Vakuuminduktionsöfen verhindert.Due to the difficulties listed above, a wide use of AC arc plasma cartridge for the intensification of the melting process in vacuum induction furnaces prevented.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Plasmalichtbogeneinrichtung mit einer derartigen Konstruktion zu schaffen, die es gestattet, Lichtbogenplasmatrone für die Intensivierung des Schmelzvorganges in Vakuuminduktionsöfen einzusetzen.The invention has for its object a plasma arc device with such a construction too create that allows arc plasma cartridge for the Intensification of the melting process in vacuum induction furnaces to use.

Diese Aufgabe wird bei einer Plasmalichtbogeneinrichtung zum Schmelzen von Metall, die Lichtbogenplasmatrone enthält, die von einer Dreiphasen- Wechselstromquelle gespeist werden und Anschlüsse für die Zuführung eines plasmabildenden Gases, von Elektronenenergie sowie für die Zu- und Abfuhr von Kühlwasser besitzen, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sie mit einer Hohlstange versehen ist, an deren unterem Ende eine Traverse mit darauf symmetrisch angeordneten Lichtbogenplasmatronen befestigt ist, deren Anzahl durch drei teilbar ist, wobei der obere Teil der Lichtbogenplasmatrone, an die die Leitungen für die Zuführung des plasmabildenden Gases, von Elektroenergie sowie für die Zu- und Abfuhr von Kühlwasser angeschlossen sind, durch einen an der Traverse befestigten gemeinsamen Mantel von dem Schmelzraum isoliert ist. This task is at a Plasma arc device for melting metal, the Arc plasma cartridge containing a three-phase AC power source and connections for the supply of a plasma-forming gas, of electron energy as well as for the supply and removal of cooling water, solved according to the invention in that it is provided with a hollow rod, at the lower end of a traverse with symmetrically arranged on it Arc plasma cartridges is attached, the number of three is divisible, the upper part of the arc plasma cartridge, to which the lines for feeding the plasma-forming gas, electrical energy and for the and discharge of cooling water are connected by a common sheath of the attached to the traverse Is isolated.

Durch die Hohlstange, an deren unterem Ende die Traverse mit den darauf symmetrisch angeordneten Lichtbogenplasmatronen befestigt ist, wird es möglich, nur eine Vorrichtung für die Verstellung und Regelung der Lage der Lichtbogenplasmatrone im Schmelzraum einzusetzen. Es genügt, im Deckel des Schmelzaggregats nur eine Öffnung auszubilden und durch diese die Stange mit einer Gruppe von Lichtbogenplasmatronen durchzulassen.Through the hollow rod, at the lower end of the crossbar with the arc plasmatron arranged symmetrically on it attached, it becomes possible to use only one device for the adjustment and regulation of the position of the arc plasma cartridge to be used in the melting chamber. It is enough in the lid of the melting unit to form only one opening and through this the rod with a group of arc plasma cartridges let through.

Zweckmäßigerweise wird die Plasmalichtbogeneinrichtung mit einer Schleusenkammer versehen, die auf der unteren Seite offen ist, den Mantel mit den Lichtbogenplasmatronen in der oberen Grenzstellung der Stange umgibt und relativ zur Stange abgedichtet ist.The plasma arc device is expediently provided with a lock chamber on the lower side is open, the coat with the arc plasmatron in surrounds the upper limit position of the rod and relative to Rod is sealed.

Eine derartige konstruktive Ausführung ermöglicht es, die Schleusenkammer der Plasmalichtbogeneinrichtung auf dem Hals des Vakuumverschlusses des Vakuuminduktionsofens anzuordnen, eine Gruppe der Lichtbogenplasmatrone in die Ofenschmelzkammer während einer beliebigen Periode des Schmelzvorgangs einzuführen, ohne daß die Schmelzkammer belüftet werden muß.Such a design enables the lock chamber of the plasma arc device on the To arrange the neck of the vacuum lock of the vacuum induction furnace, a group of the arc plasma cartridge into the furnace melting chamber during any period of the melting process introduce without the melting chamber must be ventilated.

Vorzugsweise wird an dem oberen Ende der Stange mit den Lichtbogenplasmatronen außerhalb der Schleusenkammer eine bewegliche Traverse befestigt, die in senkrechten Führungen eines im oberen Teil der Schleusenkammer angeordneten Rahmens verlagerbar ist, wobei die bewegliche Traverse zweckmäßigerweise mit einem Antrieb für eine Senkrechtverlagerung versehen ist, der auf dem oberen Teil der Schleusenkammer montiert ist, und die Stange mit den Lichtbogenplasmatronen einen Antrieb für die Umdrehung relativ zu deren Längsachse besitzt, der auf der beweglichen Traverse angeordnet ist.Preferably at the top of the rod with the Arc plasma cartridges outside the lock chamber one Movable crossbar attached in vertical guides a frame arranged in the upper part of the lock chamber is displaceable, the movable crosshead expediently with a drive for a vertical displacement is provided, which is mounted on the upper part of the lock chamber and the rod with the arc plasma cartridges a drive for the rotation relative to its longitudinal axis has, which is arranged on the movable crossbar.

Eine solche Lösung gestattet es, mit minimaler Anzahl von Antrieben die Stellung der Lichtbogenplasmatrone relativ zum Flüssigmetallspiegel mit hoher Genauigkeit zu regeln sowie die Lichtbogenplasmatrone relativ zu ihrer Längsachse zu verlagern. Dadurch werden die technologischen Möglichkeiten der erfindungsgemäßen Plasmalichtbogeneinrichtung wesentliche erweitert.Such a solution allows a minimal number of drives the position of the arc plasma cartridge relative to regulate the liquid metal mirror with high accuracy as well the arc plasma cartridge relative to its longitudinal axis relocate. This will make the technological possibilities the plasma arc device according to the invention essential expanded.

Vorteilhaft wird der Ein- und Auslauf der Anschlüsse für Kühlwasser an die Stange über je ein System von Teleskoprohren angeschlossen, die symmetrisch zur Stange angeordnet sind, und in jedem Teleskoprohrsystem wird das erste Rohr an der Schleusenkammer und das letzte an der beweglichen Traverse befestigt.The inlet and outlet of the Connections for cooling water to the rod via one system each connected by telescopic tubes that are symmetrical to the Rod are arranged, and is in every telescopic pipe system the first pipe on the lock chamber and the last on attached to the movable crosshead.

Durch die Verwendung von Teleskoprohren entfällt eine große Anzahl von flexiblen Schläuchen in der Kühlwasserversorgung, wird die Konstruktion der Plasmalichtbogeneinrichtung vereinfacht und deren Betriebszuverlässigkeit vergrößert.The use of telescopic tubes eliminates one large number of flexible hoses in the cooling water supply, the construction of the plasma arc device simplified and their operational reliability enlarged.

Zweckmäßig wird die Schleusenkammer der Plasmalichtbogeneinrichtung mit einem mechanischen Verschluß mit Druckluftantrieb versehen, der mit Leitungen für das Zuführen und Auslassen des Gases über lösbare Kopplungselemente verbunden ist, wobei jedes der Kopplungselemente aus einem zylindrischen Führungsstab mit einem axialen Durchgangskanal und einer dem Führungsstab angepaßten Sackloch- Gegenbuchse mit Federklappe und Dichtring ausgebildet ist.The lock chamber of the plasma arc device is expedient with a mechanical lock Compressed air drive provided with lines for the Feeding and discharging the gas via detachable coupling elements is connected, wherein each of the coupling elements a cylindrical guide rod with an axial through-channel and a blind hole adapted to the guide rod Counter bushing is designed with a spring flap and sealing ring.

Dies gestattet es, die Zentrierung der Schleusenkammer relativ zum Vakuumverschluß des Vakuuminduktionsofens zu vereinfachen und die Befestigung der Einrichtung auf dem Vakuumverschluß zu mechanisieren, die Nebenzeiten zu verkürzen und dadurch die Leistung des Aggregats zu erhöhen.This allows the lock chamber to be centered relative to the vacuum seal of the vacuum induction furnace simplify and attach the device on the To mechanize the vacuum lock to shorten the idle times and thereby increase the performance of the unit.

Vorteilhaft werden die zylindrischen Führungsstäbe symmetrisch von außen an der Schleusenkammer und die Sacklochbuchsen von außen an dem Vakuumverschluß des Ofens in einer Ebene befestigt, die durch die Achse der Schleusenkammer und parallel dazu verläuft, wobei die Führungsstäbe vorzugsweise über die Fläche des unteren Teils des Stützflansches der Schleusenkammer heraustreten.The cylindrical guide rods are advantageous symmetrically from the outside of the lock chamber and the Blind holes from the outside on the vacuum seal of the furnace fixed in a plane by the axis of the lock chamber and runs parallel to it, with the guide rods preferably over the surface of the lower part of the support flange step out of the lock chamber.

Durch eine solche Lösung wird eine Beschädigung des Dichtringes beim Aufschlag des Stützflansches gegen den Vakuumverschluß des Ofens verhindert und folglich die Zuverlässigkeit der Abdichtung zwischen der Schleusenkammer und dem Vakuuminduktionsofen erhöht.Such a solution will damage the Sealing ring when the support flange strikes against the vacuum seal of the oven and consequently its reliability the seal between the lock chamber and the vacuum induction furnace increased.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert, in diesen zeigt: The invention is illustrated below using exemplary embodiments with reference to the drawings explained in these shows:

Fig. 1 in schematischer Darstellung die Gesamtansicht einer erfindungsgemäßen dreiphasigen Plasmalichtbogeneinrichtung; Figure 1 is a schematic representation of the overall view of a three-phase plasma arc device according to the invention.

Fig. 2 in schematischer Darstellung eine Stange mit einer Traverse und Plasmatronen; Fig. 2 shows a schematic representation of a rod with a traverse and plasma matrons;

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 2; Fig. 3 is a section along the line III-III in Fig. 2;

Fig. 4 in schematischer Darstellung eine Schleusenkammer mit einer Stange und einem Mantel; Figure 4 is a schematic representation of a lock chamber with a rod and a jacket.

Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V in Fig. 1; Fig. 5 is a section along the line VV in Fig. 1;

Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI in Fig. 5; Fig. 6 is a section along the line VI-VI in Fig. 5;

Fig. 7 in schematischer Darstellung die Schleusenkammer der Plasmalichtbogeneinrichtung mit einem mechanischen Verschluß. Fig. 7 shows a schematic representation of the lock chamber of the plasma arc device with a mechanical closure.

Die erfindungsgemäße Plasmalichtbogeneinrichtung zum Schmelzen von Metall enthält eine Hohlstange 1 (Fig. 1), an deren unterem Ende eine Traverse 2 (Fig. 1, 2, 3) befestigt ist, die eine wassergekühlte Hohlscheibe darstellt. In der Traverse 2 (Fig. 3) sind Öffnungen für die Anordnung von drei Wechselstrom-Lichtbogenplasmatronen 3 symmetrisch unter einem Winkel von 120° (bei einer größeren Anzahl von Lichtbogenplasmatronen wird ein entsprechender Winkel gewählt) ausgebildet. Die Anzahl der Lichtbogenplasmatrone 3 soll durch drei teilbar sein.The plasma arc device according to the invention for melting metal contains a hollow rod 1 ( FIG. 1), at the lower end of which a cross-member 2 ( FIGS. 1, 2, 3) is attached, which represents a water-cooled hollow disc. In the crossmember 2 ( FIG. 3), openings for the arrangement of three alternating current arc plasmatrones 3 are formed symmetrically at an angle of 120 ° (a corresponding angle is selected for a larger number of arc plasmatrones). The number of the arc plasma cartridge 3 should be divisible by three.

Die Lichtbogenplasmatrone 3 (Fig. 2, 3) sind von der Traverse 2 mittels Flansche 4 aus einem Dielektrikum elektrisch isoliert und deren Arbeitsteil tritt über die Fläche der Traverse 2 heraus. Außerdem ist zwischen den Lichtbogenplasmatronen 3 und dem Flansch 4 eine Vakuumdichtung 5 (Fig. 2) vorhanden, durch die die Teilfläche abgedichtet wird.The arc plasma cartridge 3 ( FIGS. 2, 3) are electrically insulated from the crossbeam 2 by means of flanges 4 from a dielectric and their working part emerges over the surface of the crossbeam 2 . In addition, a vacuum seal 5 ( FIG. 2) is provided between the arc plasma cartridges 3 and the flange 4 , by means of which the partial surface is sealed.

An der Traverse 2 (Fig. 2) ist ein wassergekühlter Mantel 6 mit einem Deckel 7 befestigt. Im Mantel 6 mit dem Deckel 7 sind Hohlräume 8 und 9 für die Kühlung des Mantels 6 und des Deckels 7 ausgebildet. Durch den wassergekühlten Mantel 6 wird der obere Teil der Plasmatrone 3 vom Schmelzraum isoliert. Der Innenraum unter dem wassergekühlten Mantel 6 wird durch Dichtungen 10, 11, 12, 13 abgedichtet.A water-cooled jacket 6 with a lid 7 is fastened to the cross member 2 ( FIG. 2). Cavities 8 and 9 are formed in the jacket 6 with the lid 7 for cooling the jacket 6 and the lid 7 . The upper part of the plasma cartridge 3 is isolated from the melting space by the water-cooled jacket 6 . The interior under the water-cooled jacket 6 is sealed by seals 10, 11, 12, 13 .

Die Stange 1 ist wassergekühlt und das Kühlwasser wird zur Stange 1 von einer Wasserkammer 14 zugeführt, die im oberen Teil der Stange 1 angeordnet ist, und deren Kühlraum 15 ist mit den Kühlräumen 8 des Mantels 6, mit den Kühlräumen 9 des Deckels 7 und den Kühlräumen 16 der Traverse 2 verbunden. (In Fig. 2 ist die Verbindung der Hohlräume nicht eingezeichnet.)The rod 1 is water-cooled and the cooling water is supplied to the rod 1 from a water chamber 14 which is arranged in the upper part of the rod 1 , and the cooling chamber 15 is with the cooling rooms 8 of the jacket 6 , with the cooling rooms 9 of the lid 7 and Cold rooms 16 of the cross member 2 connected. (The connection of the cavities is not shown in FIG. 2.)

Zu den Lichtbogenplasmatronen 3 wird das Kühlwasser vom Kühlraum 16 der Traverse 2 über flexible Schläuche 17 und 18 zugeführt, durch die Stutzen (in Fig. 2 nicht gezeigt) des Kühlraums 16 der Traverse 2 und der Lichtbogenplasmatrone 3 verbunden werden.The cooling water is fed to the arc plasma cartridges 3 from the cooling space 16 of the cross member 2 via flexible hoses 17 and 18 , through which connecting pieces (not shown in FIG. 2) of the cooling space 16 of the cross member 2 and the arc plasma cartridge 3 are connected.

In der Stange 1 sind Leitungen 19 und 20 für die Zuführung von Elektroenergie untergebracht, die aus Kupferrohren hergestellt und innerhalb der Stange 1 an Isolatoren 21 befestigt sind. Dabei sind die Leitungen 19 und 20 an die Klemmen 22 und 23 der Lichtbogenplasmatrone 3 mit Kabeln 24 bzw. 25 angeschlossen. An den oberen Teil der Kupferrohre der Leitungen 19 sind die Klemmen 26 einer Dreiphasen-Wechselstromquelle und an den oberen Teil der Kupferrohre der Leitungen 20 die Klemmen 27 einer Hilfsbogenspeisequelle angeschlossen. Die Klemmen 26 und 27 sind von der Stange 1 durch einen Flansch 28 aus Dielektrikum isoliert. Anschlüsse für eine Oszillationserregung sind in Fig. 2 nicht dargestellt.In the rod 1 , lines 19 and 20 for the supply of electrical energy are accommodated, which are made of copper pipes and fastened within the rod 1 to insulators 21 . The lines 19 and 20 are connected to the terminals 22 and 23 of the arc plasma cartridge 3 with cables 24 and 25 , respectively. The terminals 26 of a three-phase alternating current source are connected to the upper part of the copper pipes of the lines 19 and the terminals 27 of an auxiliary arc supply source are connected to the upper part of the copper pipes of the lines 20 . The terminals 26 and 27 are isolated from the rod 1 by a flange 28 made of dielectric. Connections for an oscillation excitation are not shown in FIG. 2.

Außerdem wird durch die Kupferrohre 19 und 20 Wasser von den Lichtbogenplasmatronen 3 über flexible Schläuche 29 und 30 abgeführt. Innerhalb der Stange 1 sind weiter Leitungen 31 für die Zuführung des plasmabildenden Gases an die Lichtbogenplasmatrone 3 untergebracht, die in Form von Schläuchen ausgebildet sind.In addition, through the copper pipes 19 and 20, water is discharged from the arc plasma cartridges 3 via flexible hoses 29 and 30 . Inside the rod 1 there are further lines 31 for supplying the plasma-forming gas to the arc plasma cartridge 3 , which are designed in the form of tubes.

In Fig. 2 ist die Verteilung der Leitungen für die Elektroenergie, das plasmabildende Gas, für die Zu- und Abfuhr von Kühlwasser für ein Lichtbogenplasmatron dargestellt. Die Verteilung der Leitungen für die anderen Lichtbogenplasmatrone ist ähnlich ausgeführt.In FIG. 2, the distribution of the wires for the electric power, the plasma-forming gas, shown for the supply and removal of cooling water for a Lichtbogenplasmatron. The distribution of the lines for the other arc plasma cartridge is similar.

In der Plasmalichtbogeneinrichtung ist der wassergekühlte Mantel 6 (Fig. 4) mit den Lichtbogenplasmatronen 3 von einer Schleusenkammer 32 umgeben, die auf der unteren Seite offen ist. Im unteren Teil der Schleusenkammer 32 ist ein Stützflansch 33 mit einem Dichtring 34 auf Vakuumgummi vorgesehen, durch den der Arbeitsraum der Schleusenkammer 32 bei deren Anordnung auf dem Vakuumverschluß des Vakuuminduktionsofens abgedichtet wird. Im oberen Teil der Schleusenkammer 32 ist eine Vakuumdichtung 35 für die Durchführung der Stange 1 vorhanden. Die Vakuumdichtung besteht aus Bronzeringen 36, Fluorplastscheiben 37 und Vakuumgummieinlagen 38. Der wassergekühlte Mantel 6 mit den Lichtbogenplasmatronen 3 wird von der Schleusenkammer 32 derart umgeben, daß der wasserkühlte Mantel 6 im Innenraum der Schleusenkammer liegt und die Arbeitsteile der Lichtbogenplasmatrone 3 über die Fläche des Stützflansches 33 (bei oberer Grenzstellung der Stange 1) nicht heraustreten.In the plasma arc device, the water-cooled jacket 6 ( FIG. 4) with the arc plasma matrons 3 is surrounded by a lock chamber 32 , which is open on the lower side. In the lower part of the lock chamber 32 , a support flange 33 is provided with a sealing ring 34 on vacuum rubber, through which the working space of the lock chamber 32 is sealed when it is arranged on the vacuum closure of the vacuum induction furnace. In the upper part of the lock chamber 32 there is a vacuum seal 35 for the passage of the rod 1 . The vacuum seal consists of bronze rings 36 , fluoroplastic discs 37 and vacuum rubber inserts 38 . The water-cooled jacket 6 with the arc plasma matrons 3 is surrounded by the lock chamber 32 in such a way that the water-cooled jacket 6 lies in the interior of the lock chamber and the working parts of the arc plasma cartridge 3 do not emerge over the surface of the support flange 33 (when the rod 1 is in the upper limit position).

An dem oberen Ende der Stange 1 (Fig. 1) mit den Lichtbogenplasmatronen 3 ist eine bewegliche Traverse 39 außerhalb der Schleusenkammer 32 befestigt, wobei die Bewegung der Stange 1 mit den Lichtbogenplasmatronen 3 in der Senkrechtebene nur bei der Verlagerung der beweglichen Traverse 39 möglich ist.At the upper end of the rod 1 ( Fig. 1) with the arc plasmatron 3 , a movable crossbar 39 is attached outside the lock chamber 32 , the movement of the rod 1 with the arc plasmatron 3 in the vertical plane is only possible when the movable crossbar 39 is displaced .

Die bewegliche Traverse 39 (Fig. 1, 5) besitzt eine Öffnung, in der die Stange 1 befestigt ist. Die bewegliche Traverse 39 mit in dieser auf den Enden angeordneten Rollen 40 verlagert sich in der Senkrechtebene über senkrechte Führungen 41, die auf einem Rahmen 42 montiert sind, der an der Schleusenkammer 32 befestigt ist. Der Antrieb für die senkrechte Verlagerung der Stange 1 mit der beweglichen Traverse 39 ist im oberenTeil der Schleusenkammer 32 angeordnet und ist als Kettengetriebe ausgebildet. Der Antrieb für die senkrechte Verlagerung der Stange 1 besteht aus einem Elektromotor 43 (Fig. 5), der über Kupplungen 44 mit einem Getriebe 45 verbunden ist, das mit einer Welle 46 gekoppelt ist. An der Welle 46 ist ein Kettenrad 47 befestigt. Das Kettenrad 48 (Fig. 1) des Antriebs für die senkrechte Verlagerung der Stange 1 sitzt auf einer Welle 49, die in der beweglichen Platte 50 eines Spannsystems 51 angeordnet ist, dessen Tragplatte 52 im oberen Teil des Rahmens 42 starr befestigt und mittels Schrauben 53 mit der beweglichen Platte 50 verbunden ist. Die Kette 54 der Einrichtung für die senkrechte Verlagerung der Stange 1 ist auf den Kettenrädern 47 und 48 gespannt, wobei der eine Trum der Kette 54 mit der beweglichen Traverse 39 starr verbunden ist. Durch das Spannsystem 51 wird die Kette 54 vor dem Einschalten des Antriebs für die senkrechte Verlagerung der Stange 1 mittels Schrauben 53 in erforderlichem Maße gespannt, bei deren Drehen die bewegliche Platte 50 mit der Welle 49 und dem Kettenrad 48 sich relativ zu der auf dem Rahmen 42 starr befestigten Tragplatte 52 verlagert. Somit wird mittels Spannystems 51 die erforderliche Spannung der Kette 54 bewerkstelligt. Beim Einschalten des Antriebs für die senkrechte Verlagerung der Stange 1, wenn seine Welle 46 mit dem Kettenrad 47 im Uhrzeigersinn rotieren, fährt die bewegliche Traverse 39 mit der Stange 1 abwärts. Bei der Rotation der Welle 46 mit dem Kettenrad 47 gegen den Uhrzeigersinn wird die bewegliche Traverse 39 mit der Stange 1 gehoben.The movable traverse 39 ( FIGS. 1, 5) has an opening in which the rod 1 is fastened. The movable traverse 39 with rollers 40 arranged on the ends thereof is displaced in the vertical plane via vertical guides 41 which are mounted on a frame 42 which is fastened to the lock chamber 32 . The drive for the vertical displacement of the rod 1 with the movable cross member 39 is arranged in the upper part of the lock chamber 32 and is designed as a chain gear. The drive for the vertical displacement of the rod 1 consists of an electric motor 43 ( FIG. 5) which is connected via couplings 44 to a gear 45 which is coupled to a shaft 46 . A sprocket 47 is attached to the shaft 46 . The sprocket 48 ( FIG. 1) of the drive for the vertical displacement of the rod 1 sits on a shaft 49 which is arranged in the movable plate 50 of a clamping system 51 , the support plate 52 of which is rigidly fastened in the upper part of the frame 42 and by means of screws 53 is connected to the movable plate 50 . The chain 54 of the device for the vertical displacement of the rod 1 is tensioned on the sprockets 47 and 48 , one strand of the chain 54 being rigidly connected to the movable cross member 39 . By means of the tensioning system 51 , the chain 54 is tensioned to the required extent before turning on the drive for the vertical displacement of the rod 1 by means of screws 53 , when the movable plate 50 with the shaft 49 and the sprocket 48 rotate relative to that on the frame 42 rigidly attached support plate 52 relocated. The required tension of the chain 54 is thus brought about by means of the tensioning system 51 . When the drive for the vertical displacement of the rod 1 is switched on , when its shaft 46 rotates clockwise with the chain wheel 47 , the movable cross member 39 moves downwards with the rod 1 . When the shaft 46 rotates counterclockwise with the chain wheel 47 , the movable cross member 39 is lifted with the rod 1 .

Außerdem ist die Stange 1 (Fig. 1, 6) mit einem Antrieb für ihre Umdrehung versehen, der auf der beweglichen Traverse 39 angeordnet ist. Dabei ist die Stange 1 in der beweglichen Traverse 39 mittels zwei Halbringen 55 (Fig. 6) befestigt, die in eine Ausdrehung in der Stange 1 teilweise eingreifen und auf welchen ein Flansch 56 und ein Stützflansch 57 angeordnet und miteinander befestigt sind. An der oberen 58 und der untern 59 Platte der beweglichen Traverse 39 sind Rollen 61 und 62 in Tragarmen 60 befestigt. Dabei sind die Rollen 61 und 62 derart angeordnet, daß die Rollen 61 sich gegen den Stützflansch 57 von unten abstützen und keinen Kontakt mit der unteren Platte 59 der beweglichen Traverse 39 haben und die Rollen 62 sich gegen den Stützflansch 57 von oben abstützen und keinen Kontakt mit der oberen Platte 58 der beweglichen Traverse 39 haben. Der Antrieb für die Umdrehung der Stange 1 (Fig. 5) besteht aus einem Elektromotor 63, der mit einem Getriebe 64 verbunden ist, auf dessen Abtriebswelle ein Antriebsrad 65 sitzt. Das Antriebsrad 65 steht mit einem Zahnrad in Verzahnung, das an der Stange 1 befestigt ist. Auf der Stange 1 und dem Antriebsrad 65 sind Endschalter 67 und 68 angeordnet, u. zw. derart, daß eine Umdrehung der Stange 1 mit den Lichtbogenplasmatronen 3 um 120° in beide Drehrichtungen der Stange 1 möglich ist. Bei der Umdrehung der Stange 1 dreht sich ebenfalls der Stützflansch 57 (Fig. 6), der mit der Stange 1 mittels der Halbringe 55 starr verbunden ist. Bei der Drehung des Stützflansches 57 drehen sich die Rollen 61 und 62. Bei einer derartigen konstruktiven Lösung der Befestigung zwischen der Stange 1 und der beweglichen Traverse 39 bleibt somit die bewegliche Traverse 39 bei der Umdrehung der Stange 1 unbeweglich und behält eine Verbindung mit der Stange 1.In addition, the rod 1 ( Fig. 1, 6) is provided with a drive for its rotation, which is arranged on the movable cross member 39 . The rod 1 is fastened in the movable cross member 39 by means of two half rings 55 ( FIG. 6), which partially engage in a recess in the rod 1 and on which a flange 56 and a support flange 57 are arranged and fastened together. On the upper 58 and the lower 59 plate of the movable traverse 39 , rollers 61 and 62 are fastened in support arms 60 . The rollers 61 and 62 are arranged such that the rollers 61 are supported against the support flange 57 from below and have no contact with the lower plate 59 of the movable cross member 39 and the rollers 62 are supported against the support flange 57 from above and no contact with the upper plate 58 of the movable cross member 39 . The drive for the rotation of the rod 1 ( FIG. 5) consists of an electric motor 63 which is connected to a gear 64 , on the output shaft of which a drive wheel 65 is seated. The drive wheel 65 is in toothing with a toothed wheel which is fastened to the rod 1 . On the rod 1 and the drive wheel 65 limit switches 67 and 68 are arranged, u. between such that a rotation of the rod 1 with the arc plasmatron 3 by 120 ° in both directions of rotation of the rod 1 is possible. When the rod 1 rotates, the support flange 57 ( FIG. 6) also rotates, which is rigidly connected to the rod 1 by means of the half rings 55 . When the support flange 57 rotates, the rollers 61 and 62 rotate. In such a constructive solution of the fastening between the rod 1 and the movable cross-member 39 , the movable cross-member 39 thus remains immobile during the rotation of the rod 1 and maintains a connection with the rod 1 .

Der Ein- und Auslauf der Kühlwasserleitungen sind an die Stange 1 (Fig. 1) über ein Teleskoprohrsystem 69 und 70 angeschlossen. Das Teleskoprohrsystem 69 und 70 ist symmetrisch zu der Stange 1 angeordnet. Dabei sind in jedem Teleskoprohrsystem 69 und 70 die ersten Rohre 71 und 72 an der Schleusenkammer 32 und die letzten Rohre 73 und 74 an der beweglichen Traverse 39 befestigt. Die ersten Rohre 71 und 72 der Teleskoprohrsysteme 69 und 70 werden über flexible Schläuche (in Fig. 1 nicht gezeigt) wie folgt angeschlossen: das Rohr 71 - an den Einlauf der Kühlwasserversorgung - und das Rohr 72 an den Auslauf der Kühlwasserversorgung. Die letzten Rohre 73 und 74 sind angeschlossen: das Rohr 73 - an die Wasserkammer 14 der Stange 1 über einen flexiblen Schlauch 75, das Rohr 74 - an eine Kammer 76, die mit den flexiblen Schläuchen 77 verbunden ist, die an den oberen Teil der Kupferrohre der Leitungen 19 und 20 angeschlossen sind, über die das Wasser von den Lichtbogenplasmatronen 3 abgeführt sind.The inlet and outlet of the cooling water pipes are connected to the rod 1 ( Fig. 1) via a telescopic pipe system 69 and 70 . The telescopic tube system 69 and 70 is arranged symmetrically to the rod 1 . In each telescopic tube system 69 and 70, the first tubes 71 and 72 are fastened to the lock chamber 32 and the last tubes 73 and 74 to the movable cross member 39 . The first pipes 71 and 72 of the telescopic pipe systems 69 and 70 are connected as follows via flexible hoses (not shown in FIG. 1): the pipe 71 - to the inlet of the cooling water supply - and the pipe 72 to the outlet of the cooling water supply. The last pipes 73 and 74 are connected: the pipe 73 - to the water chamber 14 of the rod 1 via a flexible hose 75 , the pipe 74 - to a chamber 76 which is connected to the flexible hoses 77 connected to the upper part of the Copper pipes of lines 19 and 20 are connected, via which the water is discharged from the arc plasma cartridges 3 .

Auf dem Stützflansch 33 der Schleusenkammer 32 (Fig. 7) ist ein mechanischer Verschluß 78 mit einem Druckluftantrieb 79 angeordnet, der mit Leitungen für die Zuführung 80 und das Auslassen 81 des Gases über lösbare Kopplungselemente 82 und 83 verbunden ist. Jedes Element 82 und 83 besteht aus einem zylindrischen Führungsstab 84 mit einem Kegelschaft und einem axialen Durchgangskanal 85 sowie aus einer dem Stab 84 angepaßten Sackloch-Gegenbuchse 86. Die Sacklochbuchse 86 besitzt eine Federklappe 87 und einen Dichtring 88, der den in die Buchse 86 hineinragenden Führungsstab 84 umschließt. Im unteren Teil sind die Sacklochbuchsen 86 der Elemente 82 und 83 mit den Leitungen für die Zuführung 80 und das Auslassen 81 des Gases verbunden. Die Gaszuführung in die Hohlräume der Buchsen 86 wird von einem Steuerpult (in Fig. nicht gezeigt) mittels Zweistellungsventilen 89 und 90 vorgenommen. Die Sacklochbuchsen 86 sind an dem Hals 91 des Vakuumverschlusses 92 des Vakuuminduktionsofens koaxial mit den Führungsstäben 84 mit der offenen Seite nach oben befestigt. Um die Zuverlässigkeit der Verbindung zwischen den Führungsstäben 84 und den Sacklochbuchsen 86 zu erhöhen, sind sie mit Einführungskegel ausgebildet.On the support flange 33 of the lock chamber 32 ( FIG. 7), a mechanical closure 78 with a compressed air drive 79 is arranged, which is connected to lines for the supply 80 and the outlet 81 of the gas via releasable coupling elements 82 and 83 . Each element 82 and 83 consists of a cylindrical guide rod 84 with a taper shank and an axial passageway 85 and of a rod 84 which is adapted blind hole mating socket 86th The blind hole bushing 86 has a spring flap 87 and a sealing ring 88 which surrounds the guide rod 84 projecting into the bushing 86 . In the lower part, the blind holes 86 of the elements 82 and 83 are connected to the lines for the supply 80 and the outlet 81 of the gas. The gas supply into the cavities of the bushings 86 is carried out by a control panel (not shown in FIG. ) By means of two-position valves 89 and 90 . The blind hole bushings 86 are fastened to the neck 91 of the vacuum lock 92 of the vacuum induction furnace coaxially with the guide rods 84 with the open side upwards. In order to increase the reliability of the connection between the guide rods 84 and the blind holes 86 , they are designed with an insertion cone.

Die Führungsstäbe 84 sind von außen an der Schleusenkammer 32 symmetrisch befestigt. Dazu treten die Führungsstäbe 84 über die untere Kante des Stützflansches 33 der Schleusenkammer 32 heraus. Der obere Ausgang des axialen Kanals 85 der Führungsstäbe 84 der Kopplungselemente 82 und 83 ist über flexible Schläuche 93 und 94 mit dem Druckluftantrieb 79 verbunden, der auf dem Stützflansch 33 angeordnet ist. Die Stange 95 des Druckluftantriebs 79 ist mit dem mechanischen Verschluß 78 verbunden. Der mechanische Verschluß 78 besteht aus einem beweglichen Ring 96, mit dem dessen Stange 95 verbunden ist, und aus einem unbeweglichen Ring 97, der an dem Hals 91 des Vakuumverschlusses 92 des Vakuuminduktionsofens befestigt ist. Bei der Bewegung der Stange 95 des Druckluftantriebs 79 wird der bewegliche Ring 96 an den unbeweglichen Ring 97 zusätzlichangedrückt.The guide rods 84 are attached to the lock chamber 32 symmetrically from the outside. For this purpose, the guide rods 84 emerge from the lower edge of the support flange 33 of the lock chamber 32 . The upper outlet of the axial channel 85 of the guide rods 84 of the coupling elements 82 and 83 is connected via flexible hoses 93 and 94 to the compressed air drive 79 , which is arranged on the support flange 33 . The rod 95 of the compressed air drive 79 is connected to the mechanical closure 78 . The mechanical closure 78 consists of a movable ring 96 , to which the rod 95 is connected, and an immovable ring 97 , which is fastened to the neck 91 of the vacuum closure 92 of the vacuum induction furnace. When the rod 95 of the compressed air drive 79 moves, the movable ring 96 is additionally pressed onto the immovable ring 97 .

Die Plasmalichtbogeneinrichtung funktioniert folgendermaßen.The plasma arc device works as follows.

In der Ausgangsstellung befindet sich die Plasmalichtbogeneinrichtung auf einem speziellen Bedienungsstand (in Fig. nicht gezeigt). Mit einem Hallenkran (in Fig. nicht gezeigt) wird die Einrichtung vom Stand abgenommen und zum Vakuuminduktionsofen transportiert. Sie wird auf dem auf der Schmelzkammer des Ofens koaxial mit einem Tiegel (in Fig. nicht gezeigt) befestigten Hals 91 (Fig. 7) des Vakuumverschlusses 92 angeordnet. Beim Aufsetzen der Einrichtung auf den Schieber gehen die über den Stützflansch 33 der Schleusenkammer 32 heraustretenden Führungsstäbe 84 in die Sacklochbuchsen 86 ein, noch bevor der Stützflansch 33 den Hals 91 des Vakuuminduktionsofens berührt, wodurch die Schleusenkammer 32 relativ zum Hals 91 zentriert wird. Dadurch wird eine Pendelung der Einrichtung auf dem Hallenkranhaken (in Fig. nicht gezeigt) verhindert und eine koaxiale Stellung der Schleusenkammer 32 relativ zum Hals 91 sichergestellt. 8-10 mm vor der Berührung des Halses 91 durch den Stützflansch 33 gehen die Führungsstäbe 84 durch den Dichtring 88 und versenken die Federklappen 87. Dadurch werden die Zylinder des Druckluftantriebs 79 über die flexiblen Schläuche 93 und 94, axiale Kanäle 85 der Führungsstäbe 84 des Elemente 82 und 83 in dichte Verbindungen mit der Druckgasversorgung gesetzt.In the starting position, the plasma arc device is located on a special operating station (not shown in FIG. ). The device is removed from the stand with an indoor crane (not shown in FIG. ) And transported to the vacuum induction furnace. It is arranged on the neck 91 ( FIG. 7) of the vacuum closure 92, which is fastened coaxially with a crucible (not shown in FIG. ) On the melting chamber of the furnace. When the device is placed on the slide, the guide rods 84 emerging via the support flange 33 of the lock chamber 32 enter the blind holes 86 even before the support flange 33 touches the neck 91 of the vacuum induction furnace, as a result of which the lock chamber 32 is centered relative to the neck 91 . This prevents the device from swinging on the hall crane hook (not shown in FIG. ) And ensures a coaxial position of the lock chamber 32 relative to the neck 91 . 8-10 mm before the neck 91 is touched by the support flange 33 , the guide rods 84 pass through the sealing ring 88 and sink the spring flaps 87 . As a result, the cylinders of the compressed air drive 79 are placed in tight connections with the compressed gas supply via the flexible hoses 93 and 94 , axial channels 85 of the guide rods 84 of the elements 82 and 83 .

Nachdem der Dichtring 34 der Schleusenkammer 32 mit dem Hals 91 des Vakuuminduktionsofens in Berührung getreten und durch die Masse der Plasmalichtbogeneinrichtung an diesen angedrückt ist, wird auf dem Steuerpult (in Fig. nicht gezeigt) das Zweistellungsventil 89 geöffnet. Das Druckgas tritt aus der Leitung 80 über das Ventil 89 in den Hohlraum der Sacklochbuchse 86 des Elements 82 und weiter über den axialen Kanal 86 des Führungsstabes 84 des gleichen Elements und den flexiblen Schlauch 93 in den Hohlraum des Druckluftantriebs 79 ein. Unter Einwirkung des Druckgases fährt der Kolben des Druckluftantriebs 79 (in Fig. 7 nicht gezeigt) in die Grenzstellung. Und da die Stange 95 des Druckluftantriebs 79 mit dem beweglichen Ring 96 des mechanischen Verschlusses 78 verbunden ist, wird bei der Bewegung der Stange 95 der bewegliche Ring 96 gegen den auf dem Hals 91 angeordneten unbeweglichen Ring 97 zusätzlich angedrückt.After the sealing ring 34 of the lock chamber 32 has come into contact with the neck 91 of the vacuum induction furnace and is pressed against it by the mass of the plasma arc device, the two-position valve 89 is opened on the control panel (not shown in FIG. ). The compressed gas enters the cavity of the blind hole 86 of the element 82 from the line 80 via the valve 89 and further via the axial channel 86 of the guide rod 84 of the same element and the flexible hose 93 into the cavity of the compressed air drive 79 . Under the action of the compressed gas, the piston of the compressed air drive 79 (not shown in FIG. 7) moves into the limit position. And since the rod 95 of the compressed air drive 79 is connected to the movable ring 96 of the mechanical lock 78 , the movable ring 96 is additionally pressed against the immovable ring 97 arranged on the neck 91 when the rod 95 moves.

Danach wird der Hallenkran weggefahren und an die ersten Teleskoprohre 71 und 72 (Fig. 1) der Teleskoprohrsysteme 69 und 70 werden der Ein- und Auslauf der betrieblichen Kühlwasserleitung über flexible Schläuche angeschlossen. Das Ventil für die Wasserzufuhr (in Fig. 1 nicht gezeigt) wird geöffent. Über das Teleskoprohrsystem 69, den flexiblen Schlauch 75, die Wasserkammer 14 und die Hohlräume 15, 8, 9, 16 für die Kühlung der Stange 1, des Mantels 6, seines Deckels 7 und der Traverse 2 gelangt das Kühlwasser (Fig. 1, 2) zu den Lichtbogenplasmatronen 3. Über die flexiblen Schläuche 29 und 30, die an die Kupferrohre der Leitungen 19 und 20 angeschlossen sind, strömt das Kühlwasser von den Lichtbogenplasmatronen 3 über die flexiblen Schläuche 77, die an den oberen Teil der Kupferrohre der Kommunikationen 19 und 20 angeschlossen sind, in die Kammer 76. Die Kammer 76 ist mit dem letzten Rohr 74 über das Teleskoprohrsystem 70 verbunden. Auf diese Weise tritt das Kühlwasser aus dem Einlauf der betrieblichen Leitung, kühlt die Baugruppen der Plasmalichtbogeneinrichtung ab und gelangt in den Auslauf der betrieblichen Kühlwasserleitung.The indoor crane is then moved away and the inlet and outlet of the operational cooling water line are connected to the first telescopic pipes 71 and 72 ( FIG. 1) of the telescopic pipe systems 69 and 70 via flexible hoses. The water supply valve (not shown in Fig. 1) is opened. The cooling water passes through the telescopic pipe system 69 , the flexible hose 75 , the water chamber 14 and the cavities 15 , 8, 9, 16 for cooling the rod 1 , the jacket 6 , its cover 7 and the cross member 2 ( FIGS. 1, 2 ) to the arc plasma cartridges 3 . Via the flexible hoses 29 and 30 , which are connected to the copper pipes of the lines 19 and 20 , the cooling water flows from the arc plasma cartridges 3 via the flexible hoses 77 , which are connected to the upper part of the copper pipes of the communications 19 and 20 , into the Chamber 76 . The chamber 76 is connected to the last pipe 74 via the telescopic pipe system 70 . In this way, the cooling water emerges from the inlet of the operational line, cools the assemblies of the plasma arc device and reaches the outlet of the operational cooling water line.

Des weiteren werden an die Plasmalichtbogeneinrichtung die Leitungen 31 und 19, 20 für die Zuführung des plasmabildenden Gases und der Elektroenergie angeschlossen (in Fig. sind Steuerkreise nicht gezeigt).Furthermore, the lines 31 and 19, 20 for supplying the plasma-forming gas and the electrical energy are connected to the plasma arc device (control circuits are not shown in FIG. ).

Die Schleusenkammer 32 wird evakuiert und nach Erreichen des vorgegebenen Druckes wird der Vakuumverschluß 92 (Fig. 7) des Vakuuminduktionsofens geöffnet.The lock chamber 32 is evacuated and, after the predetermined pressure has been reached, the vacuum seal 92 ( FIG. 7) of the vacuum induction furnace is opened.

Danach wird der Antrieb zur senkrechten Verlagerung der Stange 1 (Fig. 1) mit der beweglichen Traverse 39 eingeschaltet. Dabei bewegen sich die Rollen 40 der beweglichen Traverse 39 mit der an dieser befestigten Stange 1 in Senkrechtführungen 41 abwärts. Mit der Abwärtsverlagerung der beweglichen Traverse 39 gehen die letzten Rohre 73 und 74 der Teleskoprohrsysteme 69 und 70 entsprechend in die ersten Rohre 71 und 72 ein.The drive for the vertical displacement of the rod 1 ( FIG. 1) with the movable cross member 39 is then switched on. The rollers 40 of the movable traverse 39 move downwards with the rod 1 fastened thereon in vertical guides 41 . With the downward displacement of the movable cross member 39 , the last tubes 73 and 74 of the telescopic tube systems 69 and 70 enter the first tubes 71 and 72 accordingly.

Die Lichtbogenplasmatrone werden auf einer vorgegebenen Höhe über dem Flüssigmetallspiegel im Tiegel des Vakuuminduktionsofens angeordnet.The arc plasma cartridge are placed on a predetermined Height above the liquid metal level in the crucible of the vacuum induction furnace arranged.

Den Lichtbogenplasmatronen 3 wird ein plasmabildendes Gas zugeführt und die Plasmalichtbögen werden gezündet.A plasma-forming gas is fed to the arc plasma matrons 3 and the plasma arcs are ignited.

Um den Spiegel des Metallbandes gleichmäßig zu erwärmen, werden die Lichtbogenplasmatrone 3 um ihre Achse gedreht. Dazu wird der Antrieb für die Umdrehung der Stange 1 eingeschaltet.In order to heat the mirror of the metal strip uniformly, the arc plasma cartridge 3 is rotated about its axis. For this purpose, the drive for the rotation of the rod 1 is switched on.

Nach Abschluß der Metallbaderhitzung wird der Antrieb für die Umdrehung der Stange 1 mit den Lichtbogenplasmatronen 3 abgeschaltet und die Plasmalichtbögen werden gelöscht.After the metal bath heating has been completed, the drive for the rotation of the rod 1 with the arc plasma matrons 3 is switched off and the plasma arcs are extinguished.

Dann wird der Antrieb zur senkrechten Verlagerung der Stange 1 eingeschaltet und die Lichtbogenplasmatrone 3 mit dem Mantel 6 in die Schleusenkammer 32 zurückgeführt. Der Vakuumverschluß 92 (Fig. 7) des Vakuuminduktionsofens wird geschlossen und somit wird der Innenraum der Schleusenkammer 32 von der Schmelzkammer des Vakuuminduktionsofens abgetrennt.Then the drive for vertical displacement of the rod 1 is switched on and the arc plasma cartridge 3 with the jacket 6 is returned to the lock chamber 32 . The vacuum seal 92 ( FIG. 7) of the vacuum induction furnace is closed and thus the interior of the lock chamber 32 is separated from the melting chamber of the vacuum induction furnace.

Die Zufuhr des plasmabildenden Gases wird unterbrochen und die Schleusenkammer 32 wird mit Luft bis zum Erreichen des atmosphärischen Drucks gefüllt.The supply of the plasma-forming gas is interrupted and the lock chamber 32 is filled with air until the atmospheric pressure is reached.

Die Leitungen für Elektroenergie, Gas, für die Kühlwasserzu- und -abfuhr werden abgeschaltet und von der Plasmalichtbogenvorrichtung gelöst.The lines for electrical energy, gas, for the Cooling water supply and removal are switched off and by the Plasma arc device released.

Das 2-Stellungsventil 89 wird geschlossen und der Hohlraum der Buchse 86 des Kopplungselementes 82 mit der Atmosphäre verbunden. Dann wird das Ventil 90 geöffnet und die Druckluft aus der betriebseigenen Leitung in den Hohlraum der Sacklochbuchse 86 des Kopplungselements 83 eingeleitet. Da die Federklappe der Sacklochbuchse geöffnet ist, gelangt jetzt die Druckluft über den axialen Kanal 84 des Führungsstabes 84 und den flexiblen Schlauch 94 in den Hohlraum des Druckluftantriebs 79 von der anderen Kolbenseite. Dabei wird der bewegliche Ring 96 des mechanischen Verschlusses 79 in die Ausgangsstellung zurückgebracht und der mechanische Verschluß 78 öffnet sich.The 2-position valve 89 is closed and the cavity of the socket 86 of the coupling element 82 is connected to the atmosphere. Then the valve 90 is opened and the compressed air from the in-house line is introduced into the cavity of the blind hole 86 of the coupling element 83 . Since the spring flap of the blind hole bushing is open, the compressed air now reaches the cavity of the compressed air drive 79 from the other piston side via the axial channel 84 of the guide rod 84 and the flexible hose 94 . The movable ring 96 of the mechanical lock 79 is returned to the starting position and the mechanical lock 78 opens.

Mit dem Hallenkran wird die Plasmalichtbogeneinrichtung vom Hals 91 des Vakuumverschlusses 92 abgenommen.The plasma arc device is removed from the neck 91 of the vacuum seal 92 using the overhead crane.

Sie wird abgefahren und an dem Bedienungsstand bis zum nächsten Schmelzvorgang gestellt.It is shut down and on the control panel until next melting process.

Auf diese Weise gestattet es die Plasmalichtbogeneinrichtung, die eine Hohlstange enthält, an deren unterem Ende eine Traverse mit den darauf symmetrisch angeordneten Lichtbogenplasmatronen befestigt ist, deren oberer Teil mit Anschlüssen für die Zufuhr eines plasmabildenden Gases, der Elektroenergie, für die Kühlwasserzu- und -abfuhr durch einen an der Traverse befestigten gemeinsamen Mantel vom Schmelzraum isoliert ist, eine einzige Einrichtung für die Verstellung und Steuerung sämtlicher Lichtbogenplasmatrone einzusetzten.In this way, the plasma arc device allows which contains a hollow rod at the lower end a traverse with the arc plasma cartridges arranged symmetrically on it is attached, the upper part with connections for the supply of a plasma-forming gas, the Electrical energy, for the cooling water supply and removal by one common sheath attached to the traverse from Insulated melting chamber, a single facility for that Adjustment and control of all arc plasma cartridges to use.

Die in der Plasmalichtbogeneinrichtung vorhandene, auf der unteren Seite offene Schleusenkammer, die den Mantel mit den Lichtbogenplasmatronen umgibt und relativ zur Stange abgedichtet ist, ermöglicht es, nach dem Aufstellen der Schleusenkammer der Plasmalichtbogeneinrichtung auf dem Hals des Vakuumverschlusses eines Vakuuminduktionsofens eine Gruppe von Lichtbogenplasmatronen in die Ofenschmelzkammer während einer beliebigen Schmelzperiode einzuführen, ohne das der Ofen belüftet werden muß.The one present in the plasma arc device the lower side of the lock chamber, which is the mantle surrounded by the arc plasma cartridges and relative to the rod is sealed, it allows, after the installation of the Lock chamber of the plasma arc device on the neck the vacuum seal of a vacuum induction furnace a group of arc plasma cartridges into the furnace melting chamber during any melting period without introducing the the oven must be ventilated.

Dadurch, daß an dem oberen Stangenende eine bewegliche Traverse befestigt wird, die in senkrechten Führungen eines Rahmens verlagert wird, der im oberen Teil der Schleusenkammer angeordnet und mit dem Antrieb zur senkrechten Verlagerung und mit dem Antrieb für die Umdrehung der Stange versehen ist, wird ermöglicht, daß die Stellung der Lichtbogenplasmatrone über dem Flüssigmetallspiegel mit hoher Präzision geregelt werden kann.Characterized in that a movable Traverse is fixed in a vertical guides Frame is shifted in the upper part of the lock chamber arranged and with the drive for vertical displacement and with the drive for the rotation of the rod is provided, it is possible that the position of the arc plasma cartridge above the liquid metal level with high Precision can be regulated.

Dadurch, daß der Ein- und der Ausgang der Kühlwasserleitungen an die Stange über ein System von symmetrisch zur Stange angeordneten Teleskoprohren angeschlossen sind und daß im jeweiligen System das erste Rohr an der Schleusenkammer und das letzte an der beweglichen Traverse befestigt sind, entfällt eine große Anzahl von flexiblen Schläuchen in der Kühlwasserversorgung, wird die Kontruktion der Plasmalichtbogeneinrichtung vereinfacht und deren Betriebszuverlässigkeit vergrößert.Because the inlet and outlet of the cooling water pipes to the pole through a system of symmetrical telescopic tubes arranged to the rod are connected and that in the respective system the first pipe on the lock chamber and the last attached to the movable crosshead are a large number of flexible hoses in the cooling water supply, the construction simplified the plasma arc device and its operational reliability enlarged.

Durch die Ausstattung der Schleusenkammer der Plasmalichtbogeneinrichtung mit einem mechanischen Verschluß mit einem Druckluftantrieb wird die Zentrierung der Schleusenkammer relativ zum Vakuumverschluß des Vakuuminduktionsofens vereinfacht, der Befestigungsvorgang der Plasmalichtbogeneinrichtung mechanisiert und dadurch die Nebenzeiten verkürzt. By equipping the lock chamber of the plasma arc device with a mechanical lock The lock chamber is centered using a compressed air drive relative to the vacuum seal of the vacuum induction furnace simplified, the process of fastening the plasma arc device mechanized and thereby reduced idle times.

Durch eine derartige Anordnung der Führungsstäbe der Kopplungselemente des mechanisches Verschlusses, daß diese über die Fläche des unteren Teils des Stützflansches der Schleusenkammer heraustreten, wird eine eventuelle Beschädigung des Dichtringes beim Aufschlag des Stützflansches gegen den Vakuumverschluß des Ofens verhindert und folglich die Zuverlässigkeit der Abdichtung zwischen der Schleusenkammer und dem Vakuuminduktionsofen erhöht.By such an arrangement of the guide rods Coupling elements of the mechanical closure that this over the area of the lower part of the support flange If the lock chamber comes out, it will be damaged the sealing ring against the support flange prevents the vacuum closure of the oven and consequently the reliability of the seal between the lock chamber and the vacuum induction furnace.

Claims

1. Plasma arc device for melting metal, which contains arc plasma cartridges, which are fed by a three-phase AC power source and have connections for the supply of plasma-forming gas, electron energy and for the supply and removal of cooling water, characterized in that the plasma arc device with a hollow rod ( 1 ) is provided, at the lower end of which a crossbeam ( 2 ) with plasmatron ( 3 ) arranged symmetrically thereon is fastened, the number of which can be divided by three, the upper part of the arc plasma cartridge ( 3 ), on which the lines ( 31, 19, 20) connected for supplying the plasma-forming gas, the electric energy as well as for the supply and discharge of cooling water, is isolated by a fixed to the crossmember (2) the common sheath (6) from the melting chamber.

2. Plasma arc device according to claim 1, characterized in that it is provided with a lock chamber ( 32 ) which is open on the lower side and surrounds the jacket ( 6 ) with the arc plasma cartridges ( 3 ) in the upper limit position of the rod ( 1 ) and is sealed relative to the rod ( 1 ).

3. Plasma arc device according to claim 1 or 2, characterized in that at the upper end of the rod ( 1 ) with the arc plasma cartridges ( 3 ) outside the lock chamber ( 32 ) a movable cross member ( 39 ) is attached, which in vertical guides ( 41 ) a frame ( 42 ) arranged on the lock chamber ( 32 ) is displaced, the movable crossbar ( 39 ) being provided with a drive for a vertical displacement and the rod ( 1 ) being provided with a drive for one rotation relative to its longitudinal axis, and the drive for the vertical displacement of the movable cross member ( 39 ) in the upper part of the lock chamber ( 32 ) and the drive for the rotation of the rod ( 1 ) on the movable cross member ( 39 ).

4. Plasma arc device according to claim 2 or 3, characterized in that the inlet and outlet of the cooling water on the rod ( 1 ) via a system of telescopic tubes ( 69, 70 ) which are symmetrical to the rod ( 1 ), and in the respective telescopic pipe system ( 69, 70 ), the first pipe ( 71, 72 ) is fastened to the lock chamber ( 32 ) and the last pipe ( 73, 74 ) to the movable cross member ( 39 ).

5. Plasma arc device according to claim 2, characterized in that the lock chamber ( 32 ) with a mechanical closure ( 78 ) with a compressed air drive ( 79 ) is provided with lines for the supply ( 80 ) and the outlet ( 81 ) of the gas Detachably connected elements ( 82, 83 ) are connected, each of which consists of a cylindrical guide rod ( 84 ) with an axial through-channel ( 85 ) and a blind hole counter bushing ( 86 ) adapted to the guide rod ( 84 ) with a spring flap ( 87 ) and a sealing ring ( 88 ).

6. Plasma arc device according to claim 5, characterized in that the guide rods ( 84 ) attached symmetrically from the outside to the lock chamber ( 32 ) and the blind holes ( 86 ) from the outside to the neck ( 91 ) of the vacuum seal ( 92 ) of the vacuum induction furnace in one plane which pass through the axis of the lock chamber ( 32 ), the guide rods ( 84 ) coming out over the surface of the lower part of the support flange ( 33 ) of the lock chamber ( 32 ).