RU2324748C2 - Способ контроля вакуумной дуговой плавки - Google Patents
Способ контроля вакуумной дуговой плавки Download PDFInfo
- Publication number
- RU2324748C2 RU2324748C2 RU2006117482/02A RU2006117482A RU2324748C2 RU 2324748 C2 RU2324748 C2 RU 2324748C2 RU 2006117482/02 A RU2006117482/02 A RU 2006117482/02A RU 2006117482 A RU2006117482 A RU 2006117482A RU 2324748 C2 RU2324748 C2 RU 2324748C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrode
- area
- furnace
- metal bath
- values
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 230000004927 fusion Effects 0.000 title abstract description 7
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 14
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 14
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 11
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 238000010309 melting process Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 abstract description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 abstract description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 abstract description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 2
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 abstract 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000008029 eradication Effects 0.000 abstract 1
- -1 ferrous metals Chemical class 0.000 abstract 1
- 238000007499 fusion processing Methods 0.000 abstract 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 102100031606 Docking protein 4 Human genes 0.000 description 1
- 101000845690 Homo sapiens Docking protein 4 Proteins 0.000 description 1
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000010313 vacuum arc remelting Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Furnace Details (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электрометаллургии и может быть использовано для контроля вакуумной дуговой плавки высокореакционных металлов и сплавов, например титана. В способе в качестве технологического параметра выбирают площадь видимого изображения участка ванны жидкого металла, которую фиксируют оптическим датчиком с оптической осью, проходящей параллельно оси печи и расположенной между внутренней поверхностью изложницы и наружной поверхностью расходуемого электрода, сравнивают его расчетным значением, выраженным как однозначная функция от аргументов смещения осей электрода относительно осей печи в двух взаимно перпендикулярных направлениях и длины расходуемого электрода, при совпадении измеренных и расчетных значений площади видимого изображения участка ванны жидкого металла оценивают безопасность процесса плавки, а фиксирование аварийной ситуации производят при значениях аргументов смещения осей электрода больше пороговых значений и длины электрода меньше порогового значения. Изобретение позволяет предотвратить аварийную ситуацию при плавке высокореакционных металлов и сплавов путем своевременного обнаружения момента возникновения аварии из-за сплавления электрододержателя или перекоса электрода, а также исключить брак при выплавке слитка и повреждения элементов печи. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к области электрометаллургии и может быть использовано для контроля процесса вакуумной дуговой плавки высокореакционных металлов и сплавов, например титановых.
Основным способом промышленного производства слитков высокореакционных металлов и сплавов является вакуумный дуговой переплав расходуемого электрода, при котором возможно возникновение взрывоопасных ситуаций, связанных с попаданием воды в печь при прожоге кристаллизатора печи или электрододержателя.
Известен способ контроля процесса вакуумной дуговой плавки (Патент РФ №2218433, МПК С22В 9/20, публ. 2003.12.10) - прототип, в котором о возникновении взрывоопасной ситуации судят по скорости изменения площади изображения участка ванны жидкого металла. Данная величина является косвенной и характеризует только динамику развития процесса. Действительные геометрические параметры взаимного положения электрода и изложницы в реальном времени процесса плавки не контролируются.
Недостатком известного способа является то, что возникновение аварийной ситуации возможно при скорости изменения площади изображения ниже пороговой, то есть сравнимой со скоростью изменения изображения участка ванны при нормальном ходе плавки.
Причины, по которым возможно развитие аварийной ситуации и которые не фиксируются данным способом, могут быть следующие:
- электрод изначально установлен со смещением его нижнего торца, известным способом невозможно зарегистрировать аварийную ситуацию, так как она возникла до начала плавки;
- электрод установлен со смещением его верхнего торца, известным способом невозможно зарегистрировать аварийную ситуацию, так как смещение электрода к стенке происходит в течение всего времени плавки, т.е. со скоростью заведомо ниже пороговой;
- электрод имеет изначальную кривизну по образующей, при большом радиусе кривизны известным способом невозможно зарегистрировать аварийную ситуацию, так как смещение вершины изгиба электрода к стенке происходит в течение длительного времени плавки, то есть со скоростью заведомо ниже пороговой.
Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является определение положения электрода относительно изложницы, длины расходуемого электрода в реальном времени процесса плавки и выдача сигналов при их превышении пороговых значений.
Техническим результатом, достигаемым при осуществлении изобретения, является обеспечение взрывобезопасности процесса переплава слитков металлов, повышение выхода годного.
Поставленная задача решается тем, что в способе контроля вакуумной дуговой плавки, включающем измерение значения технологического параметра, сравнение его с расчетным параметром и фиксирование аварийной ситуации, в качестве технологического параметра выбирают площадь видимого изображения участка ванны жидкого металла, которую фиксируют оптическим датчиком с оптической осью, проходящей параллельно оси печи и расположенной между внутренней поверхностью изложницы и наружной поверхностью расходуемого электрода, сравнивают его с расчетным значением, выраженным как однозначная функция от аргументов смещения осей электрода относительно осей печи в двух взаимно перпендикулярных направлениях и длины расходуемого электрода, при совпадении измеренных и расчетных значений площади видимого изображения участка ванны жидкого металла оценивают безопасность процесса плавки, а фиксирование аварийной ситуации производят при значениях аргументов смещения осей электрода больше пороговых значений и длины электрода меньше порогового значения.
Для увеличения точности и надежности контроля вакуумной дуговой плавки используют два или более оптических датчика, которые независимо друг от друга фиксируют площадь видимого изображения участка ванны жидкого металла.
Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 схематично изображена проекция участка ванны жидкого металла, фиксируемая оптическим датчиком, а на фиг.2 - блок-схема устройства, посредством которого реализуется данное изобретение.
Для получения расчетного значения площади изображения используются геометрические размеры печи: диаметр и высота изложницы, эти параметры устанавливаются перед началом плавки и больше не меняются.
Расчетное значение площади видимого изображения участка ванны металла (фиг.1) является однозначной функцией от аргументов Хе (смещение электрода по оси X), Ye (смещение электрода по оси Y) и Le (длина расходуемого электрода). Согласно изобретению в процессе плавки регистрируют видимое изображение участка ванны жидкого металла, измеряют и анализируют площадь этого изображения. При сравнении измеренного и расчетного значений площади изображения фиксируют действительные значения параметров Xe, Ye, Le, при несовпадении действительных значений параметров Xe, Ye, Le с расчетными оценивают безопасность процесса плавки, при отклонении фактических параметров от пороговых значений фиксируют аварийную ситуацию и подают команду на ее устранение.
При измерении и расчете площади изображения используют изображение участка ванны жидкого металла, ограниченного внешней поверхностью электрода, внутренней поверхностью изложницы и линией, проходящей через центры противоположных гляделок.
Такое ограничение участка изображения позволяет выбрать оптимальную систему координат, осуществить привязку измерительного устройства к оси печи и уменьшить погрешность измерений.
Учитывая, что на современных вакуумных печах в качестве устройства для регистрации изображения используются телекамеры, а в качестве устройства измерения площади изображения используются компьютеры, авторами предложено программное обеспечения по расчету площади изображения участка ванны жидкого металла, что позволяет автоматизировать процессы измерения, расчета и определение положения электрода и его длину.
С учетом характеристик используемых телекамер точность определения положения электрода составляет ±1 мм, точность измерения длины электрода: в начале плавки ±10 мм, в конце плавки ±1 мм.
Реальный зазор между поверхностью электрода и внутренней стенкой изложницы составляет порядка 40-60 мм (в зависимости от диаметра выплавляемого слитка). Смещение оси электрода и изложницы кристаллизатора относительно друг друга более чем на 10 мм может привести к перекидыванию дуги на стенку изложницы. Реализуемая точность измерения в данном способе является приемлемой и позволяет надежно контролировать положение электрода относительно стенки изложницы и допустимую величину сплавления электрода.
В процессе плавки производится контроль длины расходуемого электрода, что исключает возникновение аварийных ситуаций, связанных со сплавлением водоохлаждаемого штока, повышает выход годного за счет полного сплавления расходуемого электрода и снижения брака за счет своевременного перехода на режим ВУР (выведение усадочной раковины).
Предлагаемый способ контроля реализуется посредством устройства, блок-схема которого приведена на фиг.2. Изображение ванны жидкого металла в устройстве регистрации 1 (телекамере) преобразуется в электрический сигнал, который поступает в измерительное устройство 2, где определяется величина площади изображения участка ванны жидкого металла. Одновременно в расчетном блоке 3 по заданной программе производится расчет площади выбранного участка изображения. Измеренные и расчетные значения площади сравниваются в блоке сравнения 4, и по результатам сравнения определяется положение электрода относительно изложницы и длина расходуемого электрода. На основании полученных значений формируется команда на исполнительный механизм 5 для устранения аварийной ситуации.
Регистрацию изображения участка ванны проводят в области спектра, свободной от излучения плазмы дуги, например в инфракрасной области.
Пример конкретного выполнения
Проводили плавку титанового сплава 6A14V в вакуумной дуговой электропечи 6ДТВ10-Г10.
В качестве устройства регистрации изображения использовалась цветная цифровая телекамера CCD-430 Mitsubishi Electric с 1/4" ПЗС-матрицей, которая имеет разрешение 430 твл. В качестве инфракрасного светофильтра, задерживающего излучение плазмы дуги и пропускающего собственное излучение жидкого металла, применили фильтр ИКС-5. В качестве блоков измерения площади изображения участка ванны, расчета, сравнения и формирования команд использовали промышленный компьютер на базе Pentium IV. Перед началом плавки в программу расчета площади изображения введены исходные данные: диаметр изложницы, диаметр расходуемого электрода, диаметр переходника, высоту изложницы, длину электрода. Исходные данные, за исключением длины электрода, неизменны в процессе плавки и являются константами для расчета площади. Сплавляли расходуемый электрод диаметром 0,67 м в кристаллизатор диаметром 0,79 м, при этом переходник, к которому приварен электрод, имеет диаметр 0,32 м. Измерения площади проводили с интервалом 1 сек. Запуск программы расчета площади произведен одновременно с началом плавки. Для сравнения расчетного значения площади с измеренным использовались заложенные в программу итерационные методы и метод последовательных приближений. Результаты автоматически заводились в таблицу и выводились на экран дисплея. Обработка результатов показала, что максимальная несоосность электрода и изложницы составила 7 мм. Это позволяет сделать вывод, что в процессе плавки не возникло предпосылок для возникновения аварийных ситуаций.
Предлагаемый способ контроля позволяет:
- предотвратить аварийную ситуацию при плавке высокореакционных металлов и сплавов путем своевременного обнаружения момента возникновения аварии;
- повысить выход годного за счет полного сплавления расходуемого электрода и снижения брака за счет своевременного перехода на режим ВУР (выведение усадочной раковины).
Claims (2)
1. Способ контроля вакуумной дуговой плавки, включающий измерение значения технологического параметра, сравнение его с расчетным параметром и фиксирование аварийной ситуации, отличающийся тем, что в качестве технологического параметра выбирают площадь видимого изображения участка ванны жидкого металла, которую фиксируют оптическим датчиком с оптической осью, проходящей параллельно оси печи и расположенной между внутренней поверхностью изложницы и наружной поверхностью расходуемого электрода, сравнивают его с расчетным значением, выраженным как однозначная функция от аргументов смещения осей электрода относительно осей печи в двух взаимно перпендикулярных направлениях и длины расходуемого электрода, при совпадении измеренных и расчетных значений площади видимого изображения участка ванны жидкого металла оценивают безопасность процесса плавки, а фиксирование аварийной ситуации производят при значениях аргументов смещения осей электрода больше пороговых значений и длины электрода меньше порогового значения.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют два или более оптических датчика, которые независимо друг от друга фиксируют площадь видимого изображения участка ванны жидкого металла.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006117482/02A RU2324748C2 (ru) | 2006-05-22 | 2006-05-22 | Способ контроля вакуумной дуговой плавки |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006117482/02A RU2324748C2 (ru) | 2006-05-22 | 2006-05-22 | Способ контроля вакуумной дуговой плавки |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006117482A RU2006117482A (ru) | 2007-11-27 |
| RU2324748C2 true RU2324748C2 (ru) | 2008-05-20 |
Family
ID=38960016
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006117482/02A RU2324748C2 (ru) | 2006-05-22 | 2006-05-22 | Способ контроля вакуумной дуговой плавки |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2324748C2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2763827C1 (ru) * | 2020-12-18 | 2022-01-11 | Публичное Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | Способ вакуумного дугового переплава слитков из титановых сплавов, легированных марганцем |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4435818A (en) * | 1981-05-26 | 1984-03-06 | Leybold-Heraeus Gmbh | Method and apparatus for monitoring the melting process in vacuum arc furnaces |
| EP0499389A1 (en) * | 1991-02-12 | 1992-08-19 | Titanium Metals Corporation | Method and assembly for consumable electrode vacuum arc melting |
| RU2126523C1 (ru) * | 1996-10-28 | 1999-02-20 | Институт физики прочности и материаловедения СО РАН | Способ неразрушающего контроля механического состояния объектов и устройство для его осуществления |
| EP1184470A2 (en) * | 2000-08-31 | 2002-03-06 | General Electric Company | Vacuum arc remelting apparatus and process |
| RU2218433C1 (ru) * | 2002-07-15 | 2003-12-10 | ОАО Верхнесалдинское металлургическое производственное объединение | Способ контроля вакуумной дуговой плавки |
-
2006
- 2006-05-22 RU RU2006117482/02A patent/RU2324748C2/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4435818A (en) * | 1981-05-26 | 1984-03-06 | Leybold-Heraeus Gmbh | Method and apparatus for monitoring the melting process in vacuum arc furnaces |
| EP0499389A1 (en) * | 1991-02-12 | 1992-08-19 | Titanium Metals Corporation | Method and assembly for consumable electrode vacuum arc melting |
| RU2126523C1 (ru) * | 1996-10-28 | 1999-02-20 | Институт физики прочности и материаловедения СО РАН | Способ неразрушающего контроля механического состояния объектов и устройство для его осуществления |
| EP1184470A2 (en) * | 2000-08-31 | 2002-03-06 | General Electric Company | Vacuum arc remelting apparatus and process |
| RU2218433C1 (ru) * | 2002-07-15 | 2003-12-10 | ОАО Верхнесалдинское металлургическое производственное объединение | Способ контроля вакуумной дуговой плавки |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2763827C1 (ru) * | 2020-12-18 | 2022-01-11 | Публичное Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | Способ вакуумного дугового переплава слитков из титановых сплавов, легированных марганцем |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006117482A (ru) | 2007-11-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR930010005B1 (ko) | 연속주조용 로봇 | |
| US20110063628A1 (en) | Apparatus and method for measuring the liquid level of molten metal | |
| CN105562643B (zh) | 一种结晶器漏钢处理方法 | |
| RU2324748C2 (ru) | Способ контроля вакуумной дуговой плавки | |
| JP5871320B2 (ja) | 電子ビーム溶解炉およびこれを用いた電子ビーム溶解炉の運転方法 | |
| Wang et al. | Detection of non-metallic inclusions in centrifugal continuous casting steel billets | |
| JP5713840B2 (ja) | 真空上注ぎ鋳造の終了方法 | |
| RS65036B1 (sr) | Sistem i postupak za određivanje 3d informacija i modifikacija metalurške posude | |
| CN104395483A (zh) | 用于对在冶金容器中的熔渣液面进行探测的方法和装置 | |
| US9427796B2 (en) | Method for continuously casting ingot made of titanium or titanium alloy | |
| JPH03169474A (ja) | 耐熱容器内張りの残厚測定方法 | |
| JP2009002765A (ja) | 耐火物のプロファイル測定方法及び耐火物の厚み測定方法 | |
| KR102098770B1 (ko) | 전기로에서 탕면의 높이를 측정하기 위한 영상 처리 장치 및 방법 | |
| JP2009068982A (ja) | 転炉における耐火物のプロファイル測定方法及び耐火物の厚み測定方法 | |
| JPH0972852A (ja) | 溶融金属受湯容器の内張り耐火物の亀裂検出方法並びに亀裂の補修方法 | |
| RU2218433C1 (ru) | Способ контроля вакуумной дуговой плавки | |
| JP2019098394A (ja) | 鋼の品質判定方法及び鋼の品質判定装置 | |
| JP2001025851A (ja) | 溶融金属取扱い設備における異常事態の自動検出方法及び装置 | |
| JP2003145257A (ja) | 溶鋼注入終了判定方法及び判定装置 | |
| JP2000265204A (ja) | 溶滓傾注樋の傾動操作方法 | |
| RU2811810C1 (ru) | Система и способ определения трехмерной информации о металлургическом сосуде и его модификации | |
| WO2022020724A1 (en) | Monitoring casting environment | |
| Banerjee et al. | Slag detection in steelmaking | |
| EP3015191B1 (en) | Continuous casting apparatus for ingots obtained from titanium or titanium alloy | |
| JPS6257427B2 (ru) |