RU2660784C2 - Device for vacuum melting of refractory and reactive metals - Google Patents
Device for vacuum melting of refractory and reactive metals Download PDFInfo
- Publication number
- RU2660784C2 RU2660784C2 RU2014100698A RU2014100698A RU2660784C2 RU 2660784 C2 RU2660784 C2 RU 2660784C2 RU 2014100698 A RU2014100698 A RU 2014100698A RU 2014100698 A RU2014100698 A RU 2014100698A RU 2660784 C2 RU2660784 C2 RU 2660784C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- crucible
- mold
- melting
- melting chamber
- melt
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
- C22B9/16—Remelting metals
- C22B9/22—Remelting metals with heating by wave energy or particle radiation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D7/00—Casting ingots, e.g. from ferrous metals
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Crucibles And Fluidized-Bed Furnaces (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано для литья любых металлов, включая тугоплавкие и химически активные.The present invention relates to the field of foundry and can be used for casting any metals, including refractory and chemically active.
В качестве аналога предлагаемого изобретения принят способ электронно-лучевого переплава с холодным подом [1]. В этом способе исходный материал в виде шихты, губки, порошка или гранул перемещается с определенной скоростью из шихтового бункера в охлаждаемый кристаллизатор. В кристаллизаторе происходит плавление металла, и образующийся жидкий металл каплями или (при достаточной мощности электронного луча) непрерывной струей стекает в скользящий охлаждаемый кристаллизатор, образуя слиток нужного размера. Такой метод переплава может быть также назван электронно-лучевой переплав с промежуточной емкостью. По назначению и схеме осуществления он полностью идентичен широко используемому в промышленности плазменному переплаву. Однако в отличие от плазменного переплава здесь возможна более глубокая очистка металла от газовых примесей, когда расплав в вакууме удерживается в течение достаточно большого времени, необходимого для рафинирования металла.As an analogue of the invention, a method of electron beam remelting with a cold hearth [1] is adopted. In this method, the source material in the form of a charge, sponge, powder or granules moves with a certain speed from the charge hopper into the cooled crystallizer. In the mold, the metal melts, and the formed liquid metal drops or (with sufficient electron beam power) flows continuously into a sliding cooled mold, forming an ingot of the required size. This method of remelting can also be called electron beam remelting with an intermediate capacity. By purpose and implementation scheme, it is completely identical to plasma remelting widely used in industry. However, in contrast to plasma remelting, a deeper purification of metal from gas impurities is possible here, when the melt in vacuum is held for a sufficiently long time required for metal refining.
Наиболее близким техническим решением, принятым в качестве прототипа, является плазменный или электронно-лучевой способ плавки в плоский кристаллизатор [2]. Плавление в плоский кристаллизатор разработано американской фирмой "Frankel", где печь работает за счет того, что шихта заполняет кристаллизатор. Кристаллизатор передвигается на колесах внутри камеры под плазменной горелкой, которая может поворачиваться и перемещаться вверх и вниз. После сплавления определенной порции шихты добавляется вторая, пока слиток достигает нужной толщины. Полученный слиток в дальнейшем идет на вакуумно-дуговой переплав. Печи данной конструкции с электронно-лучевым нагревом выпускает российская фирма "Гиредмет". Основным преимуществом метода плавления в плоский кристаллизатор является возможность получения плоских слитков, основным недостатком является сложность оборудования, в котором используется движущийся кристаллизатор, малая глубина проплавления шихты и малая возможность усреднения химического состава.The closest technical solution adopted as a prototype is a plasma or electron beam method of melting in a flat crystallizer [2]. Melting in a flat crystallizer was developed by the American company "Frankel", where the furnace operates due to the fact that the charge fills the mold. The mold moves on wheels inside the chamber under the plasma torch, which can rotate and move up and down. After fusion of a certain portion of the charge, a second one is added until the ingot reaches the desired thickness. The resulting ingot is subsequently used for vacuum-arc remelting. Furnaces of this design with electron beam heating are produced by the Russian company Giredmet. The main advantage of the melting method in a flat crystallizer is the possibility of producing flat ingots, the main disadvantage is the complexity of the equipment, which uses a moving mold, a small penetration depth of the charge and a small possibility of averaging the chemical composition.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности использования и расширение технических возможностей за счет снижения энергозатрат, сокращения производственного цикла, увеличения массы металла при плавлении, уменьшения габаритов оборудования.The task of the invention is to increase the efficiency of use and expand technical capabilities by reducing energy consumption, shortening the production cycle, increasing the mass of metal during melting, and reducing the dimensions of the equipment.
Поставленная задача достигается тем, что устройство для плавки в качающемся тигле, содержащее камеру плавления, тигель с шихтой, электронно-лучевую или плазменную пушку, промежуточную емкость, кристаллизатор, отличается тем, что тигель совмещает в себе функции контейнера и промежуточной емкости, представляя из себя длинный поворотный желоб с одним или несколькими сливными носками, размещенный над кристаллизатором внутри камеры плавления, которая выполнена в виде трубы, для интенсивного перемешивания расплава тигель и кристаллизатор могут быть снабжены механизмами наклона в пространстве, а для более качественного усреднения химической однородности тигель может быть снабжен несколькими сливными носками, вместо кристаллизатора могут быть установлены формы, которые размещаются для заливки под сливной носок.This object is achieved in that a device for melting in a swinging crucible containing a melting chamber, a crucible with a charge, an electron beam or plasma gun, an intermediate tank, a crystallizer, is characterized in that the crucible combines the functions of a container and an intermediate tank, representing a long swivel chute with one or more drain socks, placed above the mold inside the melting chamber, which is made in the form of a pipe, for intensive mixing of the melt, the crucible and the mold Gut be provided with the tilting mechanism in the space and for better averaging crucible chemical homogeneity can be provided with several drain toes instead of the mold can be fitted shape, which are placed under the drain for pouring sock.
Предложенный способ осуществляется с помощью установки, изображенной на фиг.1. Установка содержит электронно-лучевую пушку 1, которая может быть расположена под разными углами по отношению к оси корпуса плавильной камеры 2, закрывающуюся сбоку фланцем 3 через уплотнительную вакуумную резину. В плавильной камере размещается медный охлаждаемый тигель 4 и кристаллизатор 5. В тигель 4 загружается шихта 6 любого вида. После установки тигля и кристаллизатора в камеру плавления создается вакуум через патрубок 7. При достижении требуемой глубины вакуума производится плавление шихты за счет электронного луча 8. Тигель для слива расплава сделан наклонным. Плавление шихты 6 будет осуществляться лучом за счет его перемещения по поверхности металла, пока не образуется жидкая ванна 10 на определенной площади поверхности тигля. После того как в тигле образовалась ванна металла определенной глубины, производится слив расплава в кристаллизатор через носок 9 за счет поворота тигля. Носков 9 на тигле может быть несколько.The proposed method is carried out using the installation shown in figure 1. The installation contains an
Во время образования ванны расплава металла 10 тигель может совершать попеременные наклоны вдоль или поперек плоскости ванны для перемешивания расплава, и после перемешанный расплав может сливаться в кристаллизатор за счет наклона тигля. Электронные пушки 1 должны быть установлены таким образом на корпусе 2, чтобы они с наибольшей эффективностью могли лучом перекрывать поверхность загружаемой шихты в тигле и поверхность металла, сливаемого в кристаллизатор.During the formation of the
На фиг.1а изображена установка, где в качестве кристаллизатора 5 выступает плоский кристаллизатор, который позволяет формировать плиты или листы.On figa shows the installation, where as the
На фиг.1б изображена установка, где в качестве кристаллизатора 5 выступает полукруглый кристаллизатор, который позволяет формировать полуэлектроды, из которых в дальнейшем возможно изготовление электродов для печей ВДП. Данный кристаллизатор может быть качающимся, это позволяет расплаву дополнительно перемешиваться внутри кристаллизатора. Выпуск полуэлектродов, четверти электродов или отдельных секторов электродов особенно актуален при переплаве шихты, где можно определить ее точный химический состав. После выплавки, например, полуэлектрода определятся точный химический состав, и если его нужно скорректировать, данная шихта или чистый металл может при загрузке легироваться нужными химическими элементами и сплавляться во второй полуэлектрод. Далее из полуэлектродов методом сварки или другим путем складывается электрод под последующий переплав, например вакуумно-дуговой или электронно-лучевой, где в процессе переплава создается заданный химический состав конечного металла. С целью более эффективного усреднения химического состава возможно создавать электрод из полуэлектродов, складывая их различными концами. Например, если конец первого полуэлектрода был сформирован с левой части тигля, то его соединяют с концом полуэлектрода, сформированного с правой части тигля. В полуэлектродах возможно хранение металла, где на слиток наносится код с полной информацией. После получения заказа на необходимый сплав из полуэлектрода возможно составить электрод требуемого химического состава.On figb shows the installation, where the
На фиг.2 изображена установка с круглым кристаллизатором 5, в котором выполнено несколько отверстий напротив сливных носков тигля 4, что позволяет производить готовые электроды 11. Для последующей вакуумно-дуговой плавки данный кристаллизатор может быть выполнен на одном каркасе с тиглем, следовательно, за счет одного наклонного механизма в кристаллизаторе и тигле металл может перемешиваться.Figure 2 shows the installation with a
Особенностью предлагаемого устройства является то, что он может производить слиток с наименьшими затратами из различных сплавов круглой, квадратной или прямоугольной формы одной или несколькими пушками (или плазматронами), без применения засыпных, подающих и вытяжных устройств. За счет компактного устройства, представляющего из себя обычную трубу, печь с качающимся тиглем очень компактна и не требует рытья котлованов. Следовательно, себестоимость, время строительства и окупаемость печи будут небольшими.A feature of the proposed device is that it can produce an ingot at the lowest cost from various alloys of round, square or rectangular shape with one or more guns (or plasmatrons), without the use of filling, feeding and exhaust devices. Due to the compact device, which is an ordinary pipe, the furnace with a swinging crucible is very compact and does not require digging pits. Therefore, the cost, construction time and payback of the furnace will be small.
Компактность оборудования осуществляется за счет того, что тигель одновременно служит накопительной емкостью для шихты, промежуточной емкостью, в которой идет очистка от тяжелых и легких примесей, и сливным устройством. То есть тигель совмещает функции бункера, где загружается шихта с промежуточной емкости, где происходит очистка металла и тигля, за счет поворота которого идет слив расплава металла в кристаллизатор. Загрузка шихты обеспечивается в тигель без особой подготовки. Загрузка шихты возможна без ее механического перемешивания и специальной укладки.The equipment is compact due to the fact that the crucible simultaneously serves as a storage tank for the charge, an intermediate tank in which heavy and light impurities are cleaned, and a drain device. That is, the crucible combines the functions of a hopper, where the charge is loaded from the intermediate tank, where the metal and crucible are cleaned, due to the rotation of which the metal melt is drained into the mold. The charge loading is provided in the crucible without any special preparation. Loading the mixture is possible without mechanical mixing and special laying.
Из тигля металл сливается, будучи предварительно перемешанным за счет его периодических наклонов в плоскости. Усиливается перемешивание за счет наклонов кристаллизатора.The metal merges from the crucible, being premixed due to its periodic tilts in the plane. Mixing is enhanced by the tilts of the mold.
Место слива расплава металла из тигля может находиться над кристаллизатором по его центру, а также по центру и около краев кристаллизатора. Это позволяет за счет наклона тигля попеременно сливать из него расплав сначала с одного края, затем по центру и далее - с другого края. Так, например, возможно наплавить расплав в одной части тигля, а произвести его слив в другой части. Тигель может иметь два сливных носка, что позволяет за счет наклона тигля производить слив в кристаллизатор сначала, например, с правой стороны, а затем с левой.The place of discharge of the molten metal from the crucible can be located above the mold in its center, as well as in the center and near the edges of the mold. This allows, due to the inclination of the crucible, to alternately drain the melt from it, first from one edge, then in the center and then from the other edge. So, for example, it is possible to melt the melt in one part of the crucible, and drain it in another part. The crucible can have two drain socks, which allows, due to the inclination of the crucible, to drain into the mold first, for example, on the right side, and then on the left.
Носок на тигле может быть один, но за счет наклонов тигля и кристаллизатора расплав будет интенсивно перемешиваться. Вместо кристаллизатора возможно применять отдельные формы, которые заполняются за один наклон тигля. После заполнения одной формы под сливной носок подставляется новая форма, которая заполняется после наплавления новой порции расплава и повторного наклона тигля.There may be one toe on the crucible, but due to the inclination of the crucible and the crystallizer, the melt will mix intensively. Instead of a crystallizer, it is possible to use separate forms, which are filled in one tilt of the crucible. After filling one form, a new form is substituted under the drain sock, which is filled after the fusion of a new portion of the melt and the repeated inclination of the crucible.
Для повышения производительности печи ее возможно снабдить вторым тиглем и кристаллизатором, которые во время плавления печи находятся снаружи, при этом второй тигель загружается новой шихтой. Как только процесс плавления окончен, тигель и кристаллизатор извлекаются из печи для очистки и удаления слитков, а на их место устанавливаются новый тигель и кристаллизатор.To increase the productivity of the furnace, it is possible to supply it with a second crucible and a crystallizer, which are outside during melting of the furnace, while the second crucible is loaded with a new charge. As soon as the melting process is completed, the crucible and mold are removed from the furnace for cleaning and removing ingots, and a new crucible and mold are installed in their place.
Конструкция устройства печи для осуществления способа имеет минимальный объем камеры плавления и представляет собой горизонтальную трубу, расположенную на цеховой площади без котлована. Внутренняя конфигурация полости этой камеры занимает пространство только для размещения горизонтального тигля и кристаллизатора. Данная особенность позволяет удешевить конструкцию установки, снизить стоимость вакуумной системы и уменьшить время на откачку воздуха из камеры плавления. Данные преимущества позволяют считать предлагаемое изобретение полезным для промышленного использования.The design of the furnace device for implementing the method has a minimum volume of the melting chamber and is a horizontal pipe located on the workshop area without a foundation pit. The internal configuration of the cavity of this chamber occupies space only for the placement of a horizontal crucible and a crystallizer. This feature allows you to reduce the cost of installation design, reduce the cost of the vacuum system and reduce the time for pumping air from the melting chamber. These advantages allow us to consider the present invention useful for industrial use.
ЛИТЕРАТУРАLITERATURE
1. А.А. Андреев. Плавка и литье титановых сплавов. - М.: Изд-во "Металлургия", 1994, с.182-184.1. A.A. Andreev. Melting and casting of titanium alloys. - M .: Publishing house "Metallurgy", 1994, p.182-184.
2. А.А. Андреев. Плавка и литье титановых сплавов. - М.: Изд-во "Металлургия", 1994, с.179-180.2. A.A. Andreev. Melting and casting of titanium alloys. - M.: Publishing House "Metallurgy", 1994, p. 179-180.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014100698A RU2660784C2 (en) | 2014-01-09 | 2014-01-09 | Device for vacuum melting of refractory and reactive metals |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014100698A RU2660784C2 (en) | 2014-01-09 | 2014-01-09 | Device for vacuum melting of refractory and reactive metals |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2014100698A RU2014100698A (en) | 2015-07-20 |
| RU2660784C2 true RU2660784C2 (en) | 2018-07-09 |
Family
ID=53611400
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014100698A RU2660784C2 (en) | 2014-01-09 | 2014-01-09 | Device for vacuum melting of refractory and reactive metals |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2660784C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2753847C1 (en) * | 2020-10-12 | 2021-08-24 | Публичное акционерное общество "Электромеханика" | Method and device for production of metal ingot |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU166943A1 (en) * | М. Я. Пистрак , Ю. П. Осипов | CONTROL DEVICE | ||
| JPS6277429A (en) * | 1985-09-30 | 1987-04-09 | Kobe Steel Ltd | Electron beam melting method |
| RU2087563C1 (en) * | 1995-09-13 | 1997-08-20 | Владлен Александрович Чернов | Method of electron beam remelting of lump metallic material and device for its embodiment |
| RU2008148779A (en) * | 2008-12-10 | 2010-06-20 | Анатолий Евгеньевич Волков (RU) | METHOD AND DEVICE OF ELECTRON BEAM OR PLASMA FUSION FROM CRYSTALIZER TO CRYSTALIZER |
-
2014
- 2014-01-09 RU RU2014100698A patent/RU2660784C2/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU166943A1 (en) * | М. Я. Пистрак , Ю. П. Осипов | CONTROL DEVICE | ||
| JPS6277429A (en) * | 1985-09-30 | 1987-04-09 | Kobe Steel Ltd | Electron beam melting method |
| RU2087563C1 (en) * | 1995-09-13 | 1997-08-20 | Владлен Александрович Чернов | Method of electron beam remelting of lump metallic material and device for its embodiment |
| RU2008148779A (en) * | 2008-12-10 | 2010-06-20 | Анатолий Евгеньевич Волков (RU) | METHOD AND DEVICE OF ELECTRON BEAM OR PLASMA FUSION FROM CRYSTALIZER TO CRYSTALIZER |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2753847C1 (en) * | 2020-10-12 | 2021-08-24 | Публичное акционерное общество "Электромеханика" | Method and device for production of metal ingot |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2014100698A (en) | 2015-07-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107574322B (en) | A method for preparing nickel-based superalloy with high purification by electron beam melting technology | |
| RU2489506C2 (en) | Method and device of electron-beam or plasma smelting of metal from crystalliser to crystalliser | |
| RU2089633C1 (en) | Device for melting and casting of metals and alloys | |
| RU2443961C2 (en) | Method and device for induction stirring of liquid metal | |
| CN103882185A (en) | High-pressure bottom-blowing refining casting device and method for smelting high-nitrogen steel by using same | |
| RU2660784C2 (en) | Device for vacuum melting of refractory and reactive metals | |
| RU2454471C2 (en) | Method of electron-beam or plasma zonal melting to square crystalliser | |
| EP2619516B1 (en) | Apparatus for melting and refining impure nonferrous metals, particularly scraps of copper and/or impure copper originating from the processing of minerals | |
| RU2360014C2 (en) | Vacuum arc-refining skull furnace | |
| RU2518805C2 (en) | Aluminium slag processing | |
| CN108677023A (en) | Cadmia melts the method and device of liquate | |
| RU2246547C1 (en) | Method of autocrucible melting of metals and slag lining furnace for realization of this method | |
| JP2005343779A (en) | Refining apparatus for scrap silicon using electron beam | |
| RU2598020C2 (en) | Method and device for production of laminated ingots | |
| CN102758122A (en) | Bearing block smelting process | |
| RU2286398C2 (en) | Method for metal casting with the use of lining slag as consumable electrode | |
| RU2228962C2 (en) | Vacuum melting furnace with cold hearth | |
| RU2612867C2 (en) | Method of melting highly reactive metals and alloys based thereon and device therefor | |
| CN206902208U (en) | A kind of pyrometallurgical smelting of lead hydrocone type puts lead mouth device | |
| RU2753847C1 (en) | Method and device for production of metal ingot | |
| RU2319578C1 (en) | Method for producing small-size cast pieces of high-active metals and alloys and plant for performing the same | |
| RU2190679C1 (en) | Magnesium alloy ingot production method | |
| RU2407811C1 (en) | Procedure for re-melting copper scrap and production of brass and bronze and furnace for implementation of this procedure | |
| RU2229528C2 (en) | Method of production of ingots | |
| RU2630138C2 (en) | Melting method of reactive metals and alloys on its basis |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20190819 |