Вакуумный ковш для забора и охлаждения металла или сплава

 

1. ВАКУУМНЫЙ КОВШ ДЛЯ ЗАБОРА И ОХЛАЖДЕНИЯ МЕТАЛЛА ИЛИ СПЛАВА, выполненный в виде герметичного-сосуда с крьппкой, содержащий изложницы и съемное заборное устройство, установленное наклонно, например сифон со .сливным носком, размещенньм в кармане , отличающийся тем, что, с целью повышения чистоты получаемого слитка, карман выполнен в ввде полого выступающего внутрь объема ковша цилиндра, открытый торец которого, направленный в сторону от зеркала металла, составляет с вертикалью угла 3-8 и снабжен крышкой в виде стакана, имеющего возможность возвратно-поступательного движения.

ООЮЭ ООВЕТСНИХ

° WIOIW

РЕОПУБЛИН

0% 011

3@9 С 21 С 7/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ а

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

F10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЖ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3590604/22-02 (22) 10.05.83 (46) 15.09.84 Бюп. В 34 (72) Г.В.Юдин, А.Б.Селиванов, М.Л.Коцарь, Е.Н.Талтыкин, Ю.А.Анисимов, А.И.Затыкин и Г.С.Черемных (53) 669.187.2(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Нр 180357, кл. В 22 D 41/00, 1967.

2. Патент США 13700026, кл. 164-256, 1974.

3. Авторское свидетельство-СССР

Ф 464379, кл. В 22 D 39/00. 1975. (54)(57) 1. ВАКУУМНЫЙ КОВШ ДЛЯ ЗАБОРА И ОХЛАЖДЕНИЯ NETAJIJIA ИЛИ СПЛАВА, выполненный в виде герметичного сосуда с крышкой, содержащий изложницы и съемное заборное устройство, установленное наклонно, например сифон со .сливным носком, размещенным в кармане, отличающийся тем, что, с целью повышения чистоты получаемого слитка, карман выполнен в виде полого выступающего внутрь объема ковша цилиндра, открытый торец которого, направленный в сторону от зеркала металла, составляет с вертио калью угла 3-8 и снабжен крышкой в виде стакана, имеющего возможность возвратно-поступательного движения.

1113420

2. Ковш по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что карман выполнен из материала, имеющего меньший козфИзобретение относится к цветной металлургии, в частности к вакуумным ковшам для забора расплава из печей и дальнейшего егo слива в другие емкости или получения слитков непосред- ственно в ковшах.

Известны вакуумные аппараты, содержащие герметичный корпус с установленной в нем одной или несколькими изложницами, подключаемый к сис- 1О теме вакуумирования в момент забора металла. При создании перепада давления между печью, где находится ðàñплав, и приемным вакуумным ковшом расплав начинает поступать в излож- 1S ницу вакуумного ковша, заполняя ее.

Известен вакуумный ковш для забора алюминия иэ электролизера, выполненный в виде сосуда с крышкой, герметично закрывающей его на время за- 2б бора металла и снимаемой после наполнения ковша. Б крышке сделана полость (выемка, карман), открытая снизу и обращенная открытой частью к зеркалу металла. В этель полость введен сливной конец сифона, жестко прикрепленного к крышке. Такая конструкция крьппки позволяет использовать ее для несколько ковшеи, заполняемых последовательно, и интенсифицировать процесс откачки металла из электролизера, но не дает возможности охладить металл в ковше без доступа воздуха (1) .

Известен также вакуумный аппарат для отливки слитков чистых металлов, получаеми в дуговой плазменной печи.

Аппарат содержит вакуумный ковш с изложницей. К этому ковшу подсоединен промежуточный герметичный ковш, крышка которого, выполненная в виде гофрированной мембраны, охватывает сливной носок дуговой печи. После отсоса воздуха и заполнения вакуумного и промежуточного ковшей инертным газом печь наклоняют и заполняют металлом изложницу, при этом избыток фициент линейного расширения, чем материал закрывающей его крьпнки, инертного газа удаляют через предохранительный клапан. В таком аппарате поступивший рафинированный металл не загрязняется кислородом и азотом иэ воздуха, т.е. содержание газовых примесей сводится к минимуму |2| .

Недостатком данного аппарата является приспособленность его к работе только со специальными печами, имеющими возможность поворота вокруг горизонтальной оси (наклона), а также невозможность отсоединения аппарата от печи до полного застывания слитка без опасности его загрязнения.

Наиболее близким по технической, сущности и достигаемому эффекту к изобретению является вакуумный ковш для забора и охлаждения металла или сплава, выполненный в виде герметичного сосус(а с крышкой, содержащий изложницы и съемное заборное устройство, установленное наклонно, например сифон со сливным носком, размещенным в кармане (3) .

Аппарат выполнен в виде герметичного цилиндрического сосуда с установленными в нем на поворотном круге изложницами, закрытого крышкой со смотровым окном для контроля уровня заполнения изЛожниц. На крышке смонтирован натрубок для ввода заборного устройства и предохранительный клапан. Заборное устройство выполнено в виде сифона,, на сливном конце которого имеется сливной носок. Опустив заборное устройство в электролизер и создавая разрежение в аппарате, засасывают металл и наполняют изложницы, причем скорость заполнения регулируют изменением величины остаточного давления, а прекращают поступление металла через сифон в аппарат путем доведения давления до атмосферного. Вынимают сифон из аппарата и закрывают патрубок крышкой, при этом корпус частично заполняется воздухом и горячий металл насыщается газовыми

1113 примесями. Качество полученного в

1 электролизере рафинированного высокочистого металла или сплава в вакуумном аппарате снижается и слиток получается загрязненным кислородом и азо- 5 том, поскольку ввод и съем заборного устройства происходит с разгерметизацией аппарата.

Целью изобретения является повыше ние чистоты получаемого слитка. t0

Поставленная цель достигается тем, что в вакуумном ковше для забора и охлаждения металла или сплава, выполненном в виде герметичного сосуда с крьипкой, содержащим изложницы и съем- 15 ное заборное устройство, установленное наклонно, например сифон со сливным носком, размещенным в кармане, карман выполнен в виде полого выступающего внутрь объема ковша цилиндра,20 открытый торец которого, направленный в сторону от зеркала металла, составляет с вертикалью угол 3-8 и о снабжен крышкой в виде стакана, имеющего возможность возвратно-поступательного движения.

Карман выполнен из материала,,имеющего меньший коэффициент линейного расширения, чем материал закрывающей его крышки.

I Такое выполнение вакуумного àïïàрата, при котором заборное устройство размещено в изолированном от аппарата отсеке, позволяет осуществлять 35 ввод и съем заборного устройства без разгерметизации всего аппарата. Расположение открытого торца кармана не параллельно зеркалу металла, а вбок от него, придание закрывающей 40 его крышке пространственной (коробчатой) формы и отсутствие между ними прокладок обеспечивают снижение воздействия теплового излучения горячего металла, устранение коробления и 45 неравномерного прижатия крышки к кармайу. Такая конструкция позволяет проводить процессы заливки и охлаждения металла или сплава в среде инерного газа, что улучшает условия по- 50 лучения слитка. Кроме того, обеспечивается техника безопасности работы обслуживающего персонала, поскольку при вводе и съеме заборного устройства инертный гаэ не выходит из аппара- 55 та.

На чертеже изображен вакуумный ковш, разрез.

420 1

Вакуумный ковш содержит ципиндрический корпус 1 закрытый герметичной крышкой 2, в которой смонтированы патрубок 3 с размещенным в его верхней части предохранительным клапаном 4 и вентили 5 и 6 для вакуумироваиия и подачи инертного газа.

В корпусе 1 установлены на поворотном круге изложницы 7 (для упрощения на чертеже показан ковш с одной изложницей). К патрубку 3 жестко прикреплен карман 8 в виде отрезка цилиндрической трубы, входящей во внутреннее пространство патрубка 3, причем ось кармана 8 установлена наклонно с подъемом входящей в патрубок 3 части 9 кармана 8 под углом 3-8 к горизонтальной плоскости, при этом открытый торец 10 части 9 составит с вертикалью такой же угол. Со стороны открытого торца 10 карман 8 закрыт герметизирующей крышкой 1t, выполненной в виде стакана. Соединение между ними может быть выполнено известным способом, обеспечивающим ему герметичность и надежность в условиях вакуума и высоких температур, например шар по конусу, при этом крышка 11 изготовлена из более мягкого материала, имеющего коэффициент линейного расширения больший, чем у материала кармана 8. Крышка 11 связа. на через шток 12 с механизмом возвратно-поступательного движения, в данном случае с ручным приводом от рукоятки 13. В карман 8 вставлен сливной конец 14 заборного устройст-. ва — сифона 15, сливной носок 16 которого размешен в полости крышки 11.

Сифон 15 жестко прикреплен к крышке

17, закрывающей карман 8 с наружной стороны герметично с помощью уплотнения 18 и прижима 19. Поскольку сливной конец 14 сифона размещен вдоль оси кармана 8, то он также имеет наклон к горизонтальной плоскости.

Расположение открытого торца кармана не только вбок от зеркала метал. ла, но и вверх от него, сводит к минимуму нежелательное тепловое воздействие на сопрягаемые поверхности кармана и крышки, обеспечивая герметичность вакуумного ковша при охлаждении металла или сплава в нем. Выбор верхнего предела угла отклонения торца от вертикали — 8 обусловлен тем, что при дальнейшем увеличении угла

1113420

Составит ель А . Щер баков

Редактор М. Веселова Техред Т. Маточка Корректор С. Черни

Заказ 6531/21 Тираж 539 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, .Москва, Ж-35, Раушская наб., д . 4/5

Филиал ППП "Патент", г ° Ужгород, ул.Проектная, 4 увеличиваются только габариты (объем) ковша за счет увеличения его высоты, но дополнительных преимуществ не наблюдается. Выбор нижнего предела—

3 обуслдвлен тем, что наклонные под этим же углом к горизонтали ось кармана и соответственно сливной конец сифона обеспечивают полное удаление остатков металла из сифона после забора металла, исключающее попадание капель горячего металла на сопрягаемые поверхности кармана и крьппки.

Вакуумный ковш работает следующим образом.

Ковш с установленными изложницами 7 и заборным устройством 15, герметично закрытый крышкой 2, подсоединяют к системе вакуумирования через вентиль 5 и к системе подачи инертного газа, преимущественно аргона, через вентиль б, при этом предохранительный клапан 4 закрыт, а герметизирующая крьппка 11 герметично закрывает карман 8. Создают разрежение до

13 3 Па и заполняют пространство ковша до избыточного давления 50-100 гПа

Всасывающий конец заборного устройства 15 опускают в электролизер, открывают крышку 1, перемещая ее приводом до полного освобождения сливного нос- ка 16. Подаваемым в ковш аргоном продувают заборное устройство 15, вытесняя воздух из него в электролизер.

После прекращения подачи аргона создают раэряжение и металл или сплав из ванны электролизера поступает в изложницы 7, перемещаемые от сливного носка 16 по мере их заполнения, контроль уровня сплава в изложнице осуществляют автоматически с помощью датчика или визуально через смотровое окно (не показаны) . Оставшийся в сливном конце 14 заборного устройства 15 металл или сплав за счет наклона этого конца сливается в электролиэер, а подаваемым аргоном осушают сливной носок 16, чтобы не осталось горячих капель металла. Крьпику надевают на карман 8, перемещая ее рукояткой 13, при этом из-за разнос15 ти коэффициентов линейного расширения материалов, из которых выполнены карман 8 и крышка 11, при охлаждении добиваются более плотного герметичного соединения . Отключают ковш от

20 систем вакуумирования и подачи аргона, производят съем заборного устройства, открыв наружную крьппку 17, при этом ковш не подвергается разгерметизации. Вакуумный ковш в закрытом состоянии охлаждают до полного остывания и затем извлекают слиток высокочистого металла или сплава.

Получаемые в предложенном ковше слитки металла или сплава содержат

30 в 2-4 раза меньше кислорода и азота, чем слиткИ, получаемые в известных ковшах. Это делает их более технологичными при последующем переделе.

Кроме того, достигается улучшение условий труда обслуживающего персонала.