Реферат вакуумные дуговые печи
Обновлено: 02.07.2024
Вакуумно-дуговой переплав (ВДП) является одним из основных процессов промышленной спецметаллургии, он позволяет получать высококачественные металлы (сталь, различные сплавы, титан, цирконий, ниобий, молибден, тантал, вольфрам, ванадий, бериллий и др.) для специальных отраслей техники. Высокое качество металлов достигается в результате протекания плавки в вакууме, при которой из металла удаляются растворенные в нем газы и твердые неметаллические включения, испаряются примеси цветных металлов. Кроме того, в результате затвердевания в водоохлаждаемом кристаллизаторе получают плотный (без пор) слиток, с малойпо высоте усадочной раковиной и с однородной кристаллической структурой и малой ликвацией (при переплаве сталей и сплавов).
В качестве исходного материала используют различные продукты металлургического передела. Например, исходным материалом при плавке титана и циркония служит губка. В результате обжатия ее на мощных прессах или частичного сплавления получают расходуемые электроды. При плавке ниобия, молибдена, тантала и некоторых других металлов исходным материалом являются штабики размером от 10x10x600мм до 25x25x800мм, полученные методом порошковой металлургии. Электроды из штабиков изготовляют сваркой их в пакеты. При переплаве сталей применяют литые, кованые и прокатанные заготовки (штанги).
Отечественные заводы электротермического оборудования освоили серию печей ВДП. Эта серия включает печи типов: ДСВ — для плавки стали; ДТВ — для плавки титана; ДДВ — для плавки молибдена и других тугоплавких металлов; ДНВ — для плавки ниобия.
Условные обозначения для этих типов печей, например типа ДТВ-14-Г26, означают: Д — дуговая, Т — для плавки титана, В — вакуумная, 14 — диаметр кристаллизатора 1400 мм, Г — с глухим кристаллизатором, 26 — максимальная масса слитка 26 т; ДДВ-2,5В-0,6: Д — дуговая, Д — для плавки тугоплавких металлов, В —вакуумная, 2,5 — диаметр кристаллизатора 250 мм, В — вытягивание слитка, 0,6 —максимальная масса слитка 0,6 т. Техническая характеристика некоторых печей ВДП приведена ниже:
Основными элементами печей ВДП (рисунок 1) являются герметичная вакуумная рабочая камера, присоединяемый к ней снизу водоохлаждаемый кристаллизатор, система электропитания и система вакуумных насосов (на рисунке не показаны), обеспечивающих вакуум в камере и в кристаллизаторе в течение процесса переплава.
Сверху в вакуумную камеру через вакуумное сальниковое уплотнение 11 введен подвижный шток (электрододержатель) 8, на котором крепится электрод 5 из переплавляемого металла.
Суть процесса заключается в том, что под воздействием высоких температур электрической дуги, возникающей под нижним концом электрода, металл электрода в этом месте расплавляется и каплями падает в находящуюся под дугой жидкую ванну, которая под воздействием охлаждения кристаллизатора непрерывно снизу затвердевает, образуя слиток. По мере плавления электрода его опускают вниз, а высота затвердевшего слитка увеличивается.
Рисунок 1 – Печи ВДП 1 — водоохлаждаемый поддон; 2 — кристаллизатор; 3 — соленоид; 4 — слиток; 5 — расходуемый электрод; 6 —вакуумная рабочая камера; 7 — смотровое окно; 8 — шток электрода; 9 — токоподвод; 10 — патрубок к вакуумной системе; 11 — вакуумное уплотнение; 12 — камера слитка; 13 — шток слитка
Наиболее распространены печи с расходуемым электродом и среди них печи с глухим кристаллизатором (рисунок 1, а) и с вытягиванием слитка (рисунок 1, б). Чаще используют печи первого вида, а печи с вытягиванием слитка применяются в основном для плавки тугоплавких металлов, качество которых сильно зависит от величины давления выделяющихся в процессе плавки газов. Для улучшения отсоса газов уровень расплава поддерживается постоянно в верхней части кристаллизатора. В этих печах вытягиваемый слиток поступает в камеру охлаждения.
Реже применяются печи с нерасходуемым электродом (угольным), так как переплавляемый металл загрязняется материалом электрода.
Применяются также гарниссажные печи, где металл расплавляют в тигле и затем сливают в форму, что позволяет получать отливки сложной конфигурации.
Часто кристаллизатор оборудован расположенным снаружи соленоидом 3 (рисунок 1), создающим аксиальное магнитное поле для стабилизации горения дуги и предупреждения ее
переброса на стенки кристаллизатора.
На рисунки 2 показана схема типовой печи ВДП для выплавки титановых слитков.
Рисунок 2 – Типовая печь ВДП для выплавки титановых слитков
Печь установлена в защитной камере 23. Рабочая (вакуумная) камера 7 водоохлаждаемая, она жестко закреплена в каркасе защитной камеры 23 и присоединена к вакуумной системе трубопроводом 19. Кристаллизатор 10 снабжен соленоидом 11. Электрододержатель 3 введен в камеру 7 через вакуумное сальниковое уплотнение 6 ; он является водоохлаждаемым и состоит из двух соосных труб — наружной силовой из стали и медной внутренней, по которой подводят ток и охлаждающую воду. К верху электрододержателя подсоединен гибкий токоподвод 4.
Перед цачалом плавки закрытый поддоном 13 кристаллизатор с помещенным в него расходуемым электродом с помощью тележки 12 и гидроцилиндра 15 подают под рабочую камеру 7. Электрод 9 соединяют с электрододержателем посредством зажима 8, поднимают вверх и затем, включая подъемный стол поднимают кристаллизатор, прижимая его верхним фланцем к фланцу камеры 7, между которыми помещено вакуумное уплотнение.
Разводку ванны, как правило, ведут при ручном управлении двигателем механизма перемещения электрода, а затем переключают на автоматическое управление.
Для повышения быстродействия системы управления механизм перемещения электрода снабжен противовесом 22. Наблюдение за процессом проводят с электропульта 20 через перископ 21 и окно 5.
После выплавки слитка стол 18 опускается вместе с кристаллизатором и слитком. Кристаллизатор опирается своими упорами на тележку 12, выкатывается за пределы печи и посредством крана транспортируется на специальный стенд для извлечения слитка. На этом стенде также установлено устройство для чистки внутренней поверхности кристаллизатора. В ряде случаев разборка и сборка кристаллизатора осуществляется на столе 17, при этом открывают площадку Ц с помощью гидроцилиндра 16.
К числу основных механизмов печей относятся механизмы подачи электрода и вытягивания слитка. В небольших печах для подачи электрода применяют винтовые механизмы с электромеханическим приводом, а в крупных — механизмы с цепной подвеской и аналогичным приводом.
Скоротечность процессов в дуговом промежутке, малая длина дуги (20-50 мм) и, в то же время, небольшая скорость подачи электрода при сплавлении вызывают необходимость изменять скорость механизма: для нормального режима — миллиметры в минуту, а в момент ликвидации короткого замыкания — метры в минуту.
Наиболее распространенным приводом механизмов подачи является электрический привод с дифференциальным редуктором. Для реализации рабочей скорости служит двигатель постоянного тока 1, для маршевой — двигатель переменного тока 2. (Подробнее такой привод показан на рисунки 3).
Рисунок 3 – Механизмы перемещения расходуемых электродов печей ВДП
Требования к механизмам вытягивания слитков аналогичны; они также должны иметь две скорости: рабочую с диапазоном регулирования 2-20 мм/мин и маршевую — в пределах 1,5-3 м/мин. Чаще применяют механизмы с винтовой и реже с гидравлической передачами.
Конструкции и расчет печей электронно-лучевого переплава (ЭЛП)
Для получения особо чистых металлов и сплавов применяют метод электронно-лучевого переплава (ЭЛП). Этот метод сочетает в себе возможность плавки металла в глубоком вакууме (1,3·10 -2 Па) с нагревом до высокой температуры. Электронно-лучевой переплав эффективнее, чем ВДГ1, так как имеет независимый источник нагрева, что позволяет в широких пределах регулировать температуру расплава.
Принцип метода состоит в том, что пучок электронов, бомбардирует шихту или металлическую заготовку, которые расплавляются в водоохлаждаемом кристаллизаторе. Пучок электронов создают электронно-лучевые нагреватели (электронные пушки).
Печи предназначены для плавки и рафинирования черных, цветных и редких металлов и сплавов на их основе, включая ниобий, тантал, молибден, вольфрам и химически устойчивые в вакууме тугоплавкие соединения.
Распространение получили печи с радиальными и аксиальными пушками (рисунок 4).
Рисунок 4 – Печи ЭЛП 1 — рабочая камера; 2 — пушка; 3 — кристаллизатор; 4 — слиток; 5 — поддон; 6 — шток затравки; 7 — патрубок вакуумной системы; 8 — заготовка; 9 — шток заготовки; 10 — ролики; 11 — промежуточная емкость; 12 — вакуумное уплотнение
В печах, снабженных радиальными пушками (рисунок 4, а), сплавляемая заготовка подается сверху, что является недостатком печей, так как их высотные габариты вдвое больше, чем печей с горизонтальной подачей и аксиальными пушками (рисунок 4,б). В последние годы применяют печи с промежуточной емкостью(рисунок 4, в). Благодаря увеличению поверхности расплава ускоряется процесс рафинирования, за счет чего возрастает производительность печей. Наряду с переплавом металла в таких печах можно переплавлять кусковую шихту, загружая ее в емкость 11.
В нашей стране широко применяют печи У-270М конструкции Института электросварки им. Е.О. Патона (рисунок 5). Печь оборудована радиальными пушками 11 (4-10 шт.) и откачивающим дифференциальным устройством. К печи через патрубки подсоединены вакуумные агрегаты 2 и 4- Камера печи 13 охлаждаются водой, для чего на ее поверхности наварены змеевики 18 из стальных труб, разрезанных вдоль оси. На камере с двух сторон установлены смотровые гляделки 12. Загрузка электрода 10 и выгрузка слитка 15 осуществляются через люк камеры манипулятором 16, расположенным на рабочей площадке 1. Вода к кристаллизатору 14 подается через ось 3.
Рисунок 5 – Электронно-лучевая печь
Механизмы вытягивания слитка 19 и опускания электродов 6, однотипны. Они имеют винтовую передачу и электромеханические приводы с двухскоростными редукторами 5 и 21. Для вытягивания, например, слитка вниз, электродвигатель (на рисунке не показан) через двухскоростной редуктор 21 и зубчатую коническую передачу 22 вращает винт 19 а, что вызывает вертикальное перемещение каретки 20 с гайкой и, тем самым, штока 17 и слитка.
На подвижной траверсе механизма подачи электрода установлен механизм его вращения 7. Охлаждающая вода подается к штоку 9 через специальное уплотнение 8. Водой охлаждаются также шток 17 и поддон слитка. Штоки введены в камеру через специальные вакуумные уплотнения, изготовленные из фторопласта и вакуумной резины. Печи серии У-270 предназначены для выплавки слитков небольшой массы (до 200 кг).
Отличительной особенностью крупных промышленных печей ЭЛП является расположение механизма вытягивания слитка на выкатной тележке или поворотной колонне, что позволяет достичь полной механизации разгрузки слитка и загрузки новой заготовки. Кристаллизатор в этих печах размещен снаружи и стыкуется с камерой печи через вакуумное уплотнение. Слиток в процессе плавки извлекается в водоохлаждаемую камеру механизма вытягивания.
Исполнительные механизмы печей ЭЛП незначительно отличаются от механизмов печей ВДГ1, в особенности механизмы вытягивания слитка. В малых печах применяют в основном винтовые механизмы, а в крупных — гидравлические. Винтовые механизмы выполняют двухвинтовыми или же одновинтовыми с консольным приложением усилия к штоку (через каретку 20 к штоку 17) или соосным расположением винтовых пар. При соосном расположении винт размещен внутри полого штока слитка. Механизмы должны обеспечивать две скорости: рабочую, регулируемуюв пределах 0,002-0,020 м/мин, и маршевую — свыше 1,0 м/мин.
В механизмах подачи заготовки печей ЭЛГ1 применение гибких передач (канатов, цепей) затруднено необходимостью вращения заготовки для равномерного оплавления конца. Поэтому в печах с вертикальной подачей заготовки применяют преимущественно винтовые механизмы (одновинтовые консольные и двувинтовые), а в печах с горизонтальной подачей — винтовые и гидравлические.
Особенность конструкций кристаллизаторов печей ЭЛГ1 состоит в том, что они предназначены для процесса с вытягиванием слитка, поэтому их изготовляют короткими и сквозными. Поскольку максимальная тепловая нагрузка падает на узкий поясок контакта жидкого металла с гильзой в верхней части кристаллизатора, требуется более интенсивное охлаждение рабочей гильзы. Для этого между кожухом и гильзой вставляют обойму с винтовой канавкой, по которой направленно со скоростью 5 м/с циркулирует вода.
Дуговые печи, их виды и характеристики. Основы процесса вакуумной дуговой плавки с расходуемым электродом. Тепловые процессы, происходящие во время плавки. Преимущества вакуумных дуговых установок. Возможности вакуумного электродугового переплава.
Подобные документы
Вакуумные дуговые печи: параметры и принцип действия. Установки электрошлакового переплава. Особенности применения электронно-лучевых установок. Установки плазменно-дугового переплава в водоохлаждаемый кристаллизатор. Вакуумные индукционные печи.
реферат, добавлен 04.04.2011
Общая характеристика автогенных процессов. Структура пирометаллургического процесса. Расчет теплового баланса для переработки медного концентрата. Сущность плавки сульфидного сырья во взвешенном состоянии. Печь взвешенной плавки как объект управления.
дипломная работа, добавлен 06.03.2012
Классификация материалов по функциональному назначению. Схема устройства дуговой электросталеплавильной печи. Процесс плавки стали на углеродистой шихте и преимущества электрических печей перед другими плавильными агрегатами. Особенности сварки меди.
реферат, добавлен 18.05.2011
Общее описание устройства дуговой электропечи переменного тока. Шихтовые материалы для печей переменного тока. Дуговые печи постоянного тока и их преимущество. Регуляторы электрического режима при плавке в ДСП. Основные тенденции развития дуговых печей.
курсовая работа, добавлен 17.04.2011
Процессы разложения плавильных материалов. Процессы восстановления в доменной печи: термодинамика и кинетика восстановления оксидов. Влияние разных факторов на параметры этого процесса и их связь с технико-экономическими показателями доменной плавки.
контрольная работа, добавлен 30.07.2011
Свойства термообработки металла. Подготовка шихтовых материалов к плавке, заправка печи, загрузка шихты в печь. Восстановительный период плавки. Расчёты угара и необходимого количества ферросплавов. Выбор источника питания печи. Расчёт тепловых потерь.
курсовая работа, добавлен 18.07.2014
Классификация ДСП (Дуговых сталеплавильных печей). Основные технические и эксплуатационные характеристики ДСП. Технологический процесс электродуговой плавки в печи. Методы измерения температуры. Принцип измерения температуры шомпольным термозондом.
курсовая работа, добавлен 13.11.2009
Характеристика продукции, выпускаемой заводом. Устройство и технические характеристики дуговой сталеплавильной печи, агрегата внепечной обработки стали "ковш-печь", рудно-термические электропечи средней и малой емкости. Описание процесса плавки металла.
реферат, добавлен 19.11.2014
Типовой процесс плавки стружки в отражательной печи. Преимущества индукционных канальных и тигельных печей. Повышенный угар алюминия как главный недостаток переплавки. Механизм термофлюсового переплава стружки. Химический состав выходного изделия.
статья, добавлен 04.03.2014
Технологические особенности дуговой электросталеплавильной печи. Характеристика производственных процессов как объектов автоматизации. Давление газов в рабочем пространстве. Автоматическое регулирование электрического и теплового режимов дуговых печей.
Дуговая вакуумная печь, электрическая печь для плавки металлов в вакууме энергией электрической дуги. Дуговая вакуумная печь — газоразрядная система, где дуга существует на парах переплавляемого металла.
Для повышения качества металла, его переплавляют при низком давлении в ВДП в результате чего в металле уменьшается содержание вредных примесей и растворенных газов. ВДП применяют в основном для выплавки слитков высокореакционных металлов (титана, ниобия, вольфрама, циркония, тантала, молибдена), а также для переплава специальных высококачественных сталей, в результате чего они не только очищаются, но и приобретают более плотную структуру. Рабочее давление в камере печи может составлять 1,0-0,001 Па в зависимости от требований к получаемому металлу. С помощью современных ВДП получают слитки массой от нескольких сотен килограммов до 50-60 т.
В качестве материалов электродов в ВДП используются различные продукты металлургического передела. Так, при плавке титана круглые электроды изготовляют прессованием титановой губки. При переплавке вольфрама, молибдена и ниобия электроды изготовляют из штабиков путем стыковой сварки и сборки электродов-пакетов. При переплавке сталей в качестве электродов применяют прокат или специальные штанги, полученные методом непрерывной разливки или ковки. В некоторых установках применяют нерасходуемые электроды, а переплавляемый металл кусками подается в кристаллизатор. Каждый из этих способов, в свою очередь, может быть осуществлен по двум схемам: плавка в глухой кристаллизатор (рис. 1, а) и плавка с вытягиванием слитка (рис. 1, б).
Оборудование и основы технологии проектирования электросталеплавильных цехов
Вакуумные дуговые печи: параметры и принцип действия. Установки электрошлакового переплава. Особенности применения электронно-лучевых установок. Устан.
Электрические печи сопротивления и дуговые печи
Освещены вопросы конструирования электрических печей сопротивления и дуговых печей, вопросы расчета этого оборудования и особенности эксплуатации. Мат.
Вакуумные электрические печи
Вакуумные электропечи начали изготовляться и получили распространение только в последние 20—30 лет в связи с возникновением таких новых отраслей промы.
Дуговые сталеплавильные печи как объект автоматизированного управления
Устройство и работа дуговой сталеплавильной печи, принцип ее действия, конструкции и механизмы. Автоматизированная система управления процессом плавки.
Расчет обжарочной печи
Классификация и принцип действия обжарочной печи при обжаривании овощей. Устройство механизированной паромасляной печи. Методика расчёта обжарочной пе.
Горизонтальные двухкамерные вакуумные печи
Благодаря тому, что в печи данного типа процесс закалки осуществляется в два раза быстрее, многие виды сталей, которые обычно закаливались исключительно в масляных или соляных ваннах, теперь могут обрабатываться в незагрязняющей окружающую среду вакуумной печи с газовой средой с избыточным давлением.
Концепция использования отдельных камер, одну длянагрева, одну для охлаждения, дает возможность за счет остающейся постоянно холодной камеры охлаждения достигать 100-процентного ускорения процесса охлаждения по сравнению с однокамерной печью. Используя остаточное тепло в камере нагрева для последующего процесса отпуска, можно значительно сократить продолжительность цикла и потребление энергии.
Печи могут быть оснащены следующими опциями:системой охлаждения с разным давлением газа от 6 до 10 бар (абс.) или более, для обеспечения высокой скорости охлаждения в соответствии с индивидуальными техническими требованиями заказчиков;
системой конвекционного нагрева, которая позволяет сокращать продолжительность рабочего цикла, улучшает равномерность распределения температуры внутри камеры в определенных температурных диапазонах;
системоймногостороннего охлаждения, смена направления охлаждающего потока уменьшает коробления садки.
Возможные области применения: закалка, отпуск, отжиг, спекание. Установки полностью автоматизированы в целях получения повторяемости результатов при одинаковых задаваемых параметрах рабочих циклов.
Разнообразие моделей этой двухкамерной установки с высокой скоростью охлаждения (на 100 % быстрее по сравнению с однокамернойпечью) позволяет использовать ее как для больших, так и для малых загрузок.
Технические параметры
Тип IKU
макс. средний вакууммакс. глубокий вакуум 5×10-2 мбар5×10-6 мбар
макс. температура 1250°C1350°C
макс. давление охлаждающего газа 6 или10 бар
Закалка в вакууме − термовакуумный процесс обработки сталии некоторых сплавов (например, латуни, бронзы и др.) путем нагрева и затем быстрого охлаждения.Закалка вызывает резкое изменение свойств металла: у стали − получение чистой светлой поверхности без науглероживания или обезуглероживания, повышение упругости, прочности, твердости при пониженной вязкости, уменьшение деформации и коробления и пр.; у некоторых сталей и сплавов закалка приводит только к повышению вязкости. Например, широко применяется закалка рельсов из бессемеровской стали,обеспечивающая высокие пластические свойства и ударную вязкость даже при температурах вплоть до 50°С при малой чувствительности к старению.
Электропечи для вакуумной закалки подразделяют на печи для закалки в газе и для закалки в жидких средах. Закалка в газе после нагрева в вакууме проводится в шахтных и камерных печах. Эти печи широко применяются для закалки крупных изделий, медицинского и точногоинструмента, деталей приборов и пр. В России впервые была создана шахтная вакуумная печь для закалки в циркулирующем инертном газе металлорежущего инструмента из легированных и быстрорежущих сталей, прессформ, фильер и деталей шариковых подшипников. Предварительный нагрев изделий осуществляется при остаточном давлении в печи 0,1 Па [11].
Печи, предназначенные для проведения закалки в масле, снабжаютсязакалочным баком. Применение закалки в вакууме позволяет устранить последующую механическую обработку и повысить качество изделий. Сфера рабочей температуры：700～1120℃
Вакуумная закалочная печь.
Печь предназначена для термической обработки преимущественно деталей из быстрорежущих сталей. Печь периодического действия. В ней детали можно нагревать до 1300 °С с последующим охлаждением в закалочном бакес маслом или в загрузочном тамбуре в атмосфере азота. В печи также можно обрабатывать детали из обычных углеродистых сталей. В герметичном водоохлаждаемом корпусе вакуумной закалочной печи расположена камера нагрева 5 и закалочный бак 7. Пространство над закалочным баком представляет собой загрузочный тамбур. Камера нагрева 5 имеет цилиндрическую форму. В.
Чтобы читать весь документ, зарегистрируйся.
Связанные рефераты
Реконструкция дуговой печи
. Модернизация дуговой сталеплавильной печи ДСП-200. Введение В.
17 Стр. 13 Просмотры
Дуговая сталеплавильная печь
. Дуговая сталеплавильная печь — электрическая плавильная печь, в.
4 Стр. 48 Просмотры
Дуговые сталеплавильные печи
Дуговая электросталеплавильная печь ДСП-12
31 Стр. 39 Просмотры
Курсовая Дуговая сталеплавильная печь ДСП
. РАСЧЁТ МАТЕРИАЛЬНОГО БАЛАНСА Плавка в дуговой сталеплавильной печи состоит.
Читайте также: