установка для оплавления круглых слитков стали и сплавов

Формула изобретения

1. УСТАНОВКА ДЛЯ ОПЛАВЛЕНИЯ КРУГЛЫХ СЛИТКОВ СТАЛИ И СПЛАВОВ, содержащая герметичную камеру и группу плазмотронов с коммуникациями, отличающаяся тем, что она снабжена механизмом вращения слитка, взаимосвязанными механизмами перемещения и колебания плазмотронов относительно слитка, при этом камера выполнена со съемной крышкой, плазмотроны установлены внутри камеры на вертикальных стойках, причем каждая стойка соединена с механизмами перемещения и колебания плазмотронов с возможностью поворота вокруг своей оси.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что стойки выполнены из двух звеньев с возможностью отклонения верхнего звена от оси стойки.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что коммуникации проложены внутри штока механизма перемещения плазмотронов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии, а именно к устройствам для переплавки металлов в электрической дуге, и может быть использовано для устранения поверхностных дефектов заготовок сталей и сплавов типа тел вращения.

Известна установка для переплава заготовок к контролируемой атмосфере, содержащая плавильную камеру с размещенными в ней кристаллизаторами и зафиксированными в окнах плазмотронами, расположенную под ней камеру для заготовки и слитков, в которой размещены кантователь и механизм подачи вверх заготовки, снабженный устройством ее удерживания, а также поддоны с механизмами вытягивания выплавляемых слитков (прототип).

Сходным с заявляемым изобретением в известном устройстве является наличие герметичной камеры и группы плазмотронов. Однако конструкция известного устройства, предназначенного для переплава заготовок в слитки, не позволяет осуществить переплав лишь поверхностного слоя слитка на определенную глубину с целью ликвидации поверхностных дефектов без разрушения тела слитка.

Цель изобретения разработать конструкцию установки для плазменно-дугового переплава поверхностного слоя слитков высоколегированных сталей и сплавов, надежной в работе и удобной в эксплуатации.

Заявляемая установка для оплавления круглых слитков сталей и сплавов содержит герметичную камеру и группу плазмотронов. Камера выполнена со съемной крышкой, а плазмотроны размещены внутри камеры. Установка снабжена взаимосвязанными механизмами перемещения и колебания плазмотронов относительно слитка. Плазмотроны установлены на вертикальных стойках, каждая из которых индивидуально соединена с обоими механизмами таким образом, что имеет возможность поворота вокруг своей оси. Стойки выполнены составными из двух звеньев, верхнее из которых имеет возможность отклонения от оси стойки. Камера снабжена также механизмом вращения слитка. Размещение плазмотронов внутри камеры и снабжение их механизмами перемещения и колебания относительно слитка, а также снабжение камеры механизмом вращения слитка обеспечивают равномерное рассредоточение тепловых потоков от плазменных дуг и поддержание тонкого слоя жидкого металла последовательно по всей поверхности слитка, чем достигается перемещение фронта плавления и кристаллизации металла и последовательная обработка всей поверхности слитка. Ликвидируются дефекты в виде газовых пузырей, крупных металлических и окисных плен, образующихся в наружном слое слитка в процессе его выплавки, и формируется качественная плотная и бездефектная поверхность слитков.

Наличие индивидуальной связи каждой стойки с механизмами перемещения и колебания, связанными друг с другом, с одной стороны обеспечивает согласованность движений плазмотронов, с другой позволяет рассредоточить приложенную к механизмам нагрузку от веса плазмотронов, благодаря чему узлы конструкции износостойки. При повороте стойки вокруг своей оси на некоторый угол плазмотрон, закрепленный на ней, совершает аналогичный поворот в горизонтальной плоскости. При этом изменяется расстояние от плазмотрона до поверхности слитка. Кривизна слитка при его диаметре 4000-9000 мм и угол поворота стойки с плазмотроном при амплитуде колебания плазмотронов 100-150 мм достаточно малы, поэтому расстояние от плазмотрона до поверхности слитка при повороте стойки увеличивается на очень незначительную величину, практически не влияющую на глубину проплавления поверхностного слоя слитка и, следовательно, его качество.

Износостойкость узлов конструкции и высокое качество обработки слитка гарантируют надежность работы установки. Выполнение камеры со съемной крышкой, а стоек составными из двух звеньев, верхнее из которых имеет возможность отклонения от оси стойки и размещение коммуникаций плазмотрона внутри штока механизма их перемещения, обеспечивают удобство эксплуатации установки как при загрузке и выгрузке слитка при снятой крышке и откинутых вместе с верхними звеньями стоек плазмотронах, но неподвижными механизмами колебания и перемещения плазмотронов, так в процессе обработки слитка. Удобство эксплуатации установки повышает ее надежность. Заявляемая установка компактна по композиции.

На фиг.1 представлена установка со снятой крышкой, вид сверху; на фиг.2 сечение А-А на фиг.1.

Установка для оплавления круглых слитков содержит герметичную разъемную камеру 1 со съемной крышкой 2. В камере имеются два горизонтальных валка 3 для вращения обрабатываемого слитка 4, группа дуговых плазмотронов 5 на стойках 6 и механизмы 7 и 8 соответственно их перемещения и колебания. Каждая из стоек 6 соединена со штоком 9 механизма 7 перемещения плазмотронов при помощи хомута 10, охватывающего стойку в ее нижней части с возможностью поворота стойки вокруг своей оси. Поворот каждой из стоек обеспечивается посредством 11, закрепленного на нижнем конце стойки и шарнирно соединенного с водилом 12 механизма колебательных движений плазмотронов. Стойки выполнены составными из двух, верхнего 13 и нижнего 14, звеньев, соединенных между собой шарниром 15. Внутри штока 9 проложены коммуникации 16 (электрические кабели, трубы водяного охлаждения и газоподводящие шланги). Вне камеры расположены привод 17 вращения валков 3, винтовая передача 18 и привод 19 механизма перемещения плазмотронов, а также привод 20 механизма колебания плазмотронов, установленный на каретке 21 винтовой передачи механизма перемещения плазмотронов.

Для настройки плазмотронов на требуемый режим оплавления слитков различных типоразмеров стойки могут быть выполнены телескопическими и установлены с возможностью изменения интервала между ними, а плазмотроны с возможностью изменения угла наклона к вертикальной оси слитка.

Работа предлагаемой установки описывается на примере оплавления поверхности слитка диаметром 800 мм, длиной 3000 мм из титанового сплава ВтI-0.

Крышку 2 установки снимают, верхние звенья 13 стоек 6 откидывают. На валки 3 кладут слиток 4, выгруженный из вакуумной дуговой печи. Верхние звенья стоек приводят в вертикальное положение. Изменяя высоту стоек и наклон плазмотронов 5, выставляют требуемый дуговой зазор между ними и слитком (40-50 мм) и угол наклона плазмотронов к вертикальной оси слитка (20-30^о). После этого камеру закрывают крышкой, вакуумируют ее и заполняют инертным газом. Затем зажигают плазмотроны и устанавливают необходимую величину тока плазменной дуги (1200 А) и напряжение (45 В). После расплавления поверхностного слоя металла в зоне воздействия плазмотронов на слиток включают привод вращения валков 3, на которые уложен слиток, а также приводы 19 и 20 механизмов 7 и 8 перемещения колебания плазмотронов. Стойки с плазмотронами пе- ремещаются вдоль вращающегося слитка со штоком 9 механизма 7 перемещения и поворачиваются вокруг собственной оси рычагом 11 в результате возвратно- поступательного движения водила 12 механизма 8 колебания плазмотронов. После оплавления слитка установку раскрывают. Поворачивая верхние звенья стоек, плазмотроны отводят от слитка и выгружают его.