электрошлаковая печь для выплавки слитков

Формула изобретения

Электрошлаковая печь для выплавки слитков, содержащая электроды с электрододержателем, соединенные с печным трансформатором, и водоохлаждаемый кристаллизатор, установленный на поддоне с затравкой, отличающаяся тем, что она содержит коаксиально расположенные внутренний и внешний электроды с изоляционными кольцами между ними, при этом изоляционные кольца закреплены на внутреннем электроде и выполнены с отверстиями для прохода жидкого флюса.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области металлургии, а именно специальной металлургии.

Известны электрошлаковые печи, содержащие 1, 2 и более электродов и называемые «монофилярные» (или «электрод-поддон») и «бифилярные» электрошлаковые печи, в которых количество электродов кратно 2 (Электрошлаковые печи / монография под ред. Б.Е. Патона и Б.И. Медовара. - Киев: Наукова Думка, 1976).

Название печей «монофилярные» и «бифилярные» связаны со схемой подключения электродов ко вторичной обмотке печного трансформатора.

Монофилярная схема означает применение одного или нескольких расщепленных электродов, когда к одному электроду прикрепляются несколько электродов, образующих «беличью клетку». Обязательным для данного случая является подключение низкой стороны печного трансформатора к электроду и поддону. Иначе монофилярная схема называется «электрод-поддон».

Монофилярная схема применяется для выплавки круглого сплошного или полого слитка.

Конструкция такой печи состоит из следующих основных узлов:

- колонна, по которой перемещаются верхняя и нижняя каретки (верхняя каретка перемещает электрод или несколько расщепленных; нижняя каретка перемещает кристаллизатор при плавке);

- печной трансформатор, соединенный гибкими токоподводами с электродами и поддоном;

- поддон замыкает нижнюю часть водоохлаждаемого кристаллизатора.

Каретки электродная и кристаллизатора имеют самостоятельные приводы, обеспечивающие одновременное встречное движение кареток.

Коэффициент мощности монофилярной печи не превышает 0,6 (cos 0,6).

Недостатком монофилярной печи является тот факт, что в работе используется один крупный или несколько мелких (расщепленных) электродов. Это снижает функциональные возможности электрошлаковой печи.

Бифилярные печи имеют много общего с монофилярными. Так же по несущей колонне перемещаются две каретки: каретка электродная, несущая, в отличие от монофилярной, одновременно два электрода, и каретка подвижного (или неподвижного) кристаллизатора.

Предлагаемая конструкция включает в себя наружные электроды и внутренние электроды, объединенные в коаксиальные комплексы, что позволяет создавать электрошлаковую печь повышенного функционального назначения.

Бифилярные и монофилярные электрошлаковые печи имеют недостаток - комплекты электродов: в монофилярной печи это один электрод (или другое - обязательное нечетное количество электродов), а в бифилярной печи комплект электродов всегда равен четному количеству электродов.

Известны электрошлаковые печи, содержащие 2, 4 и кратное двум количество электродов, каждый из которых подключен ко вторичной обмотке печного трансформатора.

В таких печах выплавляются прямоугольные слитки. За счет низкой индуктивности вторичной сети таких печей коэффициент мощности достигает размеров не менее 0,9 (cos 0,9).

Прототипом является электрошлаковая печь для выплавки слитков (см. Электрошлаковые печи. Под редакцией Б.Е. Патона, Киев: Наукова Думка, 1976, с.229-232, с.237-238, рис.276), содержащая электроды с электрододержателем, соединенные с печным трансформатором, и водоохлаждаемый кристаллизатор, установленный на поддоне с затравкой.

Задачей данного изобретения является создание электрошлаковой печи для выплавки слитков различного функционального назначения, т.е. одна электрошлаковая печь используется вместо двух - монофилярной и бифилярной.

Поставленная задача решается тем, что электрошлаковая печь для выплавки слитков содержит электроды с электрододержателем, соединенные с печным трансформатором, и водоохлаждаемый кристаллизатор, установленный на поддоне с затравкой, причем она содержит коаксиально расположенные внутренний и внешний электроды с изоляционными кольцами между ними, при этом изоляционные кольца закреплены на внутреннем электроде и выполнены с отверстиями для прохода жидкого флюса.

На чертеже изображена предлагаемая электрошлаковая печь для выплавки слитков, содержащая указанные электроды, называемые далее комплектно-коаксиальными.

На предлагаемом чертеже: 1 - наружный электрод; 2 - внутренний электрод, оба электрода закреплены на верхнем электрододержателе; 3 - жидкий флюс; 4 - металлическая ванна; 5 - водоохлаждаемый кристаллизатор; 6 - слиток; 7 - поддон с затравкой; 8, 9 - гарнисаж; 10 - изоляционные кольца; 11 - вторичная сеть печного трансформатора; 12 - печной трансформатор.

Электрошлаковая печь для выплавки слитков с коаксиальными электродами работает следующим образом. Независимо от того, какой старт применяется для плавки коаксиального электрода (жидкий или твердый), плавка начинается с того, что электроды 1 и 2 располагаются на расстоянии 30÷50 мм к поддону 7, затем жидкий флюс 3 заливается в зазор между наружным 1 и внутренним 2 электродами. Включается трансформатор 12 и вторичная сеть печного трансформатора 11 соответственно.

Плавка производится в замкнутом пространстве, образованном кристаллизатором 5 и поддоном 7. Затравка 8 предназначена для вваривания в выплавляемый слиток 6 и удерживания его на поддоне при перемещении или подъеме последнего. Изоляционные кольца 10 (выполненные из изоляционного материала с температурой плавления не выше 1400°С) закреплены предварительно на внутреннем электроде 2. Крепление изоляционных колец производится каждые 600 мм теми же винтами, что и материал изоляционного кольца 10.

При плавке коаксиальных электродов безразлично, какой слиток выплавляется - круглый сплошной, круглый полый, квадратный или листовой. Одним и тем же электродом может быть выплавлен слиток любой конфигурации, при этом количество коаксиальных электродов может быть любым. Это позволяет решать поставленную задачу - повышение функционального назначения электрошлаковой печи.

Наружный и внутренний электроды для одновременной плавки должны иметь одинаковые сечения. Изоляционные кольца крепятся к внутреннему электроду с интервалом 600 мм. Материал изоляционного кольца, как указывалось ранее, может быть фарфоровым, температура которого близка к температуре плавления стали, кольцо должно содержать отверстия для прохода жидкого флюса.