Вакуумный ковш для забора и охлаждения металла или сплава

ООЮЭ ООВЕТСНИХОВ,ЮВЮЮепмхРЕОПУБЛИН ОВ ОИ 1 С 710 БРЕТЕН САНИЕ ЭФУ ВТ Ь а с ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СОО ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ(56) 1. Авторское свидетельство СССРВ 180357, кл. В 22 П 41/00, 967.2. Патент США 13700026,кл. 164-256, 1974.3. Авторское свидетельство-СССРУ 464379, кл. В 22 0 39/00. 1975.(54)(57) 1. ВАКУУМНЫЙ КОВШ ДЛЯ ЗАБОРА И ОХЛАЖДЕНИЯ МЕТАШ 1 А 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, о т л и ч а ю щ и й с я 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 вертиокалью угла 3-8 и снабжен крышкой в виде стакана, имеющего возможность возвратно-поступательного движения.В1113420 2. Ковш по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я 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 его 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 О теме вакуумирования в момент забора металла, При создании перепада давле. ния между печью, где находится расплав, и приемным вакуумным ковшом расплав начинает поступать в излож 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 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 111.Известен также вакуумный аппарат для отливки слитков чистых металлов, получаеьви 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, чемматериал 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 12 .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 сосуДа с крышкой, содержащий изложницы и съемное заборное устройство, установленное наклонно, например сифон со сливным носком, размещенным в кармане 13 .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 юатрубок для ввода заборного устройства и предохранительный клааан. 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 излож" ницы, причем скорость заполнения регулируют изменением величины остаточного давления, а прекращают поступление металла через сифон в аппарат путем доведения давления до атмосферного, Вынимают сифон из аппаратаи закрывают патрубок крышкой, при этом корпус частично заполняется воздухом и горячий металл насыщается газовыми1113 примесями. Качество полученного в1электролизере рафинированного высоко- чистого металла или сплава в вакуумном аппарате снижается и слиток получается загрязненным кислородом и азо том, поскольку ввод и съем заборного устройства происходит с разгерметизацией аппарата.Целью изобретения является повыше- ние чистоты получаемого слитка. 10Поставленная цель достигается тем, что в вакуумном ковше для забора и охлаждения металла или сплава, выполненном в виде герметичного сосуда с крышкой, содержащим изложницы и съемное 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 ио снабжен крышкой в виде стакана, имеющего возможность возвратно-поступа тельного движения. Карман выполнен из материала, ,имеющего меньший коэффициент линейного расширения, чем материал закрывающей его крышки.1Такое выполнение вакуумного аппарата, 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 всреде инерного газа, что улучшает условия по лучения слитка. Кроме того, обеспечивается техника безопасности работы обслуживающего персонала, поскольку при вводе и съеме заборного устройства инертный гаэ не выходит из аппара та.На чертеже изображен вакуумный ковш, разрез. 420 1Вакуумный ковш содержит цилиндрический корпус 1, закрытый герметичной крышкой 2, в которой смонтированы патрубок 3 с размещенным вего верхней части предохранительнымклапаном 4 и вентили 5 и 6 для вакуумироваиия и подачи инертного газа,В корпусе 1 установлены на поворот"ном круге изложницы 7 для упрощенияна чертеже показан ковш с одной изложницей). К патрубку 3 жестко нри"креплен карман 8 в виде отрезка цилиндрической трубы, входящей во внутреннее пространство патрубка 3, причем ось кармана 8 установлена наклон"но с подъемом входящей в патрубок 3части 9 кармана 8 под углом 3-8 кгоризонтальной плоскости, при этомоткрытый торец 10 части 9 составитс вертикалью такой же угол. Со стороны открытого торца 10 карман 8закрыт герметнзирующей крышкой 11,выполненной в виде стакана. Соединение между ними может быть выполненоизвестным способом, обеспечивающимему герметичность и надежность в условиях вакуума и высоких температур,например шар по конусу , при этомкрышка 11 изготовлена из более мягкого материала, имеющего коэффициентлинейного расширения больший, чем уматериала кармана 8. Крышка 11 связа.на через шток 12 с механизмом возвратно-поступательного движения, вданном случае с ручным приводом отрукоятки 13. В карман 8 вставленсливной конец 14 заборного устройст-.ва - сифона 15, сливной носок 16 которого размешен в полости крышки 11Сифон 15 жестко прикреплен к крышке17, закрывающей карман 8 с наружнойстороны герметично с помощью уплотнения 18 и прижима 19, Посколькусливной конец 14 сифона размещенвдоль оси кармана 8, то он такжеимеет 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 воэдей. стние 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 углаЗаказ 6531/21 Тираж 539 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, .Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", гУжгород, 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 крышки.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 крышка 11 герметично закрывает карман 8. Создают разрежение до 13,3 Па и заполняют пространство ков. ша до избыточного давления 50-100 гПа Всасывающий конец заборного устройст" ва 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 изложницеосуществляют автоматически с помощью5 датчика или визуально через смотровоеокно (не показаны). Оставшийся всливном конце 14 заборного устройства 15 металл или сплав за счет наклона этого конца сливается в электроли эер, а подаваемым аргоном осушаютсливной носок 16, чтобы не осталосьгорячих капель металла, Крышкунадевают на карман 8, перемещая еерукояткой 13, при этом из-за разнос ти коэффициентов линейного расширения материалов, из которых выполненыкарман 8 и крышка 11, при охлаждениидобиваются более плотного герметичного соединения . Отключают ковш от 20 систем вакуумирования и подачи аргона, производят съем заборного устрой.ства, открыв наружную крьшку 17, приэтом ковш не подвергается разгерметизации. Вакуумный ковш в закрытом 25 состоянии охлаждают до полного остывания и затем извлекают слиток высокочистого металла или сплава.Получаемые в предложенном ковшеслитки металла или сплава содержат З 0 в 2-4 раза меньше кислорода и азота,чем слиткИ, получаемые в известныхковшах. Это делает их более технологичными при последующем переделе.Кроме того, достигается улучшениеусловий труда обслуживающего персонала.