Способ управления технологической подготовкой вакуумной плавильной печи

СООЭ СОВЕТСКИХСОЦИДЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИИ зд) С 22 В ГОСУД АРСТВЕННЦИПО ДЕЛАМ ИЗОВРЕТЕН У 45и В,НГотинучно-исследовательатизации черной производственерметавтоматнка" -исследовательс-.металлургии врем 76,ВД-77,тельство ССС 34/12, 1968, 90105581 Иэ вы стали и М, Ие,г.е Сборник(7 1) Всесоюзный наскийинститут автоиметаллургии Научноного объединения Чи Центральный научнокий институт чернойим. И.П.Бардина(56) 1. Инструкции Взавод Электросталь2, Авторское свидР 212531, кл. С 23 ВЗ.Отчет ЦНИИЧМ 91970, с. 69.4. РаФинирующиесплавов в вакууметаплургия", 1979,(54)(57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКОЙ ВАКУУМНОЙ ЩЬВИПЬНОЙ ПЕЧИ, включающий очистку печи, загрузку, откачку, измерение,.80112931 А давления в печи, о т, л и ч а р щ и йс я тем, что, с целью сокращенияени технологической подготовки.печи, повышения производительности, улучшения качества металла и повьнзения выхода годного, дополнительно задают на нелинейном участке кривой изменения давления ие менее трех уровней давления и соответствен" но время нх достиженИя прн откачке печи с максииально допустимаии нараметраии откачивающей системы, измеряют время достижения заданнык .Уровней давления определяют знак алгебраическихразностей заданных н измеренных временных интервалов, при положительныхотклонениях печв включают в работу, при отрицательных н полозительных отклонениях измеря-. ют превышение Фактического натекания над заданными и откачку продолжают ф в течение времени, пропорционапь" , . Вава ного величине превышения, а при по- вы ложительных и отрицательных или топько отрицательных отклонениях откачку прекращают и печь перебирают. р1127911 1Изобретение относится к спец- металлургии, а именно к производству специальных сталей и сплавов в вакуумных индукционных, вакуумных дуговых, электронно-лучевых и др. печах, и может быть использовано в черной и цветной металлургии при выплавке высококачественных сталей и сплавов ответственного назначения. Известен способ технологической подготовки вакуумных плавильных пе-чей, в соответствии с которым печь после очистки и загрузки откачивают в течение заданного времени при по-. мощи насосов предварительной откачки и при достижении определенного разряжения продолжают откачивать насосами глубокой откачки, По ис - течении заданного времени откачки измеряют давление в печи и, если оно не превьппает заданное, производят проверку герметичности печи методом измерения натекания. Для этого откаченный объем отсоединяют от насосов и измеряют увеличение давления 5 в откаченном объеме за определенный интервал времени, например за 1"Змин 1 при натекании меньше заданного печь включают в работу. Если после откачки в течение заданного времени тре- ЗО буемый вакуум не был достигнутпроизводят операции, позволяющие улучшить герметичность печи и удлиняют время откачки еще на заданный интервал времени, при достижении не обходимого вакуума измеряют герметичность йечи методом натекания 1 1.Недостатком этого способа является большая длительность периода откачки которую выбирают из условий 40 наихудшего состояния печи и откачивающих насосов с учетом повышенной влажности переплавляемых материалов. Проверка натеканияпри меньшей.длительности откачки не дает возможнос ти оценить герметичность печи, так как выделяющаяся при откачке влага и адсорбированные газы дают завышенные значения натекания, а частая проверка натекания нарушает режим 50 откачки и удлиняет время технологической подготовки печи.Для сокращения времени откачки и цикла технологической подготовки печи применяют предварительный наг рев переплавляемого материала вне или внутри печи для удаления адсорбированной влаги 2 ,2Недостатком этого способа является необходимость использования специального оборудования для предварительного прокаливания переплавляемого материала или использование для этой цели самой печи.Известен способ технологической подготовки вакуумной печи, в котором для удаления адсорбированной влаги и ускорения откачки применяют наг ,рев в процессе откачки элементов конструкции печи подачей горячей воды в систему водяного охлаждения 3 .Недостатком данного способа является невозможность определениянеобходимой длительности откачки по Фактическому состоянию печи, так как 19 время откачки выбирают из худшил условий состояния печи и переплавляемого материала.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ управления технологической подготовкой вакуумной плавильной печи, включающий очистку печи, загруз ку откачку, измерение давления в печи 4 3.Недостатками известного способа являются большая длительность подго-. товительных операций.из-за невозможности определения состояния печи на начальном участке кривой откачки и .необходимость достижения линейного участка этой кривой. При значительном газовьщелении и наличии влаги в печи время достижения линейного участка кривой откачки может быть весьма значительным, что приводит к увеличению межплавочных простоев и снижению Фактической производительности печи.а Недостатком известного способа является также низкая точность оцен. ки герметичности системы, так как при использовании мощных вакуумных насосов во время плавки будет поддерживаться рекомендуемый технологической конструкцией вакуум при непрерывном поступлении воздуха или влаги в печь. Это приводит к ошибочному включению печи в работу, ухудшению качества металла и снижению выхода годного.Кроме того, возможно повреждение вакуумных насосов второй или третьей ступени откачки, так как при значительном газовьщелении насосы могут выйти из строя.1127911 10 3Целью изобретения является сокращение времени технологической подготовки печи, повышение производительности, улучшение качества металла и повышение выхода годного.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управления технологической подготовкойвакуумной плавильной печи,.включающему очистку печи, загрузку,откачку, измерение давления в печи, дополнительно задают на нелинейном " участке кривой изменения давленияне менее трех уровней давления исоответственно время их достижения при откачке печи с максимально до" пустимыми параметрами откачивающей системы, измеряют время достижения заданных уровней давления, определяют знак алгебраических разностейзаданных и измеренных временных интервалов, при положительных отклонениях печь включают в работу, при отрицательных и положительных отклонениях измеряют превышение фактического натеяания над заданным и откачку продолжают в течение времени, пропорционального величине превышения, а при положительных и отрицательных или только отрицательных .отклонениях откачку прекращают и печьперебирают.На юг. 1 изображены кривые изменения давления газов в процессе откачки печи с допустимыми параметрами вакуумной системы (кривая 1).; при наличии течи (кривая 2 и 3) и повышенной влажностью (кривая 4) и допустимыми параметрами вакуумной системы (кривая 5); на,фиг. 2 - экспериментальная кривая изменения40давления в процессе откачки вакуумной дуговой печи типа ДСВ,2 с допустимыми параметрами вакуумной сис, темы, обеспечивающей натеканиеО4550+ лфмкм рт, ст./с.Кривая б в линейн участок кривой изменения давления, на котором проверяют натекание при работе по известным способам технологической . 50 .подготовки вакуумных плавильных печей. Й, Р, Рз - заданные уровни давления, , , 15 - заданные интервалы достижения соответствующего уровня давления при откачке печи с 55 допустимыми параметрами вакуумной системы, Основным отличием предлагаемого способа является возможность определения состояния печи на нелинейном участке кривой измерения дав 1 ления, задолго до выхода на ее линейный участок, который составляет основное время технологической подготовки печи при работе по известным способам. Способ осуществляется следующим образом.Для каждой вакуумной плавильной печи производят статистический анализ технологической подготовки. Для этого в процессе откачки записывают изменение давления во времени, Откачку печи и проверку ее готовности к работе производят известным способом в соответствии с действующей технологической инструкцией, гарантирующей заданный уровень натекания. Для вакуумных плавильных печей этот уровень обычно составляет 50+лмкмО рт. ст./с. Из полученных зависимостей выбирают хотя бы одну кривую, соответствующую именно заданному допустимому уровню натекания 50 л мкм рт. ст./с, На этой кривой определяют нелинейный участок, на котором задают по крайней мере три уровня Р, Р, Р и определяют соответствующие йм йнтервалы времени В1 ф 2 ф 3 В дальнейшем технологическую подготовку осуществляют в соответствии с предлагаемым способом,при отри-. цательных и положительных ( в порядке снижения давления) отклонениях измеряют превыШение фактического натекания над заданным 50 лемкм рт.ст./с и откачку продолжают в течение времени пропорционального величине превышения, а при положи" тельных и отрицательных или только отрицательных отклонениях откачку прекращают и перебирают печь Коэффициент пропорциональности выбирают согласно статистическим данным в пределах 30-50 сф /л мкм рт. ст. в зависимости от откачиваемого объема . печи. Наличие, отрицательных и положительных отклонений характеризует избыточное газовыделение .или повышенную влажность в камере. печи; наличие положительных и отрицательных или только .отрицательных отклонений - неисправность, связанную с повышен" ным натеканием в печь. Только положительные отклонения характеризуют высокую герметичность печи, низкий уровень адсорбированных газов и вла112/911 1 Р = 10 мм рт. ст. и Р = 5 10 з мм рт, ст. и определяют соответствующие им интервалы времени (= 5 мин,=. 10 мин, з= 18 мин. В дальнейшем степень технологической готовности печи определяют двумя способами - ио действующей технологической инструкции, описанным известным способом и с использованием предлагаемого способа. Для этого при достижении . заданного уровня давления Р,Р, Рп определяют Фактическое время . , 1от начала откачки печи, сравнйвают его с полученными вьппе зна" чениями Ф, 1 , 1 . Всего, таким образом, было проконтролировано 50 плавок. При этом если 11 ( 5 ынн, 1(10 мин и 1 с 18 мин, то делаю. вывод о возмОжности включения печи в работу, хотя продолжают откачку в соответствии с технологической инструкцией АО мин, после чего проверяют натекание если 1 )5 мин, ас 10 мин, ас 18 мин, или 1591 ) 10, а 1 (18, то откачку печи прекращают и известныи способом измеряют натекание Ф, определяют %= 50, после чего проводят дополнительную откачку печи в течение времени 1 = К (%050) мин,где К если жес 5 мин, " )10 мин, 1 18 мин или 1 5, 1)10, Ф 18 или все значейия 1, 1 , 1 больше заданиых, то делают вывод о необходимости перебрать печь, хотя откачку продолжают по инструкции в течении заданных 40-80 мин.Из проконтролированных таким образом 50 плавок на одной была отмечена неисправность (течь в уплотнение Фланца кристаллизатора), на 8 ф, плавках отмечена повьппенная влажность шихты, остальные соответствуют требованиям технологической инструкции. Во всех случаях выводы о состоянии печи, сделанные.на основе предлагаемого способа, полностью соответствуют более длительнымизмерениям, сделанным на основе действующей технологической инструкции. П р и м е р 2, На той же вакуум . ной дуговой печи ДСВ,2 проводят промышленные плавки (150 плавок) с использованием предлагаемого спосо- ба управления технологической подготовки печи. Из 150 плавок выборочно проконтролировали 5 плавок путем 3 6ги и гарантируют натекание менеезаданного уровня, что приводит к по.вышению производительности печи,улучшению качества готового металлаи повышению выхода годного металла аП р и м е р 1. На промышленнойвакуумной дуговой печи типа ДСВ-З, 2 проводят переплав жаропрочных сплавов на:никелевой основе в кристаллизаторах 1 О9 320 мм. Технологическую подготовку печи проводят в соответствии с. действующей технологической инструкцией ВД-76. В процессе откачки пе"чи производят автоматическую записьдавления в камере печи при помощиприбора, Всего было проконтролировано 50 плавок. Среднее время технологической подготовки составляет 1 ч30 миниз них 43 мин составляет вре"мя откачки печи и 5 мин - времяпроверки натекания. Причем на двухплавках была отмечена неисправностьвакуумных уплотнений и. время толькооткачки печи составляет 1 ч ЗО мин.На,б плавках было отмечено повышенное натекание и из-за необходимостипериодической проверки натеканияпри откачке печи время откачки увеличивается в среднем до 57 мин. На ЗОостальных 42 плавках время откачкисоответствует. заданному - 40 мин.Средняя величина натекания на этихплавках составляет 27 л мкм рт.ст.си печь можно было бы включить в работу значительно раньше. Однако, таккак существующие способы не дозволяют определить состояние печи в процессе откачки до выхода на линейиыйучасток кривой изменения давления, 40откачку продолжают в течение 40 мин,гарантирующих проверку натекания налинейном участке.Натрех иэ указанных 42 плавокнатекание соответствует предельному 45допустимому - 4 б, 49 и 47 л мкмрт. ст./с. Соответствующие этим плавкам кривые изменения давления, записанные на самописце, усредняют,т,е, для каждого момента времени БОопределяют среднее по трем кривымзначение остаточного давления в печии используют полученную зависимостьдля определения допустимых парамет: ров вакуумной системы. Для этого на 55нелинейном участке полученной кривойзадают три в общем случае производьных уровня давления Р=10 мм рт,ст . Фактического натекания через 40 мин7 . 1127 после начала откачки печи в соответствии с инструкцией Ф ВД-76 и ВД-77 (известный способ). Дпя ,этого на выборочной плавке принятия решения о .состояниипечи, принятого на основе предложенного способа, про" должают откачку в.течение 40 мин, .после чего проверяют натекание.На всех выбброчных плавках принятое на основе предлагаемого спосо ба рещение о технологической готовности печи полностью подтверждалось контрольными .замерами натекания (24- 38 л мкм рт. ст./с). Металл всех 150 плавок успешно прошел техноло" 15 гический контроль, отклонений по содержанию газов и качеству поверхности от контрольных слитков не было. Применение предлагаемого способа позволяет сократить время технологи ческой подготовки печи примерно на 307 по сравнению с контрольными плавкамир технологическую подготовку которых оеушествляют по известному, способу.25П р и м е р 3. На лабораторной ,вакуумной печи тина "Гереус" и ДСВ,3 с рабочими объемами 2500 и 4500 л соответственно проводят опыт". но-промьппленные плавки ст. ЗОХГСНА 36 с искусственно создаваемой влажностью 0,02-0,04 г на литр объема печи. Иаслв откачки печи и проверки натекания по известному способу на. всех опытно-промышленных плавках быпд от- З 5 мечено повышенное натекание, равное 9118примерно 77-93 лмкм рт. ст./с. Пос ле этого печь, продолжают откачивать, в течение 5-15 мин и .вновь проверя- .ют натекание. Этот процесс продолжа" ют додостижения заданной нормы натекання (50 л мки рт. ст./с). При разнице фактической и заданной нормы натекания 27 л мкм рт. ст./с дополнительное время откачки до достижения заданной нормы натекания составляет 15 мин (печь "Гереус"), а при разнице 36 лмкм рт.ст./с (нечь ДСВ"3,2) и 43 л мкм рт. ст,/с (печь " ДСВ.,3) - 25 и 35 мин соответственно те вреия дополнительной Отеач" ки примерно пропорционально разности фактического натекания и заданной нормы натекания в печь. Коэф-фициент пропорциональности приближенно равен 33 с /л мкм рт, ст.(печь 1 Гереусф 1) 35 сф./л мкм рт.ст. (печь ДСА.2) и 50 с/,л мкм рт.ст. (нечь ДСВ,3), что приближенно сос .тавляет 30-50 с /лмкм рт.ст., причем печем с меньшим рабочим объемом соответствует меньшее значение ко- зфФициеита, а большим - большее.Врвдлагаемый способ позволяет иовысить производительность печи на 3,5 Ж Зкономический эффект от внедрения предлагаемого способа управления технологической подготовкой по расчетам составляет 7,0 тыс.руб, в.год на одну печь.1127911 зо хоДремоекавю Составитель А. ЩербаковВолкова Техреду 1.Кастелевич . КорректорО.Лугов К ал ППП "Пате.Ужгород,ул.ПроектГ. Заказ 8987(20 Тираж 602 ВНИИПИ Государственного коми по делам изобретений и от