ПЛАВИЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРОПЕЧИ С ИНДУКТОРОМ,РАСПОЛОЖЕННЫМ ВНЕ ВАКУУМНОГО ПРОСТРАНСТВА

Описанные ранее конструкции электропечей работают с индуктором, расположенным внутри вакуумного кожуха. Последнее обстоятельство приводит к необходимости значительного увеличения размеров кожуха, так как приближение индуктора к металлическим стенкам привело бьи к значительным потерям мощности за счет токов, индуктируемых в металле кожуха.

Помещение индуктора в вакуумное пространство связано с возможностью аварии из-за появления течи в индукторе и попадания воды в расплавленный металл.

Возможность электрического пробоя в вакууме также ограничивает условия размещения индуктора в вакуумном пространстве печи. Разработанные методы! электро- йзоляции индукторов в вакуумньих печах обеспечивают достаточно надежную их работу при напряжениях порядка 1 000—2 000 в. Более высокие напряжения, которые имеют место при питании индукторов от ламповых генераторов, серьезно препятствуют размещению индуктора в вакуумном пространстве печи.

В связи с перечисленными выше соображениями были созданы индукционные вакуумные электропечи, в которых индуктор расположен вне кожуха печи. При этом кожух печи должен быть изготовлен из электроизоляционного немагнитного материала и плотность его должна обеспечивать получение внутри печи надежного вакуума и отсутствие диффузии газов через стенки кожуха.

Большая хрупкость труб требует аккуратного обращения. Конструктивное исполнение кожухов из кварцевых труб должно обеспечивать разгрузку труб от повышенных механических усилий.

Принципиально электрические вакуумные индукционные печи с индуктором, расположенным вне вакуумного

пространства, выполняются следующим образом: кварцевая труба уплотняется с помощью двух стальных кры- тек, крепящихся на тортах трубы. В крышках сделаны отверстия для откачки печи, загрузки, установки датчи- ков вакуумметров и вlt;вода в печь разного технологическое го оборудования. Концентрично кварцевой трубе, вне ее в средней ее части устанавливается индуктор. Внутри трубы» на уровне индуктора помещается тигель. Теплоизо- ляция тигля от стенок кварцевой трубы осуществляется обьично керамическими экранами, помещаемыми в зазор между кварцевой трубой и тиглем.

Коэффициент полезного действия индукционных вакуумных электропечей с кварцевыми трубами обычно невелик, так как бывает трудно приблизить расплавляемую загрузку к индуктору.

Относительно небольшие размеры» кварцевых труб не дают возможности наклонять тигель внутри трубы для заливки изложниц или форм. Не представляется возможным и разместить изложницу по оси, значительно смещенной относительно оси тигля. Поэтому, как правило, вакуумные плавильные печи с кварцевыми трубами выполняются только для донного слива металла. При этом слив может осуществляться как проплавлением пробки, так и с помощью стопора. При необходимости же слива металла через носок прибегают к вспомогательным устройствам, транспортирующим тигель после расплавления и некоторого перегрева металла в камеру, где и осуществляются его наклон и заливка формы.

Приводим описание конструкции двух вакуумных индукционных электропечей с кварцевыми трубами. Элек тропечь ОКБ-497 рассчитана для плавки 1 кг металла (по стали), ОКБ-498 — на 5 кг. Первая .позволяет только донный разлив металла, вторая — комбинированная и дает возможность как донного разлива, так и разлива через носок наклоном тигля. Технические характеристики печей приведены в табл. 5.

Электропечь ОКБ-497 (рис. 13) состоит из плавильной камеры, камеры разливки и системы» откачки.

Плавильная камера представляет собой кварцевую трубу, внутри которой на керамической подставке распо- 42

Технические характеристики электропечей

ОКБ-497 и ОКБ-498

Таблица 5

* Обе электропечи питаются от одного генератора поочередно. При установке только одной электропечи ОКБ-497 следует заказывать генератор меньшей мощ- ности.

ложен тигель. Между трубой и тиглем установлен керамический экран, служащий теплоизоляцией.

Для усиления теплоизоляции тигля, а также на случай его разрушения тигель помещен в керамический стакан; пространство между тиглем и экраном заполнено керамической крошкой. В дне тигля сделано отверстие, закрывающееся притертой керамической пробкой.

Кварцевая труба охватывается индуктором, навитым из медной трубки. Индуктор снабжен винтовым механизмом для перемещения вдоль кварцевой трубы, чем достигается изменение зоньи нагрева.

Кварцевая труба установлена на переходном фланце (рис. 14), в который вмонтировано устройство, обеспечивающее прижим пробки в период плавки и выдергивание в момент слива металла. При этом пробка отходит вниз и в сторону, освобождая путь струе расплавленного металла. Переходный фланец установлен на камере разливки металла.

Камера разливки стальная, цилиндрической формы; она охлаждается водой.

Рис. 13. Электропечь с кварцевой трубой ОКБ-497.

/—кварцевая труба; 2 — керамическая подставка; 3 — тигель; 4 — керамический экран; 5—керамический стакан; 6 — теплоизоляционная засыпка; 7—индуктор; 5 —механизм перемещения индуктора; 9 — переходный фланец с механизмом выдергивания стопора; 10—камера для изложницы; // — печь подогрева изложницы; 12—головка; 13— шток подъема изложницы; 14 — дозатор; 15—термопара погружения; 16—ломик; /7 —гляделка; 18 — рама.

патрубками для откачки. Предварительная откачка печи производится одним вакуумным насосом типа ВН-2.

Высоковакуумная откачка осуществляется паромасляным насосом Н-5С. В связи с тем, что тигель и керамический экран значительно перекрывают сечение кварцевой трубы', откачка производится из нижней ее части и надтигельного пространства. Второй насос ВН-2 служит

Рис. 14. Механизм открывания стопора.

1 — стопор; 2—рычаг; 5 —направляющая; 4—переходный фланец; 5—выдергивающая пружина; 6 — запирающая пружина.

для откачки насоса Н-5С. Насось» ВН-2 могут заменять друг друга при остановке одного из них для ремонта или ревизии.

Для замера вакуума в печи и различных точках вакуумной системы установлены датчики, соединенные с вакуумметрами типоЪ ВТ-2П и ВИ-ЗП. />В случае проведения плавки в атмосфере инертного газа его давление измеряется стрелочным вакуумметром, установленным на патрубке откачки.

Электропитание индуктора печи осуществляется or лампового генератора.

Замер температурьи расплавленного металла производится с помощью термопары погружения или оптического пирометра. Температура нагрева изложницы измеряется термопарой, установленной непосредственно внутри печи подогрева изложницы.

Электропечь ОКБ-498 (рис. 15) состоит из плавильной камеры, камеры разливки и системы откачки. Плавильная камера представляет собой кварцевую трубу, внутри которой на штоке расположен тигель. Между трубой и тиглем установлены керамические экраны, служащие теплоизоляцией. Усиление теплоизоляции тигля, а также предотвращение вылив а металла в случае разрушения тигля достигаются путем помещения его в специальный керамический стакан и заполнением пространства между тиглем и стаканам керамической крошкой.

Кварцевая труба охватывается индуктором, навитым из медной трубы. Индуктор снабжен винтовым механизмом для перемещения вдоль кварцевой трубы, чем достигается изменение зоны нагрева.

В верхней части              евой трубы установлена сталь

ная головка, уплотняющая кварцевую трубу. На головке смонтированы:              дозатор, гляделка, ломик и термопара.

В связи с необходимостью периодического снятия кварцевой трубы* для смены» или чистки уплотнение трубы в головке выполнено не торцовое, как обычно в печах с кварцевыми трубами, в том числе в печи ОКБ-497, а по боковой поверхности (рис. 16). Такая конструкция уплотнения позволяет вынуть или установить трубу без съема головки, так как съем ее представляет собой довольно сложную операцию из-за большого веса и необходимости частичной разборки при этом вакуумной системы.

Для обеспечения надежного уплотнения поверхность кварцевой трубы в месте ее соприкосновения с резиновой прокладкой шлифуется.

Камера разливки и головка снабжены патрубками для откачки.

Конструкция печи в основном предназначена для разливки металла методом наклона тигля. При этом работа печи заключается в следующем.

Расплавление металла происходит в тигле, находящемся в зоне индуктора. Затем тигель на штоке опускается в корзину. Корзина вместе с тиглем поворачивается, а металл сливается в изложницу или форму, находящуюся в печи подогрева,

Рис. 15. Электропечь с кварцевой трубой ОКБ-498М.

1 — кварцевая труба; 2— шток; 3—тигель; 4—керамические кольце- i вые экраны; 5—керамический стакан; 6 — индуктор; 7—теплоизоля- I ционная засыпка; 8 — камера разливки; 9—дверца; 10—печь подо- I грева изложницы; // — рама; 12— корзина; 13 — головка; /4— подстав- j ка; 15—дозатор; 16—ломик; /7 —гляделка; 18 — уплотнение кварце- | вой трубы.              j

Перемещение штока и наклон корзины производятся электрическими приводами.

Для проведения плавки с донным разливом корзину вместе с валом вынимают из камеры |разливки. Печь подогрева при этом устанавливается на раму и закатывается в камеру разливки таким образом, чтобы ось печи находилась на оси штока. Между кварцевой трубой и камерой разливки устанавливается переходный фланец, аналогичный фланцу печи ОКБ-497 (см. рис. 14), внутри которого смонтирован стопорный механизм. Тигель с отверстием в дне устанавливается на специальную керамиче

скую подставку в зоне индуктора. Отверстие в дне тигля закрывается притертой керамической пробкой, соединенной со стопорным механизмом. На время разлива форма или изложница из печи подогрева поднимается на штоке ближе к тиглю для уменьшения -высоты падения металла.

При такой сборке печи разливка может производиться как выдергиванием керамической пробки, так и проплавлением металлической пробки в дне тигля путем опускания индуктора (во втором случае установки фланца со стопорным механизмом не требуется). Предварительная откачка печи производится одним вакуумным насосом типа ВН-1. Высоковакуумная откачка осуществляется: из надтигельного пространства через головку— бустерным насосом БН-1500; из камерь» разливки—паромасляным насосом Н-2Т. Второй насос ВН-1 служит для откачки насосов Н-2Т и БН-1500. Насосы ВН-1 могут заменять

друг друга при остановке одного из них для ремонта или ревизии.

Замеры вакуума в печи и различных точках откачной системы, давления инертного газа в случае плавки в инертном газе, а также температуры металла и подогреваемой изложницы аналогичны замерам в печи ОКБ-497.