Вакуумная электродуговая плавильная установка «ДВЛ-200ДМ»
Описание
Вакуумная электродуговая плавильная установка «ДВЛ-200ДМ» для расплавления сплавов из титана методом расходуемого электрода и последующей разливки в литейные формы
Подробная информация PDF
1. Назначение оборудования. Технологические процессы, в которых используется оборудование.
Установка вакуумная электродуговая плавильная «ДВЛ-200ДМ» предназначена для расплавления сплавов из титана методом расходуемого электрода и последующей разливки в литейные формы.
2. Особенности используемых физических процессов.
Установка «ДВЛ-200ДМ» используется для плавки титановых сплавов. Вакуумно-дуговые установки «ДВЛ-200ДМ» позволяют получить такие преимущества, как низкое содержание газов и неметаллических включений в сплаве, высокую однородность и плотность слитка, значительно улучшить свойства металла.
В вакуумных установках «ДВЛ-200ДМ» возможно достижение особых условий: самых высоких температур и высоких давлений. Управление температурным режимом может производиться как вручную, так и с помощью регулятора.
3. Техническое описание. Особенности конструкции.
Краткое описание узлов и систем управления и обеспечения установки.
Установка состоит из следующих основных узлов:
- Камера вакуумная и крышки
- Механизм поворота гарнисажного тигля
- Механизм перемещения электрода
- Стол центробежный
- Вакуумная система
- Электрооборудование. Источник плавки «ИДП-40»
- Пневматическая система
- Система водоохлаждения
- Устройства грузозахватные
- Система управления
Камера вакуумная и крышки
Камера представляет собой цилиндр с горизонтальной осью, в нижней части которого установлен вертикальный патрубок контейнера и стола центробежной машины. Четыре опоры камеры устанавливаются на раму приямка.
На фланцах верхних камеры установлены: механизм перемещения электрода, предохранительный клапан и две гляделки стробоскопические. С одной стороны камеры врезаны два патрубка вакуумной системы, патрубок токоподвода печи подогрева форм. С другой стороны камеры расположена площадка оператора, имеются две гляделки оператора – предназначенные для наблюдения за плавкой и заливкой формы.
Поджатие раздвижных крышек осуществляется пневмозажимами камеры. Шланги с водой, воздухом и электро-кабеля к подвижной крышке подаются через энергоцепь. Водоохлаждаемые камера и крышки изготавливаются из нержавеющей стали.
На камере также установлены светильники и гляделки.
Механизм поворота гарнисажного тигля
Тигель служит для наплавления жидкого металла электрической дугой из расходуемого электрода. Он представляет собой графитовую емкость, имеющую форму усеченного конуса. Тигель вставлен в сварной водоохлаждаемый корпус с трубчатыми цапфами, с токоподводящими шинами. Цапфы вставлены в отверстия камеры, имеющие вакуумные уплотнения. Поворот тигля осуществляется с помощью зубчатой рейки и винтовой передачи – мотором редуктором. Подвод и отвод охлаждающей воды к корпусу тигля осуществляется через патрубки. Цапфы тигля соединены с токоподводящими шинами.
В приводе механизма поворота тигля применен асинхронный двигатель (со встроенным тормозом) с частотным регулированием и датчиком обратной связи по положению.
Механизм поворота тигля закреплен на опорах камеры. Управлять механизмом поворота тигля можно вручную и автоматически. При автоматической заливке тигель поворачивается на заданный угол, останавливается, делает временную задержку и возвращается в исходное положение.
Механизм перемещения электрода соединяется с верхним фланцем вакуумной камеры через промежуточный изолятор.
Механизм вертикально установлен на верхнем патрубке камеры и имеет знак электрода. Механизм служит для осуществления рабочей подачи электрода при плавке и быстрого отброса электрода вверх по окончании плавки. Механизм состоит из стакана, штока, колонны, винта передачи, каретки, пневмоцилиндров, мотор-редуктора и гибких подводов: электроэнергии, трубопроводов охлаждающей воды и сжатого воздуха к пневмоцилиндрам.
Водоохлаждаемый стакан представляет собой сварную конструкцию цилиндрической формы, на которой закреплены колонна, винт передачи и мотор-редуктор.
Через верхнее отверстие стакана, с вакуумными уплотнениями, в камеру входит шток со стаканом. Шток представляет собой вертикальную цилиндрическую конструкцию – из стальной трубы, внутри которой находятся медная труба меньшего диаметра, обе трубы охлаждаются водой. Шток является токоподводом к электроду. К верхнему концу штока прикреплены гибкие токоподводы. Нижний конец штока находится в камере. Он имеет форму усеченного конуса, на конус устанавливается стакан, который закреплен с помощью полуколец, гаек и болтов со штоком. На подвижной каретке закреплена пневмопанель управления цилиндрами. К панели подводится сжатый воздух от пневматического ресивера. От панели воздух подводится к пневмоцилиндрам.
Сверху на колонне закреплены шины (с присоединенными к ним гибкими токоподводами), которые служат для соединения источника плавки со штоком электрода.
На пневмоцилиндрах установлены концевые выключатели, ограничивающие рабочий ход электрода. На нижнем конце подающего винта установлен датчик, контролирующий текущее положение электрода.
Конструкция пневматического привода подъема электрода обеспечивает время отстрела не более 4 секунд. Узел подачи электрода с электромеханическим приводом, обеспечивающий точную подачу электрода под плавку с обеспечением регулирования длины дуги.
Электрод крепится к стакану электродержателя штока – приваркой.
Стол центробежный предназначен для вращения контейнера с литейными формами. Вращение стола бесступенчатое, осуществляется частотным электромеханическим приводом, позволяющим вращать контейнер с заданной скоростью в диапазоне до 230 об/мин.
Стол представляет собой плоский диск, посаженный на вертикальный вал, на столе установлены накидные болты крепления контейнера. Стол размещен в нижнем вертикальном патрубке вакуумной камеры. Станиной центробежного стола служит сварная конструкция несвязанная жестко с камерой. Уплотнением между станиной и столом служит плоское кольцо из вакуумной резины, защищенное от брызг металла специальным сварным кольцом.
Вакуумная система
Вакуумная система установки обеспечивает два режима откачки: форвакуумный и бустерный. Форвакуумный режим откачки камеры обеспечивается механическим плунжерным и роторным насосами - бустерный режим обеспечивается бустерными, механическими плунжерным и роторным насосами.
Пневматические клапаны обеспечивают очередность работы по технологическому циклу и безопасную работу вакуумной системы при аварийных ситуациях.
Для защиты трубопроводов и вакуумных насосов установлены, защитный экран (в камере), ловушки. На выходе механических плунжерных насосов установлены ловушки выхлопа.
Время откачки до рабочего вакуума в среднем 30 минут. Для измерения и контроля вакуума в системе используются вакуумные датчики, внесенные в Госреестр средств измерений РФ.
Электрооборудование. Источник плавки «ИДП-40»
В состав электрооборудования входят необходимые привода для осуществления механических перемещений и работы вакуумной системы; источник плавки «ИДП-40», шкафы управления с контрольно-измерительными приборами и станция управления на базе структуры PC-PLC
Пневматическая система обеспечивает подачу воздуха к исполнительным механизмам пневмоцилиндра вакуумных клапанов, к пневмоцилиндру отстрела электрода, а также очистку и подготовку воздуха. Система не требует подключения к заводской магистрали воздуха - в комплект поставки входит автономная компрессорная станция для обеспечения независимой работы установки, ресивер и блок подготовки воздуха.
Дополнительный ресивер установлен на эстакаде - воздух, из которого расходуется на работу пневмоцилиндров отброса электрода.
Система водоохлаждения двухконтурная. Первый контур – от цеховой системы охлаждения, охлаждающая вода поступает с заводской станции водооборотного охлаждения через фильтр грубой очистки. Второй построен на базе станции водоохлаждения с использованием разборных теплообменников, вертикальных циркуляционных насосов и емкости с теплоносителем (с подготовленной водой).
В системе водоохлаждения предусмотрены напорно-сливные коллектора с соответствующими датчиками контроля протока и температуры. Для насоса охлаждения контура тигля предусмотрен независимый источник электропитания (бензогенератор) с автоматическим включением на случай отключения основного электрического питания.
Устройства грузозахватные
Одно служит для загрузки и выгрузки: загружаемого электрода, сменного тигля и стакана электродержателя. Устройство представляет собой двухколенный, консольный кран на собственной опоре. Он состоит из колонны, траверсы, стрелы и канатной лебедки.
Другое устройство - предназначено для загрузки и выгрузки контейнера (с литейной формой), а также лотка заливочного устройства. Состоит из поворотной рамы, тележки поперечной, тележки продольной, лебедки подъема груза, цепного механизма продольной передачи и привода поворота рамы. Устройство подвешено с помощью поперечной тележки к двутавровой балке, на которой установлена также тележка крышки откатной. К поперечной тележке шарнирно крепится рама, способная занимать горизонтальное (рабочее) или вертикальное положение. По раме перемещается продольная тележка с грузовыми блоками. На раме установлена грузовая лебедка, осуществляющая подъем контейнера подвижным блоком с четырехкратной запасовкой.
Система управления (СУ) установки построена по структуре РС-PLC и включает промышленный компьютер (верхний уровень), программируемый логический контроллер (нижний уровень).
Контроллер выполняет функции управления технологическим процессом, компьютер, терминальную задачу управления (визуализация состояния элементов агрегата, хранение файлов истории технологического процесса, событий и ошибок).
СУ установки выполняет следующие функции:
- переход из автоматизированного управления в ручное;
- управление работой вакуумной системы в автоматизированном, ручном и наладочном режимах;
- управление скоростью перемещения электрода;
- управление скоростью вращения центробежного стола;
- возможность регистрации параметров процесса плавки и архивирования результатов;
- наблюдение зоны плавки с помощью видеокамеры.
СУ в режиме реального времени осуществляет документирование основных технологических параметров процесса дуговой плавки (архивная задача). Периодичность опроса и записи в память определяет оператор. Данные хранятся в формате EXCEL.
Емкость тигля по титану, кг
250
Ток плавления, кА
37,5
Максимальные общие размеры литейной формы, включая литниковую воронку (Ø*В), мм
1510*1010
Размер электрода (Ø*Д), мм
360*1200
Вес электрода по титану, кг
800
Разрежение в плавильной камере холодной печи, мм рт.ст
1*10-3
Величина натекания на чистой, пустой и сухой установке после 5 часов, вакуумирования, л мкм.рт.ст./сек
15*10-3
Время вакуумирования, мин.
30
Вытягивание электрода для опрокидывания тигля, с
4
Расход сжатого воздуха, м3/час
2,5
Давление сжатого воздуха, кгс/см2
8
Расход охлаждающей воды, м3/час
130
Максимальная температура охлаждающей воды на входе, °С
25
Давление охлаждающей воды в подводящем трубопроводе, кгс/см2
4,5
Давление охлаждающей воды в отводящем трубопроводе, кгс/см2
1
Расход воды аварийной системы водоохлаждения, м3/час
20
Температура воды аварийной системы водоохлаждения на входе, °С
25
Подробная информация PDF