Производство циркония

 

Механизм вытягивания слитка

Печь имеет два механизма вытягивания слитка  одинаковой  конструкции, которые поочередно стыкуются с камерой  с  кристаллизатором и могут откатываться по рельсовому пути на позиции охлаждения  и  выгрузки слитка. Механизм вытягивания представляет собой шток с  водоохлаждаемым поддоном жестко связанный с кареткой. Каретка на роликах  перемещается вертикально по направляющей трубе с помощью винтовой пары.  На  поддон крепится затравка, которая отпиливается после плавки от слитка  и  используется многократно. Механизм вытягивания заключен в  водоохлаждаемый резервуар, вакуумируется заодно с плавильной камерой. Стыковка резервуара с камерой в направлении рельсового пути обеспечивается  соответствующей установкой конечного выключателя электропривода. Для обеспечения стыковки резервуара в поперечном направлении  имеется  механизм поперечного перемещения резервуара с ручным  приводом.  Центровка поддона в кристаллизаторе выполняется двумя диагональными тягами внутри резервуара, позволяющими менять угол наклона штока с поддоном в любом направлении. Вакуумный затвор на  горловине  резервуара  позволяет охлаждать слитки на позиции выгрузки. Электроприводы  перемещения  тележки и поддона выполнены с регулируемой скоростью перемещения.  Перемещение тележки поддона, резервуара и тарелки вакуумного затвора ограничивается конечными выключателями. При стыковке резервуара с  камерой и закрывании затвора сжатие вакуумных прокладок  обеспечивается  настройкой реле максимального тока  соответствующих  электроприводов. Для исключения поломок при  ошибочных  действиях  персонала  предусмотрены блокировки электроприводов.

 

Кристаллизатор

Кристаллизатор предназначен для формирования слитка и  рафинирования металла с поверхности расплава, представляет  собой  водоохлаждаемый корпус со сменной медной гильзой. Подвод воды выполнен  сильфонными шлангами высокого давления. Кристаллизатор установлен на  подставке с окнами, через которые вакуумируется механизм вытягивания слитка.

 

Промежуточная емкость

Предназначена для рафинирования металла. Выполнена из медных  плиток со сверлениями для протока охлаждающей воды. Промъемкость  установлена на тележке, может перемещаться вдоль оси камеры  и  имеет  регулировку положения по высоте, что обеспечивает ее сопряжение с различными кристаллизаторами. Подвод воды выполнен гибкими сильфонными шлангами.

 

Смотровые устройства (гляделки)

Выполнены с использованием эффекта кажущейся  прозрачности  быстро вращающегося диска с прорезями.  Диск  пропускает  незначительную часть светового излучения достаточную для наблюдения за плавкой. На  гляделках установлены стекла марки ТФ-5, поглощающие рентгеновское излучение.

   

Система вакуумирования печи - трехступенчатая

Первую ступень составляют золотниковые вакуумные насосы, вторую -бустерные пароструйные насосы и третью - диффузионные паромасляные насосы. Конструктивно система вакуумирования выполнена в виде двух  симметричных линий. Имеется система блокировок предотвращающая  выход  из строя оборудования при отключении подачи электроэнергии и неправильных действиях оператора. Для  форвакуумной  откачки  предназначена  двухступенчатая  линия, включающая в себя насосы. Измерение остаточного давления производится в камере, пушках и насосах.

 

Система водоохлаждения

Система водоохлаждения включает в себя три раздаточных гидроблока, питаемых водой водооборотного цикла участка. От гидроблоков  выполнена разводка к потребителям с раздельной регулировкой расхода воды. Имеется система контроля давления и температуры воды в важнейших протоках.

 

Аппаратура управления процессом плавки

Аппаратура управления системой вакуумирования находится  в  шкафах управления. На пульты управления оператора ПУ-1 и ПУ-2 вынесено  дистанционно управление пушками, механизмами подачи заготовки и вытягивания слитка. В зоне видимости оператора расположены контрольные приборы: вакуумметры, амперметры токов утечек фокусирующих систем  пушек,  сигнализация систем контроля давления и температуры воды.

 

 Описание переплава спрессованной стружки на печи ЕМО-250.

 

Таблетки загружаются в камеру установки ЕМО-250 как исходный материал для плавки. Высушенные прессованные таблетки циркония помещаются в устройство загрузки общей массой до 60 кг на. Цирконий помещают в устройство загрузки прижимают с помощью зажимов, открывается плавильная камера. Присованые таблетки направляются в нее. При достижении 5∙10-1 мм. рт.ст. начинается вакуумирование пушки. При достижении в камере плавки давления 1·10-2мм.рт.ст. и по истечении 40 минут с момента включения осуществляется высокое вакуумирование. При достижении давления 5×102 мм.рт.ст. *******тся нагреватели насоса ВР-21 и начинается вакуумирование камеры пушки..

При достижении давления в камере пушки 5×10-3 мм.рт.ст. и по истечении 40 мин с момента включения ************ осуществляется высоковакуумная откачка камеры пушки. При остаточном давлении в камере плавки 5×10-3 мм.рт.ст. и при *статочном давлении в камере пушки 3×10-4 мм.рт.ст по РМ17, установка по *акууму к плавке готова.

Прогревается таблетка, находящаяся в тигле электронным лучом, мощностью 15-20 кВт, диаметром фокального пятна пушки равным 2/3 параметра тигля в течении 3-5мин. Время прогрева зависит от степени загрязненности и загазованности таблеток. Увеличивается мощность луча до 35 кВт. После выдержки мощность луча увеличивается до 50-60 кВт. Сплавляется часть *еталла (30-40 %) и включается система электромагнитного перемешивания (СЭМП).

Уменьшается развертка фокального луча до 10-15 мм. Луч устанавливается в центре жидкой массы металла. Включается СЭМП. Мощность луча увеличивается до 90-100 кВт. и  производится выдержка на этой мощности в течении 3-7 мин. до прекращения газовыделения из жидкого металла. Затем мощность луча увеличивается до 120-150 кВт в течении 10-15 мин.

Одновременно переключается направление  перемещения металла или полностью включается СЭМП до расплавления гарнисажа на затворе тигля. После этого приступают к операции слива металла из печи. Включается механизм донного затвора тигля. Металл сливается в медную емкость, при сопровождении  его лучом, мощность которого снижена до 20-30 кВт. Тигель готовится к следующей плавке. В результате стружку переплавляют в компактные слитки весом до 60 кг.

Подготовительное время вакуумной установки печи ЕМО – 250 составляет около 2 часа. Исходя из скорости плавки заготовки в ЕМО – 250, которая равна 40 – 120 кг/час. Время плавки слитка 60 кг составляет 1 час. Время охлаждения слитка 1 – 1,5 мин. С учетом подготовительного времени выводы установки на рабочий режим времени плавления слитка, времени охлаждения загруженной массы прессованной стружки 60 кг составляет 3,5 часа в смену.

 

 

1 – электронно- лучевая пушка; 2 – камера сплавления; 3 – черновой  металл для переплав; 4 – тигель; 5 – донный затвор; 6 – рычаг; 7 – катушки электромагнитного перемешивания; 8 – кокиль; 9 – тележка; 10 – литейный модуль; 11 – плавильный модуль.

Рисунок 4.3 – Схема электронно-лучевой печи ЕМО – 250

 

4.3 Обзор состояния электронно-лучевых установок ЭДП-07/500 и ЕМО-250.

 

Обе установки находятся в стадии эксплуатации более 25 лет. За это время  (1985-2008 гг.) было выплавлено:

                    КТЦ (100,110,Нр, катоды) - 583,0 т

                      Hf - 49, 79 т

Номенклатура составляла слитки: 80, 230, 180, 110, 90 мм.

За время эксплуатации на установках были проведены следующие виды ремонтно-восстановительных работ.

 

Ремонтно-восстановительные работы на ЭДП-07/500.

 

1. Вакуумная система.

Практически не изменилась и состоит из вакуумных насосов:

АВЗ -180                                                                                               3 шт.

НВБМ-5                                                                                                 2 шт.

ДВН-1500                                                                                            1 шт.

Н-250/2500                                                                                             2 шт.

АВП-40-1                                                                                            2 шт.

Периодически подвергаются текущему ремонту: форвакуумные АВЗ-180, среднего вакуума ДНВ-1500 чистке: паромасляные НВБМ-5, А-250/2500, АВП-40-1.

Из-за устойчивого нагара на внутренних стенках операция чистки не приводила к улучшению работы насосов. Поэтому названные насосы потеряли значительную часть своей производительности, что значительно увеличило время откачки установки и осложнило ведение плавки, особенно в начальной ее стадии.

Для стабилизации вакуума в пушках и улучшения их работы была дополнительно смонтирована линия индивидуальной откачки пушек.

За срок эксплуатации (10 лет) она показала преимущество этой схемы откачки по сравнению с проектной (где линия откачки заведена в один из буферных насосов).

Однако выход из строя вакуумной системы печи ЕМО-250 заставил демонтировать эту линию, а оборудование установить на печь ЕМО-250.

На сегодня вакуумную систему печи ЭДП-07/500 можно признать работоспособной, но с пониженной производительностью.

2. Основные механизмы печи.

Механизм вытяжки слитка, камера, механизм подачи слитка - проектные и изменений не претерпели. Находятся в рабочем состоянии и ремонтируются ремонтными службами цеха.

Однако, длительность эксплуатации, сложный температурный режим, отложения конденсата плавки на трущихся деталях приближает физический износ этих механизмов.

3. Кристаллизатор.

Применяются следующие размеры: 00 240; 185; ПО; 90.

Основные детали, выходящие из строя, медные гильзы, которые нам изготавливает ИПЛ г. Киев. Основная причина выхода из строя нестабильная работа системы управления лучами пушек. Особенно это сказывается при работе на кристаллизаторах 00 90; 110. Малейшее отклонение приводит к  плавлению гильзы. Весь резерв, заложенный в прошлые годы, на сегодня исчерпан.

Наличие гильз:

Ø 240 − 1 шт.

Ø 185 − резерва нет.

Ø ПО − резерва нет.

Ø 90 − 1 шт.

4. Промъемкость.

Промъемкость представляет собой водоохлаждаемую медную пластину размерами 400×600×50 мм, водоохлаждаемый борт и водоохлаждаемый носок для слива металла.

Находится в эксплуатации с 1991 года. Неоднократно подвергалась ремонтам.Самой уязвимой частью является  носок промъемкости, который во время плавки непосредственно контактирует с лучом и расплавленным металлом. В настоящее время резерва для замены носка − нет.

5. Пушки.

На установке применяются аксиальные пушки ЭПА - 300 (2 шт.), установленные в 1985 г. Основными расходными деталями пушки являются: катод (материал Wo - Re), анод (Mo), экраны (Mo), стойки (Mo), малые изоляторы, проходной изолятор, лучевод (Мо). Пушки исчерпали физический ресурс и дальнейшая их эксплуатация под сомнением. Запасных частей нет. Поставщик (ИЛП) перешел на другие модели пушек. Изоляторы брали в г. Белая Церковь, завод «Изолятор» (не работает уже 7 лет).

 

Ремонтно-восстановительные работы на ЕМО-250.

 

В 2003 г. на установке ЕМО-250 была успешно отработана и испытана пушка с поддувкой водорода.

Принципиально новая конструкция пушки отличается:

• простотой конструкции;
• стабильной работой при малом вакууме (отсутствует система откачки пушки);
• вакуума в камере (10 мм) достаточно для работы пушки;
• простотой электрической схемы

Пушки этой конструкции установлены и работают.

К основным «узким» местам печи ЕМО-250 относятся:

1. Электронная пушка.

На сегодняшний день является гибридом немецкой и ЭПА-300. Замечания те же, что и по ЭДП-07/500. Пушка подлежит замене.

2. Тигель с электромагнитным перемешиванием.

Изготавливается по индивидуальному заказу в ИПЛ г. Киев. Резерва тигля нет. Запасной изготовлен и находится у изготовителя из-за непроплаты.

После 18 лет эксплуатации вышла из строя электромагнитная система перемешивания. Отремонтировать собственными силами невозможно, необходимо отправлять в г. Киев.

3. Вакуумная система.

До этого года работала в проектном варианте. Но в августе 2008 г. вышел из строя насос среднего вакуума RPW-3600. Был заменен заводским насосом 2ДВН- 1500 + НВБМ-5.

Предложенная система оказалась работоспособной и может использоваться в дальнейшей работе.

        Оборудование участка электронно-лучевого  переплава цеха 12  находятся  в  плохом  состоянии  и  требуют замены  или  серьёзной  реконструкции. Основным  оборудованием  участка  являются  электронно-лучевые  печи  ЭДП-07/500, ЕМО-250.

Обе установки  находятся в стадии постоянной эксплуатации более 25 лет. За это время  (1985-2008 гг.) было выплавлено:

• Цирконий (марки КТЦ-100 ,110, НР, катоды) - 583,0 т
• Гафний  - 49,79 т

Установки выдержали тяжёлые условия работы, переплав чернового металла, рафинирование сплавов, содержащих легколетучие  добавки.