RU2797891C1 - Portable crucible for melting aluminum and its alloys - Google Patents
Portable crucible for melting aluminum and its alloys Download PDFInfo
- Publication number
- RU2797891C1 RU2797891C1 RU2022133780A RU2022133780A RU2797891C1 RU 2797891 C1 RU2797891 C1 RU 2797891C1 RU 2022133780 A RU2022133780 A RU 2022133780A RU 2022133780 A RU2022133780 A RU 2022133780A RU 2797891 C1 RU2797891 C1 RU 2797891C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- crucible
- alloys
- melting
- portable
- temperature
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии, в частности к конструкциям переносных тиглей с заданной максимальной температурой нагрева его стенок в высокочастотном электромагнитном поле, при выплавке цветных металлов и сплавов.The invention relates to metallurgy, in particular to designs of portable crucibles with a given maximum heating temperature of its walls in a high-frequency electromagnetic field, in the smelting of non-ferrous metals and alloys.
Известно что интенсивность и величина температуры нагрева изделий из ферромагнитных материалов зависит от условной глубины проникновения электромагнитной волны в металл (RU №2731494С1).It is known that the intensity and magnitude of the heating temperature of products made of ferromagnetic materials depends on the conditional depth of penetration of an electromagnetic wave into the metal (RU No. 2731494C1).
Установлено, что для каждой частоты переменного электромагнитного поля имеется фиксированная глубина проникновения электромагнитных волн в металлы и сплавы. Кроме того, экспериментально определено, что при меньшем поперечном сечении, чем глубина проникновения тока в металл или диаметра изделия нагреваемого железо-углеродистого сплава высокочастотным электромагнитным полем, температура в таких заготовках не поднимается выше температур 740-780°С (эффект «жестяной» банки).It has been established that for each frequency of an alternating electromagnetic field there is a fixed depth of penetration of electromagnetic waves into metals and alloys. In addition, it has been experimentally determined that with a smaller cross section than the depth of penetration of current into the metal or the diameter of the iron-carbon alloy product being heated by a high-frequency electromagnetic field, the temperature in such workpieces does not rise above temperatures of 740-780 ° C (effect of a "tin" can) .
Этим объясняется эффект не возможности более высокого нагрева деталей с тонким поперечным сечением выше температуры точки Кюри для определенных частот, вследствие значительного увеличения «горячей» глубины проникновения тока в металл, нагретого выше точки магнитных превращений (В.Ф. Гребенюк и др. Выбор конфигурации и расчет индуктора для высокочастотного нагрева. Оренбургский государственный университет - 2002 г. - 31 с.). Температуру нагреваемой внутренней поверхности тигля можно задавать путем подбора химического состава, из которого он изготовлен с учетом точки Кюри и «горячей» глубины проникновения волны в металл.This explains the effect of the impossibility of higher heating of parts with a thin cross section above the Curie point temperature for certain frequencies, due to a significant increase in the “hot” depth of current penetration into the metal heated above the magnetic transformation point (V.F. Grebenyuk et al. Choice of configuration and calculation of an inductor for high-frequency heating Orenburg State University - 2002 - 31 p.). The temperature of the heated inner surface of the crucible can be set by selecting the chemical composition from which it is made, taking into account the Curie point and the "hot" depth of wave penetration into the metal.
Например: сплав железа с 4,3% кремния имеет точку Кюри 690°С. Альсифер (Al - 5,4; Si - 9,6; Fe - остальное), точка Кюри 550°С. Оксид железа (Fe2O3) точка Кюри 675°С. Таким образом, варьирую химическим составом из которого изготавливается тигель и частотой электромагнитного поля можно с достаточно высокой степенью точности регламентировать температуру нагрева его внутренней поверхности и тем самым температуру нагрева расплава без регистрирующей аппаратуры.For example: an alloy of iron with 4.3% silicon has a Curie point of 690°C. Alsifer (Al - 5.4; Si - 9.6; Fe - the rest), Curie point 550°C. Iron oxide (Fe 2 O 3 ) Curie point 675°C. Thus, by varying the chemical composition from which the crucible is made and the frequency of the electromagnetic field, it is possible to regulate, with a sufficiently high degree of accuracy, the heating temperature of its inner surface and, thereby, the heating temperature of the melt without recording equipment.
Известно устройство контроля температуры в тигельной индукционной печи (SU №1617290, 30.12.1990), где температуру измеряют термопарой в атмосфере печи, а расплавленного металла определяют с помощью электронного блока обеспечивающий требуемую температуру при разливки металла в формы.A temperature control device in a crucible induction furnace is known (SU No. 1617290, 12/30/1990), where the temperature is measured with a thermocouple in the atmosphere of the furnace, and the molten metal is determined using an electronic unit that provides the required temperature when pouring metal into molds.
Недостатком известного устройства является сложность аппаратурного оформления при контроле температуры расплавленного металла.The disadvantage of the known device is the complexity of the hardware when controlling the temperature of the molten metal.
Известен съемный переносной металлический тигель (аналог) для индукционной плавки, выполненный из чугуна или стали, содержащий корпус, в котором выполнена ванна для шихты или расплава, и петлевидные ручки для переноса тигля, скрепленные с корпусом (Фарбман С.А. Индукционные печи для плавки металлов и сплавов / С.А. Фарбман, И.Ф. Колобнев. - М.: Металлургия, 1968. - С. 356).Known removable portable metal crucible (analogue) for induction melting, made of cast iron or steel, containing a body in which a bath is made for the charge or melt, and loop-shaped handles for carrying the crucible, fastened to the body (Farbman S.A. Induction furnaces for melting metals and alloys / S.A. Farbman, I.F. Kolobnev. - M.: Metallurgy, 1968. - P. 356).
Основным недостатком съемного переносного металлического тигля является необходимость в специальном аппаратурном оформлении в регистрации температуры плавления металлов и сплавов. Кроме того, не исключается чрезмерный перегрев расплава, из-за поломки регистрирующего температуру устройства.The main disadvantage of a removable portable metal crucible is the need for special instrumentation in recording the melting temperature of metals and alloys. In addition, excessive overheating of the melt due to breakage of the temperature-recording device is not ruled out.
Известен съемный переносной тигель (прототип) для выплавки различных сплавов, доведения расплава до необходимых свойств и выдержки его для разливки. Тигель содержит огнеупорную футеровку, металлический решетный каркас, пропускающий магнитный поток, петли или цапфы. Каркас размещен на внешней поверхности огнеупорной футеровки и скреплен по меньшей мере с двумя петлями или с двумя цапфами, расположенными на противоположных сторонах тигля у его верхнего торца (RU №2527565С1, 10.09.2014).Known removable portable crucible (prototype) for smelting various alloys, bringing the melt to the desired properties and holding it for pouring. The crucible contains a refractory lining, a metal sieve frame that allows magnetic flux to pass through, loops or trunnions. The frame is placed on the outer surface of the refractory lining and fastened with at least two loops or two trunnions located on opposite sides of the crucible at its upper end (RU No. 2527565C1, 09/10/2014).
Изобретение позволяет обеспечить возможность переноса тигля для загрузки шихтой и разливки расплава за пределами печи.EFFECT: invention makes it possible to transfer the crucible for charging with charge and pouring the melt outside the furnace.
Недостатком съемного переносного тигля является организация сложного аппаратурного оформления для регистрации температуры нагрева и плавления шихты над тиглем и поддержки расплава в печи требуемой температуры для разливки его в формы.The disadvantage of a removable portable crucible is the organization of complex instrumentation for recording the heating and melting temperature of the charge above the crucible and maintaining the melt in the furnace at the required temperature for pouring it into molds.
Для аналога и прототипа возникает необходимость только косвенно измерять температуру расплава, из-за необходимости транспортировки тигля с расплавленным металлом от печи до участка, где производится его разливка.For analogue and prototype there is a need to only indirectly measure the temperature of the melt, due to the need to transport the crucible with molten metal from the furnace to the area where it is poured.
Переносной металлический тигель предназначен для плавления алюминия и его сплавов.The portable metal crucible is designed for melting aluminum and its alloys.
Задачей настоящего изобретения является уменьшения трудоемкости при эксплуатации регистрации температуры нагрева и плавления алюминия и его сплавов.The objective of the present invention is to reduce the complexity in the operation of recording the temperature of heating and melting of aluminum and its alloys.
Техническая сущность предлагаемого изобретения заключается в создании составного переносного тигля для плавления алюминия и его сплавов, в котором стенки могут нагреваться в высокочастотном электромагнитном поле выше расплавляемого сплава лишь на 40-70 С°.The technical essence of the proposed invention consists in creating a composite portable crucible for melting aluminum and its alloys, in which the walls can be heated in a high-frequency electromagnetic field above the melted alloy by only 40-70 ° C.
Настоящая задача решается тем, что в переносном тигле для плавления алюминия и его сплавов, содержащем футеровку, резервуар с внешними витками спирали, создающими высокочастотное электромагнитное поле величиной 50 кГц, тигель выполнен составным, при этом футеровка выполнена в виде днища из огнеупорного керамического материала, резервуар - в виде цилиндра, из заготовки листовой электротехнической стали, с толщиной 0,30-0,35 мм, концы которой располагают друг с другом внахлест, а одно из его оснований крепится кронштейнами к керамическому днищу.The present problem is solved by the fact that in a portable crucible for melting aluminum and its alloys, containing a lining, a tank with external turns of the spiral, creating a high-frequency electromagnetic field of 50 kHz, the crucible is made composite, while the lining is made in the form of a bottom made of refractory ceramic material, the tank - in the form of a cylinder, from a billet of sheet electrical steel, with a thickness of 0.30-0.35 mm, the ends of which are overlapped with each other, and one of its bases is attached with brackets to the ceramic bottom.
Изобретение позволяет исключить процесс определения температуры плавления алюминия и его сплава, что значительно снижает трудоемкость контроля плавления и обслуживание измерительной аппаратурой.The invention makes it possible to eliminate the process of determining the melting temperature of aluminum and its alloy, which significantly reduces the complexity of melting control and maintenance of measuring equipment.
На фиг. 1 показан вид переносного тигля в разрезе.In FIG. 1 shows a sectional view of a portable crucible.
На фиг. 2 показан вид тигля сверху.In FIG. 2 shows a top view of the crucible.
Предложенный переносной тигель для плавления алюминия и его сплавов содержит раздельно выполненные огнеупорную керамическую футеровку, одновременно являющуюся днищем 1 с установленным в нем резервуаром в виде цилиндра 2, выполненным из заготовки в виде плоской листовой электротехнической стали толщиной 0,30-0,35 мм. Концы 3 и 4 металлической заготовки из электротехнической стали при изгибе и образовании цилиндра располагают внахлест. На внешней стороне цилиндра размещены витки спирали 5, нагреваемой высокочастотным электромагнитным полем величиной 50 кГц. Цилиндр 2 и его керамическое днище 1 зафиксированы между собой, кронштейнами 6.The proposed portable crucible for melting aluminum and its alloys contains a separately made refractory ceramic lining, which at the same time is the
Переносной составной тигель предназначен для плавки алюминия и его сплавов. Изобретение позволяет исключить процесс определения температуры плавления алюминия и его сплава, что значительно снижает трудоемкость контроля плавления и необходимость измерительной аппаратуры.The portable composite crucible is designed for melting aluminum and its alloys. The invention makes it possible to exclude the process of determining the melting temperature of aluminum and its alloy, which significantly reduces the complexity of melting control and the need for measuring equipment.
Максимальная технологическая температура нагрева и плавления расплавляемого металла задается материалом и его параметрами выполненной из электротехнической стали, например из трансформаторной стали Э42 (сталь электротехническая ГОСТ21427.1-83) в виде цилиндра установленного в керамическое дно тигля.The maximum technological temperature of heating and melting of the melted metal is set by the material and its parameters made of electrical steel, for example, transformer steel E42 (electrical steel GOST21427.1-83) in the form of a cylinder installed in the ceramic bottom of the crucible.
Пример. Из листа электротехнической стали ГОСТ21427.1-83, толщиной 0,35 мм выкраивали заготовки, для получения резервуара для тигля в виде прямоугольника 55×120 мм, в количестве 6 шт. Выбор толщины стенок переносного тигля для плавления алюминия и его сплавов обосновывается следующим образом: при увеличении толщины стенки тигля, свыше пример до 0,4 мм, увеличивается количество выделяемой тепловой энергии в стенках тигля и она повышается на много выше (300-400°С), чем температура плавления алюминия и его сплавов, а в случае при уменьшении толщины стенки, например менее 0,30 мм происходит прожог тигля в местах контакта расплавленного алюминиевого сплава с ним, после проведения одной двух плавок.Example. Billets were cut out from a sheet of electrical steel GOST 21427.1-83, 0.35 mm thick, to obtain a reservoir for the crucible in the form of a rectangle 55 × 120 mm, in the amount of 6 pcs. The choice of the wall thickness of the portable crucible for melting aluminum and its alloys is justified as follows: with an increase in the wall thickness of the crucible, more than up to 0.4 mm, the amount of thermal energy released in the walls of the crucible increases and it rises much higher (300-400 ° C) than the melting temperature of aluminum and its alloys, and in the case of a decrease in wall thickness, for example, less than 0.30 mm, the crucible burns through at the points of contact of the molten aluminum alloy with it, after one or two melts.
Полученные заготовки отжигали при температуре 650°С в течение 0,5 часов. К полученным заготовкам приваривали ультразвуковой сваркой кронштейны по 4 шт. на каждый прямоугольник. Затем по шаблону, диаметром 40 мм прямоугольники сворачивали в цилиндр, таким образом, чтобы концы сворачиваемого цилиндра накладывались друг на друга на 5 мм (внахлест).The resulting blanks were annealed at a temperature of 650°C for 0.5 hours. Brackets, 4 pieces each, were welded to the blanks obtained by ultrasonic welding. for each rectangle. Then, according to a template with a diameter of 40 mm, the rectangles were rolled into a cylinder, so that the ends of the rolled cylinder overlapped each other by 5 mm (overlapped).
Для изготовления дна тигля, готовился формовочный состав состоящий:For the manufacture of the bottom of the crucible, a molding composition was prepared consisting of:
Ингредиенты состава тщательно перемешивались и заполняли металлическую форму предназначенную для днища тигля. Металлическая форма состояла из двух половинок, к каждой из которой приваривались цапфы в виде прямоугольников 4×10×10 мм. Конструктивно в сборе металлическая форма представляла собой цилиндр с наружным диаметром 60 мм и такой же высотой с толщиной стенок 3 мм. Перед формовкой половинки формы скреплялись двумя хомутами, а внутренние стенки окрашивались противопригарной краской кистью (молотый шамот 50%; 6% - силикат натрия, остальное вода).The ingredients of the composition were thoroughly mixed and filled in a metal mold intended for the bottom of the crucible. The metal mold consisted of two halves, to each of which pins were welded in the form of
Подготовленную таким образом форму располагали на металлической пластине и в нее устанавливали резервуар. Кронштейны резервуара служили центрирующими относительно расположения его в металлической форме.The mold prepared in this way was placed on a metal plate and a reservoir was placed in it. The tank brackets served as centering relative to its location in the metal form.
Затем форму заполняли формовочным составом и его утрамбовывали. Форму в сборе помещали в муфельную печь нагретую до 400° и выдерживали при этой температуре 30 минут По истечению этого времени форму выгружали из печи и она остывала до комнатной температуры, затем ее разбирали.The mold was then filled with molding compound and compacted. The mold assembly was placed in a muffle furnace heated to 400°C and kept at this temperature for 30 minutes. After this time, the mold was unloaded from the furnace and it cooled to room temperature, then it was disassembled.
В изготовленным таким образом тигле проводили плавку (инвертор ЭЛСИТ-100/40-70, многовитковом горизонтальном индукторе) частота переменного электромагнитного поля 50 кГц (флюс: 47,0% - NaCl; 48,0% - KCL; остальное NaF) для определения механической прочности (временное сопротивление разрыву разрушившегося поршня в гильзе двигателя МТЗ, образцы изготавливали по ГОСТ 1498-84, тип VII и №8) сплава АК12, которые отливали в кокиль. Режимы плавки: масса шихты составляла 38 г. и флюс 2 г. Плавку шихты осуществляли при токах 40, 50, 60%, на частоте 50 кГц.In the crucible made in this way, melting was carried out (ELSIT-100/40-70 inverter, multi-turn horizontal inductor) with an alternating electromagnetic field frequency of 50 kHz (flux: 47.0% - NaCl; 48.0% - KCL; the rest is NaF) to determine the mechanical strength (tensile strength of a collapsed piston in the MTZ engine sleeve, the samples were made according to GOST 1498-84, type VII and No. 8) of the AK12 alloy, which were cast into a chill mold. Melting modes: the charge weight was 38 g and the flux was 2 g. The charge was melted at currents of 40, 50, 60%, at a frequency of 50 kHz.
Полученные результаты позволили оценить качество сплава при испытании на разрывной машине Р-10 (результаты испытаний составили: 134-145 Н/мм2).The results obtained made it possible to evaluate the quality of the alloy when tested on a R-10 tensile testing machine (the test results were: 134-145 N/mm 2 ).
Таким образом, переносной составной тигель для плавления алюминия и его сплавов можно широко использовать для проведения оперативных исследований для определения качества изделий из цветных металлов и сплавов, при этом можно устанавливать, возможность нарушения изготовителем технологического процесса производства отливок.Thus, a portable composite crucible for melting aluminum and its alloys can be widely used to conduct operational research to determine the quality of products from non-ferrous metals and alloys, while it can be established that the manufacturer may violate the casting production process.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2797891C1 true RU2797891C1 (en) | 2023-06-09 |
Family
ID=
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU291736A1 (en) * | Киевский Ордена Ленина Политехнический Институт | BOOM FOR HIGH-FREQUENCY INDUCTION LINES | ||
| SU665190A1 (en) * | 1977-11-21 | 1979-05-30 | Предприятие П/Я В-2190 | Portable crucible |
| SU1295182A1 (en) * | 1985-04-03 | 1987-03-07 | Липецкий Филиал Всесоюзного Проектно-Технологического Института Литейного Производства | Crucible for melting and teeming aluminium alloys |
| SU1499081A1 (en) * | 1987-10-26 | 1989-08-07 | Предприятие П/Я В-2190 | Portable crucible |
| SU1691681A1 (en) * | 1989-05-24 | 1991-11-15 | И.Б.Гилевич | Crucible for melting and teeming aluminium alloys |
| RU2527565C1 (en) * | 2013-03-12 | 2014-09-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего професссионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ_) | Removable portable lined crucible for induction welding |
| CN206176997U (en) * | 2016-10-31 | 2017-05-17 | 东莞市宏幸工业炉制造有限公司 | Aluminum alloy electromagnetism stove |
| CN206847370U (en) * | 2016-12-21 | 2018-01-05 | 上海杉杉科技有限公司 | A kind of improved Intermediate Frequency Induction Heating Equipment |
| CN208860125U (en) * | 2018-07-18 | 2019-05-14 | 永春觅洋能源科技有限公司 | A kind of portable type crucible furnace |
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU291736A1 (en) * | Киевский Ордена Ленина Политехнический Институт | BOOM FOR HIGH-FREQUENCY INDUCTION LINES | ||
| SU187949A1 (en) * | ||||
| SU665190A1 (en) * | 1977-11-21 | 1979-05-30 | Предприятие П/Я В-2190 | Portable crucible |
| SU1295182A1 (en) * | 1985-04-03 | 1987-03-07 | Липецкий Филиал Всесоюзного Проектно-Технологического Института Литейного Производства | Crucible for melting and teeming aluminium alloys |
| SU1499081A1 (en) * | 1987-10-26 | 1989-08-07 | Предприятие П/Я В-2190 | Portable crucible |
| SU1691681A1 (en) * | 1989-05-24 | 1991-11-15 | И.Б.Гилевич | Crucible for melting and teeming aluminium alloys |
| RU2527565C1 (en) * | 2013-03-12 | 2014-09-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего професссионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ_) | Removable portable lined crucible for induction welding |
| CN206176997U (en) * | 2016-10-31 | 2017-05-17 | 东莞市宏幸工业炉制造有限公司 | Aluminum alloy electromagnetism stove |
| CN206847370U (en) * | 2016-12-21 | 2018-01-05 | 上海杉杉科技有限公司 | A kind of improved Intermediate Frequency Induction Heating Equipment |
| CN208860125U (en) * | 2018-07-18 | 2019-05-14 | 永春觅洋能源科技有限公司 | A kind of portable type crucible furnace |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4178986A (en) | Furnace for directional solidification casting | |
| KR101530106B1 (en) | Semi-liquid metal processing and sensing device and method of using same | |
| US5272720A (en) | Induction heating apparatus and method | |
| Tripathi et al. | Numerical simulation of heat transfer phenomenon in steel making ladle | |
| CN108277436A (en) | A kind of high-toughness wear-resistant bimetallic composite roll set and preparation method | |
| RU2797891C1 (en) | Portable crucible for melting aluminum and its alloys | |
| CN109929960A (en) | A kind of silicon strontium inoculant preparation process improving recovery rate | |
| US5257281A (en) | Induction heating apparatus and method | |
| US3350494A (en) | Induction furnace | |
| Gouthama et al. | Melting of tin using muffle furnace and microwave energy and its characterization | |
| RU2807487C1 (en) | Portable crucible for melting cast iron grade chs17 | |
| Yang et al. | A Combined Electromagnetic Levitation Melting, Counter‐Gravity Casting, and Mold Preheating Furnace for Producing TiAl Alloy | |
| US5708257A (en) | Heating device for transfer of liquid metal and process for manufacturing the device | |
| EP0116405A1 (en) | Steel production using channel induction furnace | |
| CN107262695B (en) | The method that interface fusion process prepares composite metal plate, metal composite pipe | |
| JP3030240B2 (en) | Device for holding billets | |
| RU2731494C1 (en) | Method of iron castings reinforcement | |
| Popov et al. | Influence of heat treatment modes on the formation of structure and physical and mechanical properties of cast blanks from the aluminothermic alloys | |
| RU2756092C1 (en) | Method for manufacturing bimetallic welding electrode by freeze-casting | |
| RU2714522C1 (en) | Method of determining process temperature of charge melting during induction surfacing | |
| JP2012529369A (en) | Method and apparatus for remelting metal in an electric furnace | |
| SU846090A1 (en) | Muffle induction furnace | |
| CN107513646B (en) | A kind of high-silicon aluminum alloy cylinder sleeve material and preparation method thereof | |
| RU2254206C1 (en) | Reinforced casting manufacturing method | |
| SU997963A1 (en) | Metal continuous casting unit mould connection sleeve |