RU2807487C1 - Переносной тигель для плавления чугуна марки ЧС17 - Google Patents
Переносной тигель для плавления чугуна марки ЧС17 Download PDFInfo
- Publication number
- RU2807487C1 RU2807487C1 RU2023104358A RU2023104358A RU2807487C1 RU 2807487 C1 RU2807487 C1 RU 2807487C1 RU 2023104358 A RU2023104358 A RU 2023104358A RU 2023104358 A RU2023104358 A RU 2023104358A RU 2807487 C1 RU2807487 C1 RU 2807487C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- crucible
- melting
- temperature
- tank
- cast iron
- Prior art date
Links
- 238000002844 melting Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 230000008018 melting Effects 0.000 title claims abstract description 36
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 title claims description 12
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 30
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 30
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 claims abstract description 9
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 6
- JPNWDVUTVSTKMV-UHFFFAOYSA-N cobalt tungsten Chemical compound [Co].[W] JPNWDVUTVSTKMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 239000011214 refractory ceramic Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910000531 Co alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 19
- 239000000956 alloy Substances 0.000 abstract description 19
- 230000006698 induction Effects 0.000 abstract description 11
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 abstract description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 abstract description 2
- 238000010309 melting process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 18
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 10
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 229910001208 Crucible steel Inorganic materials 0.000 description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 description 1
- 229910001339 C alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- QMQXDJATSGGYDR-UHFFFAOYSA-N methylidyneiron Chemical compound [C].[Fe] QMQXDJATSGGYDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003110 molding sand Substances 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M sodium chloride Inorganic materials [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- 238000007514 turning Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к области электротермии, точнее к техническим решениям по управлению плавильным процессом металлов и сплавов в индукционных печах. Тигель содержит футеровку, вертикальный металлический резервуар с внешними витками спирали, создающими высокочастотное электромагнитное поле величиной 50 кГц. Тигель выполнен составным, футеровка выполнена в виде днища из огнеупорного керамического материала, а резервуар из твердосплавных напаиваемых пластин вольфрамо-кобальтового сплава ВК8 с толщиной стенки резервуара по 1,98-2,0 мм, при этом нижнее основание резервуара крепится к керамическому днищу. Технический результат изобретения - значительное снижение трудоемкости контроля плавления и обслуживания измерительной аппаратурой. 2 ил., 1 пр.
Description
Изобретение относится к области электротермии, точнее к техническим решениям по управлению плавильным процессам металлов и сплавов в индукционных печах.
Известно, что интенсивность и величина температуры нагрева изделий из ферромагнитных материалов зависит от условной глубины проникновения электромагнитной волны в металл (RU №2731494 C1).
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).
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. Гребешок 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.
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.
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.
Недостатком известного устройства является сложность аппаратурного оформления при контроле температуры расплавленного металла.
Известен способ измерения температуры нагрева и расплавления в индукционной тигельной печи, по этому способу следят за температурой атмосферы печи в ходе плавки, определяют момент полного расплавления шихты, фиксируют температуру расплава в начале периода перегрева, контроль температуры расплава на каждом периоде расплавления шихты производят по соотношению температуры атмосферы печи к коэффициенту, характеризующему изменение температуры атмосферы печи в момент полного расплавления шихты по отношению к экспериментальной температуре расплава, для периода перегрева температуру расплав определяют с учетом температуры в начале периода перегрева и отношения расхода энергии от начала периода перегрева до его окончания плавления последней загрузки, характеризующему отношение затрат энергии периода расплавления от момента полного расплавления до конца периода на отклонение требуемого значения температуры расплава от ее экспериментального значения и заканчивают как периоды плавления, так и перегрева, отключая печь по достижению температуры расплава требуемых ее значений на этих периодах (SU №1772563, 30.10.1992).
Недостатком известного изобретения является сложное аппаратурное оформление для измерение температуры расплавленного металла или сплава в тиглях для индукционной плавки металлов.
Известен съемный переносной металлический тигель (аналог) для индукционной плавки, изготовленный 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).
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.
Известно устройство контроля температуры расплава в индукционной печи (SU №1781525, 15.12.1992). Устройство контроля температуры расплава в индукционной тигельной печи состоящий из высоковольтного выключателя, блока, который соединен соответственно с термопарой, датчиком положения высоковольтного выключателя системы электрооборудования печи, и регистратор температуры расплава в момент полного расплавления шихты. Недостатком известного изобретения является сложное аппаратурное оформления регистрации температуры нагрева и плавления шихты и сплава.
Известен съемный переносной металлический тигель 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).
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.
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 №2527565 С1, 10.09.2014).
Изобретение позволяет обеспечить возможность переноса тигля для загрузки шихтой и разливки расплава за пределами печи.
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.
Для аналога и прототипа возникает техническая необходимость косвенно измерять температуру расплава в печи, и последующей транспортировки тигля с расплавленным металлом от печи до участка, где производится его разливка формы. Переносной металлический тигель предназначен для плавления чугуна.
Задачей решаемый настоящим изобретением является уменьшение трудоемкости при организации контроля режима плавления металлов и сплавов, в частности при выплавки чугуна марки.
Техническая сущность предлагаемого технического решения заключается в возможности нагрева такого тигля в высокочастотном электромагнитном поле не выше температуры плавления сплава на 60-80°С.
Поставленная задача достигается тем, что переносном тигле для плавления чугуна марки ЧС17, содержащем футеровку, вертикальный металлический резервуар с внешними витками спирали, создающими высокочастотное электромагнитное поле величиной 50 кГц, тигель выполнен составным, футеровка выполнена в виде днища из огнеупорного керамического материала, а резервуар из твердосплавных напаиваемых пластин вольфрамо-кобальтового сплава ВК8 с толщиной стенки резервуара по ГОСТ2209-90 1,98-2,0 мм, при этом нижнее основание резервуара крепится к керамическому днищу.
Предлагаемая конструкция тигля позволяет упростить процесс регистрации температуры нагрева и плавления расплавляемых компонентов и кроме того снизить угар компонентов, из-за невозможности перегрева расплава.
Изобретение позволяет исключить процесс определения температуры плавления алюминия и его сплава, что значительно снижает трудоемкость контроля плавления и обслуживание измерительной аппаратурой. Изобретение поясняется чертежом.
На фиг. 1 показан вид переносного тигля в разрезе.
На фиг. 2 показан вид тигля сверху.
Предложенный переносной тигель для плавления чугуна содержит раздельно выполненные огнеупорную керамическую футеровку 1, одновременно являющуюся дном, с установленным в нем резервуаром 2 в виде пустотелой призмы любой формы, изготовленной из сплава ВК8, (ГОСТ 3882-74). На внешней стороне резервуара 2 размещены витки спирали 3, нагреваемой высокочастотным электромагнитным полем 50 кГц.
Переносной составной тигель предназначен для плавки чугуна. Изобретение позволяет исключить процесс определения температуры плавления чугуна, что значительно снижает трудоемкость контроля плавления и необходимость измерительной аппаратуры.
Пример.
Для проведения опытной плавки чугуна изготавливали составной переносной тигель, резервуар которого сваривали из пяти вольфрамо-кобальтовых пластинок из сплава ВК8 с толщиной стенки резервуара по ГОСТ2209-90 1,98-2,0 мм, а дно из огнеупорного формовочного состава, в который собранный резервуар установлен в виде пятиугольной призмы.
Для изготовления дна тигля, готовился формовочный состав состоящий:
| Каолиновая глина ГОСТ Р 52540-2006 | 88-92% |
| Песок формовочный ГОСТ 2138-41 | 8-10% |
| Стекло 3,5 натриевое жидкое ГОСТ13078-81 | 5-8% |
Ингредиенты состава тщательно перемешивались и заполняли металлическую форму предназначенную для изготовления дна тигля.
Металлическая форма состояла из двух половинок. Перед формовкой половинки формы скреплялись двумя хомутами, а внутренние стенки окрашивались противопригарной краской кистью (молотый шамот 50%; 6% - силикат натрия, остальное вода).
Резервуар тигля собирался из пластинок сплава ВК8 путем их установки в сырую огнеупорную сырую массу дна тигля на глубину 10 мм в виде правильной пятиугольной призмы. Дно тигля утрамбовывалось и затем форму в сборе помещали в муфельную печь нагретую до 400°С и выдерживали при этой температуре 30 минут. По истечению этого времени форму выгружали из печи и она остывала до комнатной температуры, затем ее разбирали.
В изготовленным таким образом тигле проводили плавку (инвертор ЭЛСИТ-100/40-70, в многовитковом горизонтальном индукторе) частота переменного электромагнитного поля 50 кГц.
Состав шихты: масса металлической части шихты 50 г, чугун марки ЧС17, флюс 47,0% - NaCl; 48,0% - KCL; остальное NaF - 8 г. Плавка компонентов шихты осуществляли на токах 40, 50, 60%, в течение 5 мин и при этих величинах тока расплав выдерживали 10 мин. Внутреннею температуру стенок тигля измеряли пирометром «Термоскоп 100», при режимах тока 40; 50; 60%. Температура стенок тигля не подымалась выше температуры 1150-1190°С.
Таким образом составной переносной тигель с резервуаром в котором стенки изготовлены из сплава ВК8 может нагреваться только до температуры 1150-1190°С на частоте 50 кГц, что позволяет приготавливать лигатуру с испаряющими компонентами (например, сурьма).
Claims (1)
- Переносной тигель для плавления чугуна марки ЧС17, содержащий футеровку, вертикальный металлический резервуар с внешними витками спирали, создающими высокочастотное электромагнитное поле величиной 50 кГц, отличающийся тем, что тигель выполнен составным, футеровка выполнена в виде днища из огнеупорного керамического материала, а резервуар из твердосплавных напаиваемых пластин вольфрамо-кобальтового сплава ВК8 с толщиной стенки резервуара 1,98-2,0 мм, при этом нижнее основание резервуара крепится к керамическому днищу.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2807487C1 true RU2807487C1 (ru) | 2023-11-15 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU665190A1 (ru) * | 1977-11-21 | 1979-05-30 | Предприятие П/Я В-2190 | Переносной тигель |
| SU1499081A1 (ru) * | 1987-10-26 | 1989-08-07 | Предприятие П/Я В-2190 | Переносной тигель |
| CN201463537U (zh) * | 2009-03-11 | 2010-05-12 | 贵州贵航能发装备制造有限公司 | 真空感应熔炼用冷坩埚系统 |
| RU2527565C1 (ru) * | 2013-03-12 | 2014-09-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего професссионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ_) | Съемный переносной футерованный тигель для индукционной плавки |
| CN205090800U (zh) * | 2015-10-12 | 2016-03-16 | 江西省瑞明科技有限公司 | 用于制备卷带筒的熔炉 |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU665190A1 (ru) * | 1977-11-21 | 1979-05-30 | Предприятие П/Я В-2190 | Переносной тигель |
| SU1499081A1 (ru) * | 1987-10-26 | 1989-08-07 | Предприятие П/Я В-2190 | Переносной тигель |
| CN201463537U (zh) * | 2009-03-11 | 2010-05-12 | 贵州贵航能发装备制造有限公司 | 真空感应熔炼用冷坩埚系统 |
| RU2527565C1 (ru) * | 2013-03-12 | 2014-09-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего професссионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ_) | Съемный переносной футерованный тигель для индукционной плавки |
| CN205090800U (zh) * | 2015-10-12 | 2016-03-16 | 江西省瑞明科技有限公司 | 用于制备卷带筒的熔炉 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101530106B1 (ko) | 반액상 금속 처리 및 감지 장치, 이의 이용 방법 | |
| US5272720A (en) | Induction heating apparatus and method | |
| US4178986A (en) | Furnace for directional solidification casting | |
| US1812172A (en) | Production of castings free from pipes and blow-holes | |
| CN112605351B (zh) | 一种提高铸锭内部质量的方法及加热保温箱 | |
| RU2807487C1 (ru) | Переносной тигель для плавления чугуна марки ЧС17 | |
| US5257281A (en) | Induction heating apparatus and method | |
| US3350494A (en) | Induction furnace | |
| RU2797891C1 (ru) | Переносной тигель для плавки алюминия и его сплавов | |
| US9574826B2 (en) | Crucible and dual frequency control method for semi-liquid metal processing | |
| US2048319A (en) | Method of producing cast refractory and similar articles | |
| JPS61193753A (ja) | 介在する取鍋の加熱装置 | |
| JP2001516282A (ja) | 液状の金属を注入及び／又は鋳造する方法、装置及び耐火性ノズル | |
| JPS59193210A (ja) | 鋼の製造方法及び装置 | |
| JPH0827553A (ja) | 溶融めっき装置 | |
| US3914527A (en) | Lining for zinc pot induction heater | |
| CN215279844U (zh) | 一种并联式熔炼浇铸设施 | |
| RU2731494C1 (ru) | Способ армирования чугунных отливок | |
| JPS6054829B2 (ja) | 保温とりべ | |
| RU1808463C (ru) | Способ изготовлени крупногабаритных тонкостенных отливок сцециального назначени литьем по выплавл емым модел м | |
| SU821506A1 (ru) | Индукционна печь-ванна | |
| SU113180A1 (ru) | Тигель дл плавки металлов | |
| AU725323B2 (en) | Method and apparatus for inductively heating a refractory shaped member | |
| SU410229A1 (ru) | ||
| SU846090A1 (ru) | Муфельна индукционна печь |