SU817069A1 - Способ индукционного переплаваМЕТАллОВ и СплАВОВ - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ ИНДУКЦИОННОГО-ПЕРЕПЛАВА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

Изобретение относитс  к специальной электрометаллургии и может быть использовано дл  производства высоко качественных слитков из алюминиевых сплавов, титана и сплавов с широким интервалом кристаллизации. В современной электрометаллургии широкое применение дл  производства высококачественных металлов и сплавов получил индукционный метод плавки. Однако серьезным недостатком его  вл етс  наличие контакта жидкого металла со стенкой тигл  из огнеупорного материала, который приводит к загр знению металла вредными примес ми. Кроме того, дл  получени  слитков из металла индукционной выплавки его разливают в изложницы . Поэтому, такие слитки, как правило, имеют дефекты усадочного происхождени , что приводит к значительным потер м годного, металла. Известны методы индукционной плав ки метёшлов и сплавов в индукционно охлаждаемом тигле.- Сущность индукционной плавки в секционном тигле заключаетс  в том, что вместо тигл  из огнеупорного материала используетс  секционный охлаждаемый тигел из меди, что делает его прозрачным дл  электромагнитного пол . В этом случае устран етс  загр знение жидкого металла вредными примес ми Ц. Однако готовый металл из холодного тигл  сливают в изложницы или формы, где и происходит его кристаллизаци . Полученные слитки имеют все пороки, характерные дл  обычных методов лить . Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  способ индукционно-шлаковой выплавки слитков, дл  которого характерно , что плавка металла и его кристаллизаци , т.е. формирование слитка, происходит в секционном охлаждаемом кристаллизаторе. Сущность этого метода состоит в том, что в секционный кристаллизатор , установленный в герметичной камере , производитс  порционна  загрузка кусковой шихты или подаетс  в кристаллизатор металлическа  расходуема  заготовка . Поступающий в кристаллизатор металл попадает в электромагнитное поле индуктора, установленного снаружи кристаллизаторами расплавл етс . Одновременно в кристаллизатор подают небольшое количество флюса, который, расплавл  сь от контакта с жидким металлом ,образует на стенке тигл  тонкую корку. Шлакова  корка предотвращает закорачивание секций жидким металлом. По мере наполнени  кристаллизатора жидким металлом происходит формирование слитка, и его по ходу плавки выт гивают вниз 12.

Недостатками известного метода /индукционной плавки  вл ютс  наличие ютенки секционного охлаждаемого кристаллизатора между индуктором и металлическим расплавом, привод щее к дополнительньот потер м электроэнергии; неудоЕглетворительное формирование боковой поверхности слитка из-за того, что жидкий металл может затекать в зазоры между секци ми опасность образовани  гор чих трещин в слитке при заклинивании его в процессе выт гивани  из секционного кристаллизатора; необхо имость примен ть шлак дл  изол ции слитка от стенки кристаллизатора, что может повлечь за собой переход вредных примесей из шлака в металл (например водорода.или фтора).

Цель изобретени  - повьипение качества поверхности слитка, повьваение КПД процесса, снижение удельного расхода электроэнергии и упрощение плавильного оборудовани  и управлени  процессом плавки.

Поставленна  цель достигаетс  тем что в способе индукционной плавки, включающем операции последовательног оплавлени  металлической расходуемой заготовки в электромагнитном высокочастотном поле, формирование металлической ванны в поле индуктора, формирование слитка в охлаждаемом кристаллизаторе и выт гивание слитка из кристаллизатора по ходу плавки,в процессе Переплава верхнюю часть металл ческой ванны, котора  расположена в индукторе, удерживают электромагнитным полем над верхним срезом, кристаллизатора , при этом донна  часть ванны опираетс  на слиток, располог женный в кристаллизаторе, причем, высоту выступающей над кристаллизатором части металлической ванны устанавйивают равной (0,4-1,0) Окр , где Окр - диаметр кристаллизато ра мм.

На чертеже изображено устройство, реализующее предлагаемый способ.

4 9 многовитковый индуктор 1, установленный соосно над охлаждаемйм кристаллизатором 2, ввод т сверху нижний конец расходуемой металлической заготовки 3„ Снизу в кристаллизатор 2 ввод т поддон (не показан). На индуктор подают питание от высокочастотного источника питани  и начинают плавить расходуемую заготовку 3 в электромагнитном поле, создаваемом индуктором 1. Жидкий металл с расходуемой заготовки попадает на поддон и по мере оплавлени  расходуемой заготовки наполн ет кристаллизатор , образу  металлическую ванну 4 При этом полностью сформированна  металлическа  ванна своей верхней частью выступает над верхним срезом кристаллизатора на (0,4-1,0) Окр, Удерживают ванну в таком положении полем индуктора. После сформировани  ванны 4 включают привод перемещени  поддона и начинают выт гивать слиток 5 из кристаллизатора 2, поддержива  неизменным уровень металлической ванны относительно верхнего среза кристаллизатора. В процессе .плавки расходуема  металлическа  заготовка 3 постепенно оплавл етс  в электромагнитном поле индуктора и ее опускают вниз,

В конце плавки подачу расходуемой заготовки 3 прекращают и жидкий металл в дальнейшем не поступает в металлическую ванну 4, Выт гивание слитка 5 продолжают до тех пор, пока уровень металлической ванны не окажетс  ниже верхнего среза кристаллизатора 2, т.е. ванна 4 полностью окажетс  в кристаллизаторе 2. После этого питание индуктора 1 отключают .и слиток 5 извлекают из кристаллизатора 2.

Размещение верхней части металлической ванны над верхним срезом кристаллизатора и удержание ее полем индуктора позвол ет исключить экранирующее действие стенки кристаллиза- тора и получить эффективную передачу энергии от Индуктора к металлу. Поскольку донную часть ванны размещают в охлаждаемом кристаллизаторе, то это позвол ет сформировать ровную боковую поверхность слитка, так как при такой схеме переплава отпадает необходимость примен ть секциониро .ванный кристаллизатор. .

Кроме того, размещение верхней части металлической ванны в инДукторе , установленном над кристаллизатором , и удержание в электромагнитном поле индуктора позвол ет визуально контролировать положение ванны относительно индуктора и кристаллизатора и положение расходуемой за- , готовки относительно ванны и индуктора , что значительно упрощает управление процессом плавки.

Пример. Переплав титановой губки и алюминиевого сплава, содержащего до 4-,0% Мд .

Над кристаллизатором Ф 100 мм и высотой 120 мм устанавливают соосно индуктор, состо щий из шести . витков. Индуктор питают от высокочастотного лампового генератора мощностью. 100 кВт. Частота тока, питаквдего индуктор, составл ет 66 кГц. Снизу в кристаллизатор входит поддон, закреп-ченный на штоке механизма вертикального перемещени . На поддон помещают затравку и ввод т его в кристаллизатор так, чтобы затравка на 10-20 мм находилас ниже верхнего среза кристаллизатора . Сверху в индуктор ввод т расходу емую заготовку из алюминиевого сплав и включают питание индуктора. Через 3-5 мин после включени  питани  инду тора расходуема  заготовка начинает плавитьс  и жидкий.металл поступает 1на затравку. После того . как жидкий металл заполн ет кристаллизатор, уровень его поднимаетс  над верхним срезом кристаллизатора, где он удер живаетс  полем индуктора. Емкость металлической ванны измен ют путем изменени  высоты выступающей над кри таллизатором,части металлической ванны. Установлено,, что хорошее качество боковой поверхности слитка и его структуры достигаетс  при высоте выступающей над кристаллизатором час ти ванны равной (0,4-1,0) Окр. После того, как высота выступающей над кри таллизатором части/ванны достигает указанного значени , включают привод и производ т выт гивание слитка. Фор мирование боковой поверхности слитка происходит в обычном, а не в секцион ном кристаллизаторе. По мере оплавлени  расходуемой заготовки ее опускают вниз в зону индуктора. При Переплаве титановой губки в начале плавки помещают на затравку несколько кусков губки, затем включают питание индуктора и расплавл ют ее. По ходу плавки производ т порционную п одачу губки в индуктор при . помощи дозирующего устройства. Выплавленные слитки имеют хррс иее качество позверх.ности и однородную структуру. Поскольку формирование сдит ка происходит не в секционном кристалли заторе, то в процессе выт гивани  слитка заклинивани  не происходит, что предотвращает образование гдр чих трещин. Удельный расход электроэнергии при переплаве алюминиевого .сплава составл ет 1,6-1,7 кВт «ч/кг., что на 17% ниже, чем при переплаве в секционном кристаллизаторе. Дл  титана удельный расход электроэнергии составл ет 3,6-3, 8 кВт-ч/кг. Это на 23% ниже, чем при плавках в секционном кристаллизаторе.. Использование предлагаемого способа исключает заклинивание слитка при его вьгт гивании из кристаллизатора и образование гор чих трещин в слитке, повышает КПД процесса, снижает удельный расход электроэнергии на выплавку металла, упрощает, конструкцию кристаллизатора и управление процессом плавки. ФорФлула изобретени  Способ индукционного переплава металлов и сплавов, включающий последовательно оплавление металлической расходуемой заготовки, или порционное плавление кусковой шихты в элект-ромагнитном поле Повышенной частоты формирование слитка в охлаждаемом кристаллизаторе и выт гивание слитка из кристаллизатора цо ходу плавки, о т л а ю щ и и с   тем, что, с целью по8Ы11е.ии  качества поверхности слитка, повышени  КПД процесса, снижени  удельного расхода электроэнергии и упрощени  плавильного оборудовани  и управлени  процессом плавки, в процессе переплава верхнюю часть металлической ванны ра змещают в индукторе и удерживают ее электромагиитньш полем над верхним срезом кристаллизатора, при этом донную часть еанны опирают на слиток, распсложениьхй в кристаллизаторе, а высоту удерживаемой над кристаллизатором части ваины поддерживают равной {0,4-1,0) диаметра кристаллизатора . Источники информации, прин тые во виимание при экспертизе 1 Петров Ю.Б. и Ратников Д.Г. Холодные тигли. М., Металлурги , 1972 с 90-115. 2. ЭЛектроошаковый переплав. Сборник- Под ред. Б.И.Медовара, Киев, Hayкова думка, 1977 с. 264-274.

Ваво trf///// tZTl

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Способ индукционного переплава металлов и сплавов, включающий последовательно оплавление металлической расходуемой заготовки, или порцион20 ное плавление кусковой шихты в электромагнитном поле Повышенной.частоты_f формирование слитка в охлаждаемом кристаллизаторе и вытягивание слитка из кристаллизатора по ходу плавки, Фор- о т л и*ч а ю щ й й с я тем, что, с целью повышения качества поверхности слитка, повышения КПД процесса, снижения удельного расхода электроэнергии и упрощения плавильного оборудования и управления процессом плавки, в процессе переплава верхнюю часть металлической ванны размещают в индукторе и удерживают ее электромагнитным полем над верхним срезом

   - _s кристаллизатора, при этом донную > 35 часть ванны опирают на слиток, расположенный в кристаллизаторе, а высоту удерживаемой над кристаллизатором части ванны поддерживают ’равной (0,4-1,0) диаметра кристаллика происходит не в секционном кристалли- 40 затора.