Способ плавки металла в индукционной печи с холодным тиглем

 

использование: электрометаллургия, в частности для плавки металла в индукционных плавильных печах с холодным тиглем. Сущность: способ плавки металла в индукционной печи с холодным тиглем включает загрузку переплавляемого металла на поддон, расположенный в тигле, расплавление металла в тигле и разгрузку тигля, причем загрузку переплавляемого металла осуществляют на поддон, сформированный расплавлением предварительно изготовленной заготовки из переплавляемого металла.

Изобретение относится к области электрометаллургии, в частности для плавки металла в индукционных плавильных печах с холодным тиглем.

Известен способ плавки металла в индукционной печи с холодным тиглем, при котором загрузка размещается на неподвижном поддоне, являющимся элементом конструкции холодного тигля. Затем расплавленный металл сливается из тигля или затвердевает в тигле на слиток [1] [2] Основным недостатком этого способа является наличие зоны непроплава в центре над поддон, т.к. электромагнитное поле индуктора в этой зоне практически равно нулю, т.к. поддон в этом месте экранизирует загрузку и расплавить ее полностью невозможно.

Это обстоятельство приводит к снижению выхода годного металла, а интенсивные тепловые потери от расплава к поддону приводят к повышению удельного расхода электроэнергии.

Наиболее близким к изобретению является способ плавки в индукционной печи с холодным тиглем, принятый нами в качестве прототипа, при котором загрузку размещают на подвижном поддоне, расплавляют индуктором [3] Этот способ позволяет уменьшить недостатки, приведенные выше, но не исключает их полностью в начальный период плавки, т.к. зона непроплава на поддоне обуславливает неравномерность химического состава в нижней части слитка. В итоге эту часть приходится отрезать, что уменьшает выход годного металла и повышает удельный расход электроэнергии.

Задачей изобретения является обеспечение равномерности химического состава переплавляемого металла.

Эта задача решается тем, что в способе плавки в индукционной печи с холодным тиглем, включающем загрузку переплавляемого металла на поддон, расположенный в тигле, расплавление металла в тигле и разгрузку тигля, загрузку переплавляемого металла осуществляют на поддон, сформированный расположением предварительно изготовленной заготовки из переплавляемого металла.

Такое решение задачи позволяет получить новый технический результат - эффективно расплавлять переплавляемую заготовку, достичь повышения равномерности и однородности химического состава металла, снизить тепловые потери и сократить удельный расход электроэнергии.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Предварительно изготовленную заготовку из переплавляемого металла диаметром, равным диаметру холодного тигля, размещают в холодном тигле таким образом, что верхний торец заготовки располагают ниже от верхнего витка индуктора на расстоянии 0,25-0,35 высоты индуктора, а нижний торец заготовки выступает за нижний виток индуктора на расстояние не менее радиуса индуктора и переплавляют ее. Заготовка, находящаяся в зоне индуктора,расплавляется и образуется жидкометаллический химически однородный расплав, который затем сливают.

Нижняя же часть заготовки, находящаяся вне зоны индуктора, остается нерасплавленной, выполняя роль поддона, а также служит поддоном для последующих плавок.

Вторую и последующие плавки ведут в этой же печи. На поддон, сформировавшийся в первой плавке, устанавливают загрузку или засыпают шихту, расплавляют и сливают расплав.

Пример. Первую плавку титана осуществляют в индукционной печи с холодным тиглем диаметром 140 мм. Диаметр индуктора составляет 210 мм, а высота индуктора 320 мм.

Мощность тиристорного преобразователя частоты -320 кВт. Перед плавкой в холодный тигель устанавливают заготовку из титана диаметром 140 мм. Верхний торец заготовки расположен в холодном тигле на расстоянии 107 мм ниже верхнего витка индуктора. Нижний торец заготовки выходит из индуктора на 110 см. После расплавления на мощности 300 кВт, подводимой к индуктору, в холодном тигле получена устойчивая жидкометаллическая ванна высотой около 300 мм, причем часть расплава, находящаяся в зоне индуктора, отжата от стенок тигля электромагнитным полем, нижняя же часть заготовки, выходящая из зоны индуктора, осталась нерасплавленной, образуя поддон, который в последующих плавках металла аналогичного состава будет выполнять роль поддона.

Это обстоятельство четко зафиксировано после слива расплава из холодного тигля путем его наклона.

Вторую плавку осуществляли, установив загрузку в виде титанового цилиндра, диаметром 140 мм, высотой 210 мм на сформированный в первой плавке поддон. После расплава загрузки и выдержки в течение 5 мин расплав слили из тигля. Поддон практически остался неизменным в своих размерах. Таким образом процессы плавки могут повторяться многократно.

Использование предлагаемого изобретения позволит повысить однородность химического состава полученного расплава, уменьшить тепловые потери и тем самым повысить выход годного металла и сократить удельный расход электроэнергии.

Источники информации: 1. US, N4738713, кл. C 22 B 4/00, 1988.

2. DE, N4209964, кл. F 22 B 14/08, 1993.

3. RU, N2031343, кл. F 22 D 11/06, 1995.

Формула изобретения

Способ плавки металла в индукционной печи с холодным тиглем, включающий загрузку переплавляемого металла на поддон, расположенный в тигле, расплавление металла в тигле и разгрузку тигля, отличающийся тем, что загрузку переплавляемого металла осуществляют на поддон, сформированный расплавлением предварительно изготовленной заготовки из переплавляемого металла.