Способ индукционного переплаваметаллов и сплавов

 

ОЛИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик пщ817069 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 070679 (21) 2776396/22-02 с присоединением заявки Но (51)М. Кл.

C 21 С 5/56

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 30.0381. Бюллетень No 12

Дата опубликования описания 300381 (53) УДК 669.18. 27 (088.8) (72) Авторы изобретения

Ю.В.Латаш, И.В.Шейко, Г.M.Ãðèãoðåíêî, В. и Г.A.Âûñoöêèé

Ордена Ленина и ордена Трудового Красного институт электросварки им. Е. О. Пато

АН Украинской ССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИНДУКЦИОННОГО ПЕРЕПЛАВА МЕТАЛЛОВ

И СПЛАВОВ

Изобретение относится к специальной электрометаллургии и может быть использовано для производства высококачественных слитков из алюминиевых сплавов, титана и сплавов с широким интервалом кристаллизации.

В современной электрометаллургии широкое применение для производства высококачественных металлов и сплавов получил индукционный метод плавки.

Однако серьезным недостатком

его является наличие контакта жидкого металла со стенкой тигля из огнеупорного материала, который нри- 15 водит к загрязнению металла вредными примесями. Кроме того, для получения слитков из металла индукционной выплавки его разливают в изложницы. Поэтому, такие слитки, как 20 правило, имеют дефекты усадочного происхождения, что приводит к значительным потерям годного металла.

Известны методы индукционной плавки металлов и сплавов в индукционном2 охлаждаемом тигле. Сущность индукционной плавки в секционном тигле заключается в том, что вместо тигля

Иэ огнеупорного материала используется секционный охлаждаемый тигель 30 из меди, что делает его прозрачным для электромагнитного поля. В этом случае устраняется загрязнение жидкого металла вредными примесями l1).

Однако готовый металл из холодного тигля сливают в изложницы или формы, где и происходит его кристаллизация. Полученные слитки имеют все пороки, характерные для обычных методов литья.

Наиболее близким к предлагаемому является способ индукционно-шлаковой выплавки слитков, для которого характерно, что плавка металла и его кристаллизация, т.е. формирование слитка, происходит в секционном охлаждаемом кристаллизаторе.

Сущность этого метода состоит в том, что в секционный кристаллиэатор, установленный в герметичной камере, производится порционная загрузка кусковой шихты или подается в кристаллиэатор металлическая расходуемая заготовка. Поступающий в кристаллиэатор металл попадает в электромагнитное поле индуктора, установленного снаружи кристаллизатора и расплавляется. Одновременно в кристаллизатор подают небольшое количество флюса, который, расплавляясь от контакта с жидким ме817069 таллом,образует на стенке тигля тонкую корку. Шлаков ая корк а предотвращает закорачивание секций жидким металлом. По мере наполнения кристаллизатора жидким металлом происходит формирование слитка, и его по ходу плавки вытягивают вниз (23.

Недостатками известного метода ндукционной плавки являются наличие тенки секционного охлаждаемого кристаллизатора между индуктором и металлическим расплавом, приводящее к дополнительным потерям электроэнергии, неудовлетворительное формирование боковой поверхности слитка из-за того, что жидкий металл может затекать в зазоры между секциями» опас- 15 ность образования горячих трещин в слитке при заклинивании его в процессе вытягивания из секционного кристаллизатора", необходимость применять шлак для изоляции слитка от 2О стенки кристаллизатора, что может повлечь за собой переход вредных примесей иэ шлака в металл (например водорода,или Фтора).

Цель изобретения — повышение качества поверхности слитка, повышейие

КПД процесса, снижение удельного расхода электроэнергии и упрощение плавильного оборудования и управления процессом плавки.

Поставленная цель достигается тем, З() что в способе индукционной плавки, включающем операции последовательного оплавления металлической расходуемой заготовки в электромагнитном высокочастотном поле, формирование металли- З5 ческой ванны в поле индуктора, формирование слитка в охлаждаемом кристаллизаторе и вытягивание слитка из кристаллизатора по ходу плавки,в процессе переплава верхнюю часть металли 4Q ческой ванны, которая расположена в индукторе, удерживают электромагнитным полем над верхним срезом, кристаллизатора, при этом донная часть ванны опирается на слиток, располо-. женный в кристаллизаторе, причем, высоту выступающей над кристаллизатором части металлической ванны устанавливают равной (0,4-1,0) О р где Ькр — диаметр кристаллизатора, На чертеже изображено устройство, реализующее предлагаемый способ.

$ В многовитковый индуктор. 1, установленный соосно над охлаждаемым кристаллизатором 2, вводят сверху нижний конец расходуемой металличес кой заготовки 3. Снизу в кристаллизатор 2 вводят поддон (не показан).

На индуктор подают питайие от высокочастотного источника питания и начи- 60 нают плавить расходуемую заготовку

3 в электромагнитном поле, создаваемом индуктором 1. Жидкий металл с расходуемой заготовки попадает на поддон и по мере оплавления расходу- 65 емой заготовки наполняет кристаллизатор, образуя металлическую ванну 4.

При этом полностью сформированная металлическая ванна своей верхней частью выступает над верхним срезом кристаллизатора на (0,4-,1,0) 0кр.

Удерживают ванну в таком положении полем индуктора. После сформирования ванны 4 включают привод перемещения поддона и начинают вытягивать слиток

5 из кристаллизатора. 2, поддерживая неизменным уровень металлической ванны относительно верхнего среза . кристаллизатора. В процессе .плавки расходуемая металлическая заготовка

3 постепенно сплавляется 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. Вытягивание слитка 5 продолжают до тех пор, пока уровень металлической ванны не окажется ниже верхнего среза кристаллизатора 2, т.е. ванна 4 полностью окажется 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 позволяет исключить экранирующее действие стенки кристаллизатора и получить эффективную передачу энергии от нндуктора к металлу. Поскольку донную часть ванны размещают в охлаждаемом кристаллизаторе, то это позволяет сформировать ровную боковую поверхность слитка, так как при такой схеме переплава отпадает необходимость применять секциониро.ванный кристаллизатор.

Кроме того, размещение верхней части металлической ванны в индукторе, установленном над кристаллизатором, и удержание в электромагнитном поле индуктора позволяет визуально контролировать положение ванны относительно индуктора и кристаллизатора и положение расходуемой заготовки относительно ванны и индуктора, что значительно упрощает управление процессом плавки.

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

Над кристаллизатором Ф 100 мм и высотой 120 мм устанавливают соосно индуктор, состоящий из шести витков. Индуктор питают от высокочастотного лампового генератора мощностью 100 кВт. Частота тока, питанщего индуктор, составляет

66 кГц. Снизу в кристаллизатор входит поддон, закрепленный на штоке механизма вертикального перемещения.

817069

На подцон помещают затравку и титана удельный расход электроэнервводят его в кристаллизатор так, гии составляет 3,6-3,8 кВт ч/кг. чтобы затравка на 10-20 мм находилась Это на 23% ниже, чем при плавках ниже верхнего среза кристаллизато- - в секционном кристаллизаторе.. ра. Сверху в индуктор вводят расходу- Использование предлагаемого споемую заготовку из алюминиевого сплава . соба исключает заклинивание слитка и включают питание индуктора. Через при его вытягивании из кристаллиза5

3-5 мин после включения питания индук- тора и образование горячих трещин в тора расходуемая заготовка начинает . слитке, повышает КПД процесса сни-. I плавиться и жидкий, металл поступает жает удельный расход электроэнергии

1на затравку. После того как жидкий !

О на выплавку металла упрощает. конметалл заполняет кристаллизатор, струкцию кристаллизатора и управлеI уровень его поднимается над верхним ние процессом плавки. срезом кристаллизатора, где он удерживается полем индуктора. Емкость металлической ванны изменяют путем Формула изобретения изменения высоты выступающей над крис-15 таллизатором, части металлической Способ индукционного переплава меванны. установлено,, что.хорошее ка- . таллов и сплавов, включающий послечество боковой поверхности слитка и довательно оглавление металлической

-его структуры достигается при высоте расходуемой заготовки, или порционвыступающей над кристаллизатором час-;Щ ное плавление кусковой шихты в элект ти ванны равной (0,4-. 1,0) Dgp. После ромагнитном поле повышенной, частоты того, как высота выступающей над крис- фоРмирование слитка в охлаждаемом таллизатором части:ванны достигает кристалпизаторе и вытягивание слитуказанного значения, включают привод ка из кристаллизатора по ходу плавки

t и производят вытягивание слитка. Фор- yg o T л и ч а ю шийся тем что мирование боковой поверхности слитка с целью повыаения качества поверхпроисходит в обычном, а не в секцион- ности слитка, повышЕния КПд процесса, ном кристаллизаторе. По мере оплав- сниження удельного расхода электроления расходуемой заготовки ее опус- энергии и упрощения плавильного обокают вниз в зону индуктора. рудованйя и управления процессом

При переплаве титановой губки s плавки, в процессе переплава верхнюю

30 начале плавки помещают на затравку . часть металлической ванны размещают: несколько кусков губки, затем вклю- в индукторе и удерживают Ее электрочают питание индуктора и расплавляют магнитнйм цолем над верхним срезом ее. По ходу плавки производят порци- кристаллизатора, при этом донную онную подачу губки в индуктор при . М часть ванны опирают на слиток, распомощи дозирующего .устройства. положенный в кристаллизаторе а выI

Выплавленные слитки имеют хорошее соту. удерживаемой нац кристаллизакачества поверхности и однородную. .... тором части. ванны поддерживают структуру.Посколькуформирование слит- . равной (0,4-1,0) диаметра кристаллика происходит не в секционном кристалли- 4Q затора. заторе, то в процессе вытягивания . : . Источники информации

В слитка заклинивания не происходит, принятые. во внимание при экспертизе что предотвращает образование горя- 1. Петров Ю.Б. и Ратников Д.Г. чих трещин. Удельный расход электро- Холодные тигли. И., "металлургия", энергии при переплаве алюминиевого,1972» с. 90-115. .сплава составляет 1,6-1,7 кВт ч/кц, 2. Электрощлакоэый переплав. что на 17% ниже,- чем при переплаве Сборник. Под ред. Б .И.йедовара, Киев, в секционном кристаллизаторе. Для "Наукова думка"., 1977, с. 264-274.

817069

Составитель А. Щербаков

Техред E.Ãàâðèëåøêî Корректор М. Коста

Редактор Е.Дичинская т

Филиал ППП "Патент",г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 1234/33 Тираж 618 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5