Способ переплава расходуемой заготовки Советский патент 1981 года по МПК C21C5/56 

(54) СПОСОБ ПЕРЕПЛАВА РАСХОДУЕМОЙ ЗАГОТОВКИ

1

I Изобретение относится к области специальной электрометаллургии и . может быть использовано :1ля производства высококачественных слитков из алюминиевых сплавов, титана и сплавов с широким интервалом кристаллизации.

В современной электрометаллургии широкое применение для выплавки, высококачественных металлов и сплавов получила индукционная плавка в открытых и вакуумных печах fll .

Однако серьезным недостатком метода плавки является наличие контакта жидкого металла со стенкой тигля из огнеупорного материала, который приводит к загрязнению металла вредными примесями.

Кроме того формирование слитка происходит в изложнице, что приводит к развитию осевой пористости и образованию усадочной раковины в слитке и значительно снижает качество и выход годного металла.

Известен также метод индукционной плавки в секционном охлаждаемом тигле, заключающийся в том, что вместо тигля из огнеупорного материала используются охлаждаемый тигель иэ меди, выполненный из отдельных секций, что делает его прозрачным для электромагнитного поля, создаваемого индуктором Г2.

При индукционной плавке в секционном охлаждаемом тигле нет контакта жидкого металла с огнеупорными мате- . риалами. Поэтому выплавленный металл менее загрязнен. Однако для получения слитков.жидкий металл сливают в из10ложницы. Полученные таким „образом слитки имеют все недостатки, характерные для обычных методов литья.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к

15 изобретению является способ переплава расходуемой заготовки, включающей наведение и,нагрев ванны жидкого металла в электромагнитном поле индуктора и формирование слитка в секционном охлаждаемом кристаллизаторе.

Этот метод индукционного пёрепла.ва не требует разливки металла в изложницы и позволяет выплавлять слитки с хорошим качеством поверхности, исключить образование трещин в слитке, а также предотвращает образование усадочной раковины в головной части слитка. Все это, позволяет повысить технико-экономические показатели индукционного переплава и увеличить выход годного ме-галла з. Однако как показал опыт индукцион ного переплава расходуемых металлических заготовок, недостатком указан ного метода является сравнительно низкое использование энергии электро магнитного поля, создаваемого индуктором, который размещен снаружи секционного кристаллизатора. В процессе переплава нижний конец расходуемой металлической заготовки вводят в верхнюю область электромагнитного поля интуктора, а нижняя область поля индуктора обеспечивает обогрев металлической ванны. При это расходуемая заготовка не касается ванны жидкого металла и поэтому заготовке иванне раздельно происходит вьщеление тепловой энергии Значительная доля тепловой энергий, которая выделяется в заготовке и ванне теряется излучением и за счет конвек ции,, поскольку общая излучающая поверхность заготовки и ванны большая Цель изобретения - интенсификация плавления расходуемой заготовки управление перегревом ванны жидкого металла и повышение качества металла. Поставленная цель достигается тем что в известном способе, включакедем наведение и нагрев ванны жидкого металла в электромагнитном поле индуктора и формирование слитка в секционном охлаждаемом кристаллизаторе что плавление расходуемой металлической заготовки осуществляют путем погружения ее нижнего конца в металлическую ванну на глубину 0,1-2,0 диаметра заготовки и по мере ее плавления перемещают по направлению к ванне жидкого металла, при этом скорость перемещения устанавливают из соотношения: . пл. 5ог сл где Vijgj. - скорость перемещения расхбдуемой заготовки, мм/мин HiAsar линейная скорость плавления заготовки, мм/минJ УСД. - линейная скорость наплавле ния слитка, мм/мин. Сущность способа переплава расход емой заготовки заключается в следующем . Секционный охлаждаемый кристалли затор закрывают снизу охлаждаемым поддоном и устанавливают индуктор, размещенный снаружи кристаллизатора в нижнем крайнем положении. Расходу емую металлическую заготовку заводя в кристаллизатор и устанавливают та ким образом, чтобы нижний торец рас ходуемой заготовки находится в плос кости нижнего витка индуктора. От высокочастотного источника электрического тока подают питание на индуктор и начинают нагревать ра ходуемую заготовку. После прогрева заготовки она начинает плавиться и жидкий металл поступает на поддон, где формируется ванна жидкого металла . В образовавшуюся металлическую ванну погружают нижний конец расходуемой заготовки на глубину 0,1-2,0 диаметра заготовки и включают привод перемещения индуктора. Погруженный в металлическую ванну конец расходуемой заготовки плавится за счет тепла, выделяемого в нем при взаимодействии с электромагнитным полем индуктора и теплопередачи от ванны жидкого металла. По мере оплавления расходуемой заготовки ее подают в направлении ванны жидкого металла, при этом скорость подйчи заготовки устанавливают .равной УЗОГ. - л.ъаг. сл. Скорость наплавления слитка соответствует скорости движения индуктора относительно кристаллизатора. После полного расплавления расходуемой заготовки перемещения индуктора останавливают и постепенно уменьшая подводимую к индуктору мощность добиваются выведение усадочной раковийы. Пример. Опробован способ переплава расходуемой металлической заготовки йа установке с секционным кристаллизатором 0 200 мм. Установка питается от двух машинйых высокочастотных генераторов мощностью 100 КВт. Частота тока, питающего индуктор установки, составляет 8000 Гц. В качестве расходуемых заготовок в опытных Плавках использовали цилиндрические слИтки диаметром ISOISO мм И длиной до 1000 мм из силумина, содержащего-«40% кремния. Выбор силумина для опытных плавок обусловлен тем, что этот материал имеет высокую электропроводность. И другой фактор, который учитывался при выборе материала для переплава - его теплопроводность. Теплопроводность силумина также высока. Опытные плавки проводили следую- щим образом. Секционный кристаллизатор закры|Вали водоохлаждаемыМ медным поддоном и через открытую верхнюю горловину в кристаллизатор помещали расходуемую заготовку. Заготовку закрепляли на штоке на расстоянии 20-50 мм от прддона. Индуктор устанавливали в крайнее нижнее положение. При этом расстояние от индуктора до поддона не превышало 30 мм. На индуктор подавали питание от высокочастотных генераторов и начинали плавку. Суммарная мощность на индукторе составляла 150 кВт. Время от момента включения питания на индуктор до полного сформирования ванны жидкого металла составляло от