Спосіб утримання розплавленої речовини при індукційній плавці

Винахід відноситься до металургії, зокрема до вакуумних індукційних плавильних установок. Відомий спосіб утримання розплавленої речовини при індукційній плавці, який складається з таких дій: загружають початкові компоненти в "холодний" тигль, який складається з відокремлених ізольованих один від одного та інтенсивно охолоджуваних ззовні елементів із матеріалу з високою теплопровідністю; створюють змінне магнітне поле з інтенсивністю, яка набагато перевищує витрати на розплав вихідних компонентів, та утримують розплавлену речовину магнітодинамічними силами таким чином, що воно не дотикається до стінок тигля (магнітодинамічна підвіска, див. книгу Н.И. Фомина, Л.М. Затуловского "Электрические печи для установок индукционного нагревания", Москва, Металургия, 1979, с.168-172). Висока інтенсивність змінного магнітного поля, яка необхідна для утримання розплавленої речовини в підвішеному стані без контакту з тиглем, призводить до інтенсивного руху розплавленої речовини всередині свого об'єму, та окремим викидам розплавленої речовини назовні, чому сприяє неминуча нерівномірність поля в об'ємі, зв'язана з кінцевими розмірами індуктора. Викиди розплавленої речовини досягають стінок тигля та миттєво застигають, перетворюючись в кірку, яка тим самим виключається із подальшого процесу плавки та після розливу сплаву по формам іде в відходи. Основна частини енергії, яка підводиться (близько 70%), втрачається в охолоджуваному металічному тиглі, який відіграє роль запобіжного елементу дроти розбризкування розплавленої речовини. Як прототип прийнято спосіб утримання розплавленої речовини при індукційній плавці, який складається із таких дій: загружають початкові компоненти в "гарячий" тигель із тугоплавкої кераміки; створюють змінне магнітне поле, необхідне для плавки компонентів та утримують розплавлену речовину стінками тиглю, безпосередньо оточуючими розплавлену речовину та контактуючими з нею (див. згадану вище книгу, стор.133-146). Оскільки розплавлена речовина під впливом змінного магнітного поля інтенсивно переміщується всередині тигля, відбувається розмив стінок тигля, що приводить до зміни хімічного складу розплавленої речовини та до обмеження терміну експлуатації тигля. Для захисту тиглю від руйнування розплавленою речовиною застосовуються додаткові захисні елементи (захисні тиглі або корзини), які збільшують відношення діаметрів індуктора та розплаву, що знижує ККД установки. В основу винаходу поставлена задача створення способу утримання розплавленої речовини, який забезпечує цілість хімічного складу розплавленої речовини, підвищення ресурсу тигля та підвищення ККД установки. Поставлена задача вирішується тим, що в відомому способі, відповідно до запропонованого винаходу, підведення енергії знижують до мінімальної величини, яка необхідна для плавки компонентів, а тепловідведення стінками тиглю збільшують, доки температуру на межі дотику стінки тигля та утримуваної речовини не знизять нижче температури плавлення речовини, і на поверхні тигля утворюють тверду кірку із розплавленої речовини, з допомогою якої утримують розплавлену речовину та виключають безпосередній контакт розплавленої речовини і стінки тигля. В процесі руху розплаву, стінки тигля не розмиваються, хімічний склад розплавленої речовини не змінюється, утворена кірка збільшує міцність тигля в самій небезпечній (гарячій) зоні, діаметральний розмір тигля зменшується і ККД установки зростає. Збільшення тепловідведення стінками тигля може бути одержано відомими конструктивними та технологічними методами: зменшенням товщини стінки, застосуванням більш теплопровідного матеріалу тигля, збільшенням подачі рідини, яка охолоджує тигель ззовні, та інше. Контроль температури може здійснюватись термопарою, розміщеною на внутрішній стінці тигля.