Спосіб індукційного переплаву металів та сплавів

Союз Советских Социалистических Республик (61) Дополнительное к авт. ев ид-в у (22) Заявлено 28.09J9 (21) 2822698/22-02 с присоединением заявки № Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий (71) Заявитель С 21 С 5/56 (23) Приоритет Опубликовано 23.05.81. Бюллетень № 19 Дата опубликования описания 2 3.0 5.81 (72) Авторы изобретения . Кп. 669.18. .27(088.8) Ю.В.Латаш, И.В.Шейхо, Г.М.Григоренко, Ю.Д.Яворский, А.А.Кочетов, В.М.Баглай, Г.А.Высоцкий и А.С.Письменный Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени институт электросварки им. Е.О.Патона АН Украинской*ССР (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. Для производства высококачественных металлов и сплавов применяется индукционный метод плавки. Однако его недостатком является наличие кон- 10 такта жидкого металла со стенкой тигля из огнеупорного материала, который приводит к загрязнению металла вредными примесями. Выплавленный в индукционной печи металл 15 разливают в изложницы. Полученные таким образом слитки, как правило имеют дефекты усадочного происхождения, что является основной причиной потери годного металла за счет 20 о5рези. Известны методы индукционной плавки металлов и сплавов в секционном охлаждаемом тигле, заключающие25 ся в том, что вместо тигля из огнеупорного материала используется охлаждаемый тигель иэ меди, составленный из отдельных секций, что делает его прозрачным для электромагнитного поля. В этом случае устраняет- 30 ся загрязнение жидкого металла вредными примесями. Готовый металл из тигля сливают в изложницы, где и происходит его кристаллизация [її . Однако полученные такими методами слитки имеют недостатки, характерные для обычных методов литья. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является способ индукционного переплава металлов и сплавов в охлаждаемом секционном кристаллизаторе, заключающийся в том,. котором что по высоте индуктора. установлен секционный кристаллизатор создают три области с различной напряженностью электромагнитного поля. В верхнюю пиковую область поля помещают расходуемую металлическую заготовку и отавляют ее, а нижнюю область поля совмещают с металлической ванной и обогревают последнюю. По мере наполнения кристаллизатора металлом все три области перемещают вдоль кристаллизатора снизу вверх со скоростью, равной линейной скорости направления слитка, при этом расходуемую заготовку непрерывно подают в верхнюю пиковую область поля. Этот 831808 метод индукционного переплава 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 переплава и увеличить выход годного металла [2\ . Недостатком этого метода плавки является сравнительно низкое использование энергии электромагнитного поля. Выделение тепловой энергии в расходуемой металлической заготовке происходит главным образом, на участках боковой поверхности заготовки, расположенных напротив стыков секций кристаллизатора. В этих участках заготовки происходит быстрый нагрев и плавление металла, расплавившийся металл стекает в кристаллизатор. В результате на ^Соковой поверхности расходуемой заготовки образуются щели глубиной 5-15 мм. Ширина их вначале составляет от 2 мм до 4 мм, 10 15 20 воляет осуществить равномерное оплавление ее, исключить образование щелей и отрыв нерасплавившихся кусков металла в ванну, а также получить однородную структуру слитка и повысить технико-экономические показатели плавки. П р и м е р . В кристаллизатор 0 106 мм, состоящий из 30 секций, помещают расходуемую металлическую заготовку из алюминиевого сплаваф 95-98 мм и подают пиіание на индуктор. Питание индуктора осуществляют от лампового генератора мощностью 100 кВт, Частота тока составляет 66 кГц. Через 3-4 мин после включения питания заготовка начинает плавиться и на ее боковой поверхности образовываются продольные щели. Количество щелей точно соответствует количеству стыков между секциями кристаллизатора. После того, как глубина щелей достигает глубины 23 мм, что соответствует по времени 3-4 мин от начала плавки, включают привод вращения заготовки, Опробывается вращение заготовки в одну сторону, а также реверсивное ее вращение. Скорость вращения составляет от 1,0 до 10 об/мии. При этом наблюдается существенное повышение скорости плавки. Реверсивное вращение предпочтитетьнее, поскольку механизмы дія рьверсив ю г о вращения конструктивно прошэ. глубине а высота соответствует 25 погружения заготовки в индуктор. Таким образом, оплавляемый конец расходуемой заготовки в поперечном сечении имеет зубчатую форму, В результате локального плавления металла и образования щелей на поверхности заготовки передача энергии от индуктора к заготовке ухудшается, а следовательно, скорость плавки и КПД процесса снижается. Предлагаемый саисо^ ш А У К Ц И О Н 35 Н О Г О переплава по^зс ,ет.повысить Кроке того, при достаточно большом углублении щелей в тело расхоскорость плавки (в „р -ли^ем на 14дуемой заготовки в отдельных местах 17%) и КПД, а также снизить удельот загоювки отрываются кусочки неный расход электроэнергии (в среднем расплавившегосп металла. Попадая на 7-10%), в металлическую ванну, они могут Формула изобретения нарушить кристаллизацию металла Способ индукционного переплава или, привариваясь к слитку, ухудметаллов и сплавов, включающий посшить боковую поверхность его. ледовательное оплавление металлической заготовки в электромагнитном • Цель изобретения - интенсификавысокочастотном поле ция процесса переплава, повышение 45 слитка в охлаждаемом и Формирование секционном крисКЛД и снижение удельных энергозатрат таллизаторе, о т л и ч а ю щ и й - а переплав металла. і с я тем, что, с целью интенсификаПоставленная цель достигается ции процесса переплава, повышения тем, что согласно способу индукционКПД и снижения удельных энергозатного переплава, включающему операSO рат на переплав металла, в процессе Ч'ии последовательного оплавления плаеки осуществляют реверсивное расходуемой металлической заготоввращение заготовки вокруг ее проки в электромагнитном высокочастотдольной оси на угол, равный* ЗбО/'п, ном поле и формирование слитка в где п - число секций кристаллизатора. охлдждаемом секционном кристаллизатоос, операцию подачи расходуемой 55 Источники информации, заготовки в поле индуктора осущестпринятые во внимание П Р И экспертизе вляют с реверсивным вращением за1, Петров Ю.Б. и Ратников Д.1\ готовки вокруг ее оси на угол, равХолодные тигли. М,, ''Металлургия " ( ный 360/п,где п - число секций крис1972, с.105-131. таллизатора. 2, Авторское свидетельство СССР Реверсивное вращение расходуемой по заявке № 2736658/02,кл. С 21 С 5/56, заготовки вокруг продольной оси поэ1970. ВНИИПИ Заказ 3524/58 Тираж 618 Подписное Филиал ППП "Патент"/ г, Ужгород, ул.Проектная,4