Спосіб електронно-променевої плавки

Винахід відноситься до області спеціальної електрометалургії і може бути використаний для виробництва зливків. Відомий спосіб електронно - променевої плавки, що включає подачу і плавлення шихти електронними променями, наведення металічного гарнісажу в проміжній місткості, злив порцій розплаву металу і формування зливка в кристалізаторі [1]. Недолікам цього способу є недостатнє рафінування від неметалічних включень і газових домішок внаслідок недостатнього перемішування металу в проміжній місткості і кристалізаторі. За прототип вибраний спосіб електронно - променевої гарнисажної плавки, що включає нагрів металу в гарнисажному тиглі електронним променем і електромагнітне перемішування ванни рідкого металу, що утворюється в тиглі з поперемінним вмиканням електронно - променевого нагріву і електромагнітного перемішування [2]. Недолік цього способу полягає в тому, що необхідний ступінь рафінування досягається впродовж тривалого часу внаслідок нерівномірності обігріву металу в проміжному тиглі, що веде до збільшення втрат випаровуванням, до того ж перемішувати треба значний об'єм металу в тиглі, що потребує тривалого часу для проходження процесів рафінування в всьому об'ємі металу, що веде до збільшення питомої витрати електроенергії, зниження виходу придатного. Задача винаходу - підвищення техніко-економічних показників (ступеня рафінування, виходу придатного, питомої витрати електроенергії) і одержання структурно і хімічно однорідного металу зливка. Поставлена задача вирішується таким чином, що у відомому способі електронно-променевої гарнисажної плавки, суть якого полягає в плавленні шихти електронними променями, наведення металічного гарнісажу в проміжному тиглі і перемішування рідкого металу в ньому електромагнітним полем соленоїда в імпульсному режимі, злив порцій розплаву металу і формування зливка в кристалізаторі, згідно винаходу, електромагнітне перемішування розплаву металу в проміжному тиглі здійснюють в період накопичення металу, при цьому частота імпульсів електромагнітного поля співпадає з частотою розгортки електронного променя на поверхні, яка нагрівається, на поверхні ванни рідкого металу в проміжному тиглі наводять шар рафінуючого шлаку, і електромагнітне перемішування рідкого металу в кристалізаторі здійснюють в процесі його твердіння. Порівняльний аналіз рішення, яке заявляється, з прототипом, показує, що спосіб, який заявляється, відрізняється від відомого тим, що електромагнітне перемішування розплаву металу в проміжному тиглі здійснюють в період накопичення металу, при цьому частота імпульсів електромагнітного поля співпадає з частотою розгортки електронного променя на поверхні, яка нагрівається, на поверхні ванни рідкого металу в проміжному тиглі наводять шар рафінуючого шлаку, а електромагнітне перемішування рідкого металу в кристалізаторі здійснюють в процесі його твердіння. Таким чином, спосіб, який заявляється, відповідає критерію "новизна". Аналіз відомих те хнічних рішень (аналогів) в досліджуваній галузі - спеціальній електрометаллургії, суміжних галузях (чорна та кольорова металургія) дозволяють зробити висновок про відсутність в них ознак з суттєвими відмінними ознаками в способі, який заявляється і визнати рішення, яке заявляється, таким, що відповідає критерію "суттєві відміни". Процес одержання зливків здійснюють в електронно-променевій установці таким чином. Витратну заготівку в кількості, яка необхідна для одержання конкретного зливка подають в зону плавлення, де вона плавиться електронними променями і краплі рідкого металу потрапляють в проміжний тигель, оснащений системою електромагнітного перемішування. Нагрів і перемішування рідкого металу в проміжному тиглі при цьому проводять в імпульсному режимі, причому частота імпульсів електромагнітного поля співпадає з частотою розгортки електронного променя на поверхні, яка нагрівається. Рафінування таким чином відбувається в тонкому шарі рідкого металу з розвиненою поверхнею, що значно скорочує час рафінування всього об'єму металу в проміжному тиглі, а співпадання частоти імпульсів електромагнітного поля з частотою розгортки електронного променя на поверхні дозволяє уникнути нерівномірності нагріву металу в проміжному тигля оскільки, дякуючи розгортці, енергія електронного променя більш рівномірно розподіляється по поверхні ванни рідкого металу в проміжному тиглі. На поверхні ванни рідкого металу в проміжному тиглі шляхом подачі з дозатора необхідної кількості, наводять шар рафінуючого шлаку. При досягненні рідким металом в проміжному тиглі певного рівня вимикають електромагнітне перемішування з електронно-променевим обігрівом (ЕПО) і проводять злив порцій металу з тигля в кристалізатор. В кристалізаторі метал під час твердіння перемішується електромагнітним полем. Приклад. Плавку сталі ШХ15 в кристалізатор діаметром 200мм здійснювали в електронно-променевій установці УЕ-182М ІЕЗ ім. Є.О.Патона, яка оснащена проміжним тиглем діаметром 250мм і висотою 200мм із системою електромагнітного перемішування (СЕМП). Одержання зливка здійснювали відповідно до опису, викладенного в цій заявці. Потужність ЕПО витратної заготівки і металу в проміжному тиглі складала 100кВт, потужність ЕПО в кристалізаторі 40кВт. Частота розгортки електронного променя - 50Гц. Дослідження мікро- і макроструктури зливка показали відсутність дефектів лікваційного і усадочного характеру, неметалічних включень. Для переплавки відходів титану з підвищеним вмістом кисню до 0,38%мас. на поверхню рідкого металу в проміжному тиглі наводили шар рафін уючого шлаку. Шлак використовували на основі фтористого кальцію (СаF2). Рафінуючий шлак в проміжному тиглі утримували при допомозі теплового і механічного бар'єрів при одночастному прикладанні ЕПО і ЕМП відповідно до опису викладеному в заявці. Потужність ЕПО в проміжному тиглі складала 125кВт, в кристалізаторі Æ180мм - 40кВт. В результаті рафінуючого переплаву під шаром рафінуючого шлаку одержано зниження вмісту кисню в титановому зливку до рівня 0,15...0,18%, шо відповідає стандарту марки ВТ1-0. Джерела інформації: 1. Получение мелкокристаллических гомогенных слитков при ЭЛП с промежуточной емкостью / Б.Е. Патон, А.Л. Тихоновский, Д.А. Козлитин, Н.П. Тритуб, А.Я. Дереча / /Пробл. спец.электрометаллургии - 1990. - №1. - С. 57-61. 2. А.С. №3780092/22-02, 14.08.84.