Спосіб індукційної виплавки металу

Спосіб індукційної виплавки металу, що включає завантаження шихтових матеріалів у тигель індукційної печі, їх розплавлення, перегрів одержаного розплаву металу, його ізотермічну витримку і злив, який відрізняється тим, що заповнення 3 Поставлена задача вирішується тим, що в способі індукційної виплавки металу, що включає загрузку і розплавлення шихтових матеріалів, а також перегрів, витримку і злив розплаву, згідно з винаходом, при заповненні печі до 50% ємності тигля ізотермічну витримку розплаву проводять у режимі безперервного термостатування у постійно включеній на компенсацію тепловтрат печі, а при заповненні печі понад 50% ємності тигля ізотермічну витримку розплаву проводять у режимі позиційного термостатування, при цьому після перегріву розплаву до верхньої границі зони нечутливості позиційного термостатування піч виключають, знижують температуру до нижньої границі зони нечутливості, потім включають піч на максимальну потужність, піднімають температуру розплаву до верхньої границі зони нечутливості, після чого піч виключають і цикл "включено - виключено" повторюють до зливу розплаву. Тут і далі терміном "позиційне термостатування названий режим підтримки температури або ізотермічної витримки розплаву у печі по принципу "включено - виключено", тобто включенням і виключенням індуктора печі. Терміном "зона нечутливості" називається ширина заданого діапазону, у якому допускаються зміни температури розплаву на етапі його витримки. Терміном "безперервне термостатування" названий режим підтримки температури або ізотермічної витримки розплаву у печі, у якому індуктор печі постійно включений на потужність, яка необхідна для компенсації тепловитрат металу у режимі термостатування. Основні тепловтрати розплаву у режимі термостатування пропорційні площі його бічної контактної поверхні тигля, тобто пропорційні радіусу і активній висоті тигля і тому швидко зростають при заповненні печі. У той же час різко зростає і тепловміст розплаву, пропорційний його об'єму, тобто квадрату радіуса тигля і його активній, яка перекривається розплавом, висоті. У включеній печі тепловтрати додатково зростають за рахунок перемішування розплаву і відповідно інтенсифікації масо -і теплообміну на границі "метал - тигель". У той же час різко зростає і тепловміст розплаву, пропорційний його об'єму, тобто квадрату радіуса тигля і його активній, що перекривається розплавом, висоті. Тому при заповненні печі понад 50% ємності тигля ізотермічну витримку розплаву енергетично більш доцільно проводити у режимі позиційного термостатування, коли піч періодично включається і в основному знаходиться у виключеному стані. Причому для додаткового зниження енерговитрат, за рахунок зменшення часу включення, піч включається на максимальну потужність. Зі зниженням рівня розплаву зменшується площа контактної поверхні і відповідно основні тепловитрати розплаву через бічну порівняно тонку, що перекривається водоохолоджуючим індуктором стінку тигля. У цьому випадку також різко зменшується відношення тепловіддаючої маси розплаву до маси тепловідбираючої контактної частини тигля. Це прискорює охолодження розплаву і зменшує час знаходження печі у виключеному стані. Тому, при заповненні печі до 50% ємності тигля, ізотермічну витримку розплаву енергетично більш доцільно 86718 4 проводити у режимі безперервного термостатування, тобто у постійно включеній печі. При цьому споживаюча піччю потужність повинна бути невеликою і рівною потужності поточних тепловтрат розплаву у режимі термостатування. Зниження рівня розплаву і споживаємої потужності приводять до зменшення площі контактної поверхні, інтенсивності масо - і теплообміну і, відповідно, енерговитрат при безперервному термостатуванні. Заявлений спосіб здійснюється наступним чином. Після наплавлення печі металом розплав перегрівають на максимальній потужності до заданої верхньої границі зони нечутливості позиційного термостатування. При досягненні цієї границі піч відключають і за рахунок тепловтрат розплав охолоджують до заданої нижньої границі зони нечутливості. Після охолодження піч знову включають і цикл "включено - виключено" повторюють необхідну, наприклад для термочасової обробки розплаву, кількість разів. На промислових індукційних плавильних і міксерних тигельних печах обпалу швидкість нагріву розплаву перевищує швидкість його охолодження у 10-30 раз. Це означає, що основний час індуктор знаходиться у виключеному стані, коли при відсутності перемішування тепловтрати значно нижчі, ніж у включеній, з інтенсивним перемішуванням, печі. Після витримки розплав зливають і починають слідуючу плавку з наплавленням печі металом, тобто з загрузки і розплавлення шихти. У випадку простоїв розливного обладнання або при використанні індукційних тигельних печей у міксерному режимі більш продовжену витримку розплаву у заповненій печі проводять аналогічним способом. При заповненій до 50% печі, наприклад, після часткового зливу розплаву або у вихідні зміни чи дні, задану ізотермічну витримку проводять у режимі безперервного термостатування при постійно включеному індукторі. При цьому у індуктор вводять мінімально можливу для підтримки заданої температури залишеного розплаву потужність. Приклад 1. Витримку 1,6т розплаву чавуну проводили у печі типу ІЧТ - 2,5 ємністю 2,5т (заповнення 64%). Питомі енерговитрати на витримку розплаву при температурі 1400°С у режимі позиційного термостатування при ширині зоні нечутливості 20°С і напрузі на індукторі 1кВ склали кВт × r , а у режимі безперервного термостату63 r×Т кВт × r . вання - 150 r ×Т Приклад 2. Витримку 0,6т розплаву проводили у тій же печі типу ІЧТ - 2,5 ємністю 2,5т (заповнення 24%). Питомі енерговитрати на витримку розплаву при температурі 1400 °С у режимі позиційного термостатування при ширині зоні нечутливості 20°С і напрузі на індукторі 1кВ склали кВт × r , а у режимі безперервного термостату124 r ×Т кВт × r . вання - 100 r ×Т Таким чином, оптимальне використання режимів позиційного і безперервного термостатування для витримки розплаву у індукційній ІЧТ - 2,5 5 86718 дозволяє знизити енерговитрати від 150 до кВт × r 63 r ×Т при заповненні 64% і від 124 до кВт × r 98 r × Т при заповненні 24%, тобто на 58 і 21%. Комп’ютерна верстка Л. Купенко 6 Близькі відносні зниження енерговитрат були отримані також на індукційних печах ємністю 6 і 10т. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601