ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Основные условные обозначения из "Индукционные плавильные печи для процессов повышенной точности и чистоты " К плавильному и кристаллизационному оборудованию для получения материалов с улучшенными свойствами предъявляются особые требования, прежде всего чистота процесса и точность поддержания заданного режима обработки материала. Последний включает в общем случае распределение и графики изменения температуры, химического состава и поступления расплавляемых материалов, дозирование выдачи металла и характеристики процесса кристаллизации. [c.7] Особое место занимает проблема незагрязняющей плавки металла. Основными источниками загрязнения (помимо примесей, поступающих с вводимыми в печь материалами) являются реакции компонентов расплава с материалами тигля и атмосферой печи, реакции в печи между компонентами вводимых материалов и механическое размывание тигля. Реакции с атмосферой печи исключают герметизацией последней и обеспечением соответствующего вакуума или контролируемой атмосферы влияние вредных реакций между компонентами вводимых материалов можно уменьшать путем выбора последовательности их введения и другими технологическими приемами. [c.7] Наибольшую сложность представляет устранение загрязнений, вызываемых контактом расплава с тиглем. Для плавки химически активных и тугоплавких металлов обычно вообще не удается подобрать удовлетворительно работающие материалы тигля, и реализация процесса в индукционных печах традиционной конструкции оказывается невозможной. [c.7] Относительно просто реализуется переплав без загрязнения стержневых заготовок. При этом конец заготовки оплавляют в индукторе [3, 4], либо электронным пучком, плазменным факелом или электрической дугой [5]. Однако такой переплав в принципе можно использовать только для вакз умного рафинирования металла, для формирования слитка с заданной кристаллической структурой или заданным сечением либо для заливки форм заранее приготовленным сплавом. [c.7] Однако для приготовления сплава, состоящего из нескольких компонентов, и для выравнивания химического состава желательно единовременное поддержание в жидком состоянии всей массы получаемого расплава. [c.7] Гарнисажные печи сыграли большую роль в развитии современной металлургии ряда химически активных и тугоплавких металлов, в частности титана. Однако они не смогли полностью решить задачу получения сплавов без загрязнений. Дело в том, что в ряде случаев после нескольких плавок химический состав гранисажа заметно меняется. Кроме того, в него внедряются примеси, взвешенные в расплаве, а в случае удержания гарнисажа в охлаждаемом снаружи графитовом тигле (что во многих случаях необходимо для обеспечения нужного теплового баланса) - также и за счет контакта гарнисажа с графитом. В дальнейшем благодаря массообмену между расплавом и гарнисажем загрязненность последнего может сказаться на качестве металла дальнейших плавок. При плазменном нагреве проявляется также загрязнение расплава, вызываемое эмиссией в плазменную струю материалов конструкционных элементов плазмотрона. [c.8] Гарнисажные печи имеют и другие недостатки. В частности, глубина расплава в них, даже при использовании электромагнитного перемешивания, недостаточна для приготовления в необходимом масштабе многих сплавов, имеет место перегрев зеркала металла, что приводит к угару и испарению отдельных компонентов. [c.8] Для дальнейшего повьпиения чистоты процесса при приготовлении сложных сплавов и точности химического состава необходимо было искать новые методы плавки, в которых контакт расплава с гарнисажем либо исключается, либо сводится к минимуму. [c.8] В ИПХТ-М плавка осуществляется в проводящем разрезном охлаждаемом тигле, температура которого поддерживается достаточно низкой, чтобы исключить загрязнение расплава материалами тигля энергия вводится в металл электромагнитным полем по всей его боковой поверхности, причем поверхностная плотность мощности выбирается столь высокой, чтобы полностью покрывать отток тепла из поверхностного слоя металла, не допуская образования сколько-нибудь существенного слоя гарнисажа. [c.9] При ЭМУР осуществляется обжатие боковой поверхности расплава внутри индуктора силами переменного электромагнитного поля, формирующими его в виде жидкометаллического столба. Тепловой баланс поддерживается с помощью того или иного источника нагрева (электронная пушка, плазмотрон, индуктор) либо комбинации нескольких источников. [c.9] Задача поддержания заданного режима обработки расплава решалась параллельно с разработкой методов незагрязняющей плавки металла. [c.10] Однородность температуры и химижского состава удовлетворительно обеспечивается за счет циркуляции металла, свойственной ИПХТ-М. Управление изменениями температуры во времени легко реализуется в любой индукционной печи и специального рассмотрения не требует. [c.10] Для обеспечения стабильности технологического режима требуется некоторое ограничение МГД-неустойчивостей процесса. Эти вопросы рассматриваются в 2. [c.10] Особенности индукционных плавильных печей, связанные с управлением процессами кристаллизации, рассматриваются применительно к некоторым частным случаям ( 16 и 17). [c.10] Одним из них является так называемая плавка на пьедестале, используемая при выращивании кристаллов высокой чистоты. Оборудование для реализации разновидностей зтого процесса с использованием индукционного нагрева, разработанное Л.М. Затуловским и др. (ВНИИЭТО) и В.И. Добровольской с сотрудниками (ВНИИТВЧ), описывается в 16. [c.10] Вернуться к основной статье