Гарнисаж

Для изготовления тиглей используют плотные сорта электродного графита. Для предотвращения растворения углерода в титане на внутреннюю поверхность тиглей намораживают слой металла (гарнисажа), оптимальная толщина которого (50 - 60 мм в донной части и 12 - 16 мм по стенкам) может быть рассчитана по уравнению [c.302]

Рис. 145. Схема вакуумно-дуговой гарнисаж-ной плавки

В процессе плавки толщина гарнисажа не должна существенно изменяться. В случае ее уменьшения жидкий металл может вступить в непосредственный контакт с материалом тигля, что приведет к значительному насыщению металла примесями. Непосредственный и длительный контакт жидкого металла со стенками тигля (плавка без гарнисажа) недопустим, так как это может вызвать аварийную взрывоопасную обстановку. Увеличение толщины гарнисажа приведет к снижению массы сливаемого металла и понижению его температуры. Поддержание оптимальной толщины гарнисажа обеспечивается соответствующим выбором и регулированием мощности электрической дуги и интенсивностью отвода тепла от тигля с помощью системы водяного охлаждения 5 (см. рис. 145). [c.304]

В качестве источников питания вакуумных дуговых гарнисаж-ных печей в последние годы наибольшее применение получили полупроводниковые выпрямительные устройства (табл. 92). [c.308]

Гарнисажный тигель является основной частью электродуговой гарнисажной печи. От его конструкции, материала, размеров зависят масса и температура жидкого металла, химический состав металла, технико-экономическая эффективность и безопасность работы печи. При неправильно выбранных параметрах тигля происходит либо недопустимый рост толщины гарнисажа, не позволяющий получить требуемое количество жидкого металла, либо, наоборот, расплавление гарнисажа приводит к насыщению металла примесями, разрушению тигля и возникновению взрывоопасной обстановки. [c.312]

В гарнисажном тигле можно выделить три основных элемента собственно тигель, гарнисаж и систему охлаждения. Кроме того, в конструкцию гарнисажного тигля входят токоподвод, устройство для слива металла и др. [c.312]

Этим методом могут быть получены монокристаллы диаметром не более 12 мм. Кристаллы большего диаметра выращивают из расплава в гарнисаже на специальных установках (рис. 16). [c.33]

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]

Тепловые нагрузки. Плотность потока тепловых потерь от расплава к соприкасающейся с ним металлической поверхности определяется их температурами и условиями теплообмена между ними. Основные факторы, влияющие на теплообмен гидродинамическая обстановка, состояние поверхности, толщина гарнисажа, наличие окислов и т.п. Существенное значение имеет также способ нагрева. При индукционном нагреве пограничного слоя расплава теплообмен интенсифицируется (подробнее см. 4). [c.35]

Движение в плоской гарнисажной ванне с соотношением глубины расплава 1р к его диаметру р/с р = 0,13- 0,23 при наличии бокового и донного гарнисажа исследовано экспериментально на олове [18]. Данные модели частота / = 50 Гц, г = 135 мм, Гр/г = 0,75, относительная частота Уэ р 8- [c.51]

I - холодный тигель 2 - индуктор 3 - расплав 4 - уровень расплава до включения индуктора 5 - контур рифа 6 - гарнисаж [c.57]

Наибольшее значение имеют потери с боковой поверхности расплава Рт,б> поскольку потери через дно тигля ограничиваются донным гарнисажем, обычно существующем в тигле, а потери с верхней поверхности расплава можно снизить экранированием. Оценим соотношение площадей отжатой (5 о) и контактирующей с тиглем (>5 ) частей боковой поверхности расплава с помощью коэффициента отжатия = 8о1(5о + 5 к)- Влияние к на потери б представлено в относительных единицах на рис. 36, где Рт,б т,б/( т,б)ь> ( т,б)о - значение Рт,б при f o . = 0. Технологически отработанные приемы плавки позволяют в настоящее время вести ее со значением к(у >0,5. При эффективном использовании методов стабилизации мениска (см. 2) реально в некоторых случаях довести к до 0,8-0,9. В этом случае удастся снизить значение б при температуре расплава ни- [c.63]

С целью удаления гарнисажа тигли литейных печей обычно выполняются с небольщой конусностью. [c.75]

ИНДУКЦИОННЫЕ ПЕЧИ ДЛЯ ПЛАВКИ С ГАРНИСАЖЕМ И С НАПРАВЛЕННОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИЕЙ [c.98]

М.Г. Коган предложил вести гарнисажную индукционную плавку металлов с боковым нагревом при монолитном металлическом гарнисаже, обладающем электропроводностью и теплопроводностью не меньшими, чем расплав. При этом предусматривалось охлаждение наружной поверхности металлического гарнисажа за счет излучения на холодный индуктор или экран. В [7] теоретически обоснована возмож- [c.99]

В процессе отливок из титановых сплавов широкое распространение получили специальные вакуумные установки, плавка сплавов, в которых осуществляется в дуговых печах с р)асходуемым электродом в графитовых гарнисажных тиглях. Схема гарнисаж-ной плавки показана на рис. 145 и 146. [c.302]

Наиболее распространены графитовые тигли с водяным охлаждением боковых стенок и охлаждением дна тепловым излучением. Слив металла из тигля производят через носок путем наклона тигля на 90 - 100°. Графитовые тигли вытачивают из целой заготовки или формуют металлический кожух графитовыми блоками. В первом случае толщина боковой стенки составляет 20 - 60 мм, дна -до 100 мм. В результате плавки в графитовых тиглях, несмотря на наличие гарнисажа, происходит некоторое насыщение металла углеродом, вследствие этого понижается пластичность металла. Перспективно применение для плавки титановых сплавов металлических гарнисажных тиглей. Однако оно сдерживается из-за отсутс-вия радиального решения вопроса взрывобезопасности печей, оборудованных металлическими тиглями с водяным охлаждением. [c.312]

Плавка в гарнисаже. Гарнисажем называется твердый слой, огдсляю-щий расплав от конструктивных элементов плавильного устройства и имеющий тот же химический состав, что и расплав. Обычно гариисаж образуется путем спекания шихтовых материалов или кристаллизации рас[]лава. [c.241]

Плавка в гарнисаже применяется. тля металлов, химически актннных при высоких температурах (например, титан), и огнеупорных материалов, электропроводных в расплавленном состоянии. Она обеспечивает исключи-телыю высокую чистоту расплава, не соприкасающегося с инородным веществом тигля. Часто гарнисажная плавка проводится в вакууме. Гарнисаж играет также роль теплоизоляции, значительно умеиьша5] тепловые потери плавильного устройства. [c.241]

На поверхнос ги холодного тигля, соприкасающейся с раенланом, обычно образуется гарнисаж толщиной в доли миллиметр , но нрн сильном перегреве расплава его может н не б1,гп,. [c.242]

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]

Существенно увеличить глубину расплава в гарнисажной печи и улучшить равномерность его температуры принципиально возможно, изменив место введения тепловой энергии в загрузку. Это достигается глубинным индукционным нагревом с помощью обычного охватывающего загрузку цилиндрического индуктора, гштаемого током достаточно низкой частоты. Впервые печь такого типа с порошкообразным гарнисажем бьша предложена в 1954 г. Н.П. Глухановым, Р.П. Жеже-риным и А.А. Фогелем с соавторами [6], однако для плавки металлов она не нашла применения. В 1967 г. М.Г. Коган обосновал возможность создания аналогичной печи с монолитным металлическим гарнисажем, работающей без тигля [7] — см. 14 и 15. [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 незагрязняющей плавке металла широко применяется удержание его в твердой охлаждаемой металлической оболочке из того же материала, что и расплав (так назьшаемый гарнисаж) или из инородного материала ( холодный тигель ). Граница расплава с охлаждаемым металлом обладает специфическими свойствами. На тончайшем пограничном слое наблюдается огромный скачок температуры — от температуры расплаленного металла (1000—3000 °С) до температуры охлаждаемой поверхности (при медной водоохлаждаемой стенке 200-400 °С). Для этого слоя особое практическое значение имеют три характеристики диффузионные свойства, определяющие загрязняе-мость расплава материалом охлаждаемой оболочки, термическое и контактное электрическое сопротивления. [c.11]

При плавке в гарнисаже имеют место все основные особенности, рассмотренные применительно к плавке в охлаждаемом тигле. Однако адсорбированный слой на границе гарнисажа и расплава может образоваться только при достаточно низкой температуре поверхности гарнисажа. Следует также учитывать нестабильность толщины гарнисажа, обычно имеющую место в практике. Это особенно существенно, поскольку в силу описанной ориентации вектора градиента температуры в гарнисаж диффундируют отдельные компоненты и примеси из расплава. При повторных плавках концентрация их в гарнисаже возрастает. В момент утоньшения гарнисажа обогащенньлт этими добавками его поверхностный слой растворяется в ванне. Описанное явление существенно затрудняет обеспечение однородности плавок по чистоте в гарнисажных печах. [c.13]

На рис. 1 представлена схематически многослойная граничная зона, разделяющая расплав и тигель, а также характер распределения переменных теплового поля по нормали к поверхности расплава (в относительных единицах). Показаны медная стенка 1 загрузка с тепловым ядром 8 и тепловым пограничным слоем 7, а также возможные промежуточные слои окислы 2 на медной стенке, металлический гар-нисаж 5, слой адсорбированных частиц 3 (на поверхности, омываемой расплавом). При усадке гарнисажа возможно появление газовой прослойки 4. На периферии загрузки может существовать двухфазная твердо-жидкая зона 6. В некоторых областях граничной зоны возможно образование на периферии расплава кавитационных полостей (не показаны на схеме). Обозначения температур на границах промежуточных слоев показаны на оси ординат рис. 1. [c.15]

Рассмотрим прохождение теплового потока через гарнисаж (слой 5). Как показали наблюдения за работой ИПХТ-М, на водоохлаждаемых стенках тигля гарнисаж обнаруживаемой визуально толщины образуется только в зоне стыка стенок с дном. Здесь в зависимости от состава металла и режима плавки толщина гранисажа колеблется от единиц до одного-двух десятков миллиметров (максимальные размеры редки). [c.17]

Тепловой поток входит в гарнисаж со стороны его горячей поверхности с поверхностной плотностью q (Вт/м ) и пополняется теплом Джоуля, вьщеляющимся в гарнисаже с объемной плотностью = [c.17]

Сущностью ЭМУР является создание в боковом поверхностном слое расгшава, находящемся на твердой опоре, электромагнитных сил (ЭМС), направленных в глубь металла и препятствующих его стеканию с опоры (рис. 4). В качестве опоры может фигурировать шихта, расплавляющаяся заготовка, кристаллизующийся слиток, гарнисаж или конструкция из инородного материала, поддерживаемая при температуре достаточно низкой, чтобы исключить активное взаимодейст вие его с расплавом. [c.21]

Движение при наличии гарнисажа. Наличие гарнисажа может существенно сказьшаться на движении, возбуждаемом индуктором переменного магнитного поля, поскольку проводящий гарнисаж частично экранирует расплав от этого поля. В весьма длинной системе с однородны- [c.50]

Соотношения толщин гарнисажа (бокового 85, донного 5д) и глубины проникновения тока составляли 5д/Дэ = 0,4-г0,55 бд/Дд = = 1,1-И, 4. Показано, что при таком гарнисаже умеренное перемешивание металла с помощью охватьшающего соленоидального индуктора реально получена относительная скорость движения на оси тигля до 0,15 ( 0 = 0>65 для неэкранированных ванн с оптимальными геометрическими пропорциями). В плоской ванне во всех случаях образуется лишь один контур движения (по высоте), причем при бегущем поле направление движения может определяться как продольными ЭМС (при Хр/с/р = 0,23), так и радиальными (при Др/й р = 0,13). Увеличение глубины ванны существенно повышает скорость движения. [c.51]

Эффективное перемешивание расплава в плоских ваннах, заэкранированных гарнисажем, возможно также с помощью плоского донного индуктора с бегущим радиально полем, что проверено экспериментально и исследовано детально методом математического моделирования. Частный случай индуктора, плотность тока в котором изменяется с увеличением радиуса как функции Бесселя I рода первого порядка, исследован в [44], а случай примерно равномерного распределения [c.51]

В тех случаях, когда расплав граничит с гарнисажем или наплавляемым слитком, электромагнитное перемешивание, изменяющее тепловое поле в печи, может оказьшать существенное влияние на геометрию жидкометаллической ванны. [c.54]

При гарнисажной плавке металл плавят в твердой оболочке того же химического состава, что и расплав, защищая таким образом последний от загрязняющего его контакта с конструктивными элементами печи. М.П. Глуханов и А.А. Фогель с соавторами предложили две схемы гарнисажных печей с индукционным нагревом (рис. 48) с введением энергии через открьггое зеркало ванны и с введением ее через боковую поверхность загрузки (сквозь гарнисаж) [6]. [c.98]

Преимуществом первой схемы является отсутствие электрических потерь в гарнисаже. Однако по характеру теплового поля и техническим свойствам она не обеспечивает существенных преимуществ перед неиндукционными видами гарнисажных печей. Вторая схема, наоборот, обладает достоинствами, присущими индукционной плавке, — равномерностью температурного поля по высоте расплава и отсутствием перегрева зеркала ванны, ликвидируя таким образом недостаток, органически присущий гарнисажной плавке с другими видами нагрева. [c.99]

В схеме индукционной гарнисажной плавки с боковым нагревом, предложенной в [6], предусматривалось создание гарнисажа из порошка переплавляемого металла. В процессе плавки наружные слои порошка, соприкасающиеся с относительно холодным индуктором или тиглем, не спекаются, остаются мало электро- и теплопроводными и выполняют функцию футеровки. Аналогичный способ плавки запатентован в США для проводящих в горячем состоянии огнеупорных материалов [71]. Из-за неблагоприятных условий работы индуктора этот способ плавки в первоначальном виде не нашел промышленного применения. Позднее было предложено ввести между индуктором и порошковым гарнисажем водоохлаждаемый металлический разрезной тигель (подробнее см. [25, 72]). В таком виде индукционные гарнисажные печи с успехом применяются для плавки тугоплавких оксидов и огнеупорных соединений (т.е. материалов практически незлектропровод-ных в холодном состоянии). Плавка ведется на высокой частоте и требует стартового разогрева. (В данной книге плавка таких материалов не рассматривается.) [c.99]

Пока нет сведений о промышленном применении индукционных печей с охватывающим индуктором (боковой нагрев) и монолитным металлическим гарнисажем. Однако они имеют известную перспективу внедрения, что делает целесообразным рассмотрение теории тепловых процессов в них, и в перву.ю очередь условий существования гар-нисажа. Это тем более желательно, что упомянутая теория может быть использована при анализе теплового поля в ИПХТ-М и в гарнисажных печах с другими видами нагрева. [c.100]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...