Плавка в холодных тиглях

Плавка в холодных тиглях [25]. Одним из методов получения особо чистых металлов, полупроводников и окисных материалов является плавка в холодных тиглях, т. е. в металлических (медных и реже серебряных) водоохлаждаемых тиглях, помещаемых в плавильный индуктор. Низкая температура тигля предотвращает химическое взаимодействие между ним и расплавом. [c.242]

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ИНДУКЦИОННОЙ ПЛАВКИ МЕТАЛЛА В ХОЛОДНЫХ ТИГЛЯХ [c.56]

В связи с этим разрабатываются и находят промышленное применение (помимо электродуговой) другие методы плавки, в которых сохраняется принцип гарнисажной плавки в вакууме, но вместо электрической дуги - источника тепловой энергии используют энергию электронного луча или плазмы. Ведутся исследования по применению индукционного способа плавки титановых сплавов в так называемых холодных тиглях. [c.312]

Рассматриваются вопросы теории, конструирования и эксплуатации индукционных плавильных печей для процессов повышенной точности и чистоты. В их число входят гарнисажные печи, печи с холодным тиглем (для плавки металлов и их сплавов), печи для выращивания кристаллов и печи с управляемым режимом кристаллизации отливки или вытягиваемого слитка. [c.2]

Существенную роль в решении этой задачи играют индукционные печи для плавильных процессов повьппенной точности и чистоты. К ним относятся, в частности, индукционные печи с холодным тиглем для плавки металла, некоторые типы гарнисажных индукционных печей и индукционные печи с управляемой кристаллизацией отливки. [c.3]

В реальных конструкциях конфигурация детали предопределяет более сложную (двухмерную или трехмерную) картину температурного поля. Для некоторых случаев оно исследовано численным методом с помощью ЭВМ в [32]. Для медной стенки с размерами, показанными на рис. 14, д (5 = 20 мм), тл q = 1,5-10 Вт/м получено At = 143 °С. При уменьшении густоты расположения или относительной щирины каналов охлаждения перепады температуры резко увеличиваются (см. рис. 14, б, где при том же q At . = 379 °С). Для стенки холодного тигля при высокой температуре расплава, например при плавке ниобия, когда q может доходить до 3,4-10 Вт/м ,в конструкции по рис. 14, а At = 325 °С. С учетом выделения джоулевого тепла в стенке тигля от [c.39]

Для плавки высокореакционных, особо чистых и тугоплавких металлов и сплавов используют печи с холодным тиглем , в которых в качестве шихты применяют отходы, порошки, губки и т. д. [c.291]

В табл. 5.3.2 приведены экспериментальные данные по плавке рада металлов в печи с холодным тиглем диаметром [c.239]

Однако описанная двухконтурная циркуляция имеет и серьезные недостатки. Во-первых, в каждом из контуров, т. е. в верхней и нижней половинах ванны, металл циркулирует раздельно, слабо смешиваясь. Во-вторых, на поверхности ванны образуется выпуклый мениск, с возрастанием высоты которого приходится увеличивать количество шлака, поскольку он должен полностью покрывать поверхность металла. При этом шлак взаимодействует с огнеупором тигля в широком поясе, разъедая его и способствуя загрязнению ванны. Кроме того, при увеличении количества шлака он получается более холодным, поскольку в индукционной печи шлак нагревается только путем теплопередачи от металла. Понижение температуры шлака замедляет протекание химических реакций и увеличивает продолжительность плавки. Как правило, высота мениска Ам (рис. 14-17) не должна превышать 15% полной высоты металла по оси тигля. [c.245]

Для получения компактных слитков титана губку плавят в вакуумной дуговой печи во избежание загрязнения титана газами воздуха. Матер 1ал тигля также может загрязнить титан, поэтому плавку ведут в медном кристаллизаторе, стенки которого охлаждаются водой. Затвердевая около холодных стенок, титан не сплавляется с медью. [c.122]

При повышенных требованиях к чистоте металла или при невозможности (в силу высокой температуры либо технологических причин) использования непроводящих тиглей применяют холодные тигли из проводящего материала. В этом случае тепловой поток при охлаждении металла пронизывает все поверхности его, соприкасающиеся с тиглем, и направлен по нормали к ним. Наличие холодной оболочки расплава способствует появлению по всей периферии последнего множества центров кристаллизации. В этих условиях направленнная кристаллизация по методу Бриджмена-Стокбергера невозможна. При плавке в холодном тигле ряда неметаллических материалов удается получить поликристаллический блок из крупных монокристаллов. Метод такой плавки разработан в Физическом институте им. П.Н. Лебедева АН СССР (ФИАН) и предусматривает создание градиента температуры в печи за счет наложения неоднородного магнитного поля индуктора. Этот метод позволил синтезировать новый класс монокристаллов — фианитов [2]. [c.114]

Индукционный нагрев получил широкое распространение в промышленности и научных исследованиях, от получения и обработки полупро дниковых материалов до нагрева слитков цветных и черных металлов под прессование и прокатку сфера его применения постоянно расширяется. Развиваются новые технологические процессы, такие как импульсная высокоскоростная термообработка, высокотемпературный нагрев, плавка оксидов и других непроводниковых материалов в холодных тиглях, нагрев крупногабаритных слитков под пластическую деформацию на промышленной и пониженной частотах. [c.3]

В книге рассматриваются индукционные печи только для плавки металла, причем промьппленного назначения. Индукционные печи лабораторного назначения, а также устройства для зонной плавки в книгу не включены. Не рассматриваются также индукционные печи с холодным тиглем для плавки оксидов. По этим вопросам адресуем заинтересованных читателей к [2, 3, 25], в которых они найдут также и необходимые библиографические перечни. [c.3]

Идея ИПХТ была предложена еще в 1926 г. немецкой фирмой Сим-менс—Гальске [10]. Основой ее является выполнение проводящего охлаждаемого тигля с вертикальными разрезами, препятствующими возникновению в тигле кольцевых токов, коаксиально охватывающих загрузку и экранирующих ее от магнитного поля индуктора. Однако для реализации этой идеи необходимо было решить ряд сложных задач обеспечить передачу расплаву достаточного количества энергии, необходимого для устойчивого протекания рабочего процесса в условиях контактной теплоотдачи от расплава к холодному тиглю увеличить до приемлемых значений КПД, несмотря на электрические потери в тигле и предотвратить электрические пробои на секции тигля в его ионизированном рабочем пространстве. Это оказалось настолько сложным, что в течение многих лет попьяки создания работоспособных ИПХТ для плавки металлов (см., например, [11]) не приводили к успеху, и только после систематических исследований ВНИИЭТО, начатых в 1961 г., удалось к 1965 г. закончить поисковые работы, завершившиеся созданием устойчиво работающих лабораторных печей. К 1980 г. было в основном завершено исследование технологических возможностей ИПХТ-М, создание инженерных основ их конструирования, разработка и опробование полупромышленных пеЧей (руководители работ до 1978 г. - Л.Л. Тир, с 1978 г. — А.П. Губченко). С 1980 г. начат вы- [c.9]

Влияние контакта с твердой охлаждаемой металлической поверхностью на чистоту расплава. Чистота материалов, плавящихся в контакте с поверхностью охлаждаемого твердого металла, исследовалась экспериментально в лабораторных условиях при зонной очистке металлов и полупроводников в металлических водоохлаждаемых контейнерах, а также контролировалась в производственных условиях при эксплуатации индукционных печей с холодным тиглем для плавки металла в промьшшенности. По данным Х.Ф. Стирлинга и Б.В. Варрена, при плавке кремния и германия в охлаждаемой серебряной лодочке загрязнений расплава серебром не обнаруживается даже с помощью радиохимических методов анализа [15]. При использовании медных тиглей в промьпиленной практике загрязнений расплава медью, выхо- [c.11]

Назначением индукционных печей с холодным тиглем для плавки металла (ИПХТ-М) является плавление исходных материалов и технологическая обработка расплава в условиях отсутствия взаимодействия этих материалов с материалами тигля. [c.54]

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]

Процесс плавки в печи происходит главным образом у электродов в тиглях. В верхней части тигля холодная шихта образует своеобразный свод. Стенки и свод тигля непрерывно оплавляются и замеидаются новыми порциями поступа-юш,ей сверху шихты. Таким образом, тигель нельзя рассматривать как застывший сосуд под электродом. Это скорее зона высоких температур, образовавшаяся у конца электрода. При горячем ходе печи нижние части тиглей соединяются, образуя обш,ий тигель. Нижняя часть тигля представляет собой газовую полость. Расстояние между торцом электрода и поверхностью расплава ( дном тигля) составляет 200—400 мм. Шихта, расположенная у стен печи, прогревается настолько слабо, что в этих местах плавления не происходит и шихтовые материалы спекаются в плотный монолит (гарписаж). Быстрое проплавление шихты возле электрода способствует поддержанию рыхлого столба материалов вокруг него. Поскольку реакции восстановления также происходят, главным образом, вокруг электрода, газы, образуюш,иеся внизу возле дуг, нагреты до высокой температуры и, проходя через вышележаш,ие слои шихты, на- [c.70]

Размыв и разъедание футеровки — часто единственная причина ее замены При прочих равных условиях быстрее разрушается футеровка, имеющая открытые поры и неровную поверхность В этом случае площадь взаимодействия увеличивается, вступают в действие капиллярные силы Проникновению металла в футеровку способствует также сегрегация набивной массы, местное обеднение или обогащение ее связующим веществом Не менее важно и качество уплотнения футеровки, в част ности хорошее соединение слоев набивной массы Для этого перед засыпкой очередной порции массы необходи мо разрыхлять поверхность уже уплотненного слоя иначе могут образоваться поперечные трещины в тигле Состав футеровочной массы, способ уплотнения, режим спекания обычно контролируются и выдерживаются в требуемых пределах, но не меньшее внимание следует уделять условиям эксплуатации футеровки Разрушению футеровки способствуют большие колебания температур, термичес кие >дары, агрессивные шлаки и примеси в металле, ме ханические воздействия разного рода, недостаточная тщательность при загрузке шихтовых материалов и удалении шлака Не рекомендуется быстро нагревать или охлаждать тигель, допускать образование мостов из шихты вызывающих местный и неконтро тируемый перегрев металла и футеровки, подвергать сотрясению или поворотам в холодном состоянии Отрицательно влияет на стойкость футеровки повышенная вибрация индуктора Ошлакование тигля печи предупреждают периодичес КИМ скачиванием шлака, особенно при плавке леги рованных ставов, добавлением полевого шпата или пе регревом расплава при полном заполнении тигля [c.28]

Внедоменные способы производства железа (стали)— одно из перспективных направлений в металлургии. Для передела в сталь используют около 80% всего чугуна. Двухстадийная технология современного сталеплавильного производства руда->чугун->сталь является технически несовершенной. С давних времен известна принципиально иная технология — получение стали из заранее восстановленного железа. Например, еще в VII—X вв. высококачественную булатную сталь для холодного оружия получали плавкой железа с углеродсодержащими добавками в небольших тиглях. Из многочисленных разработанных и опробованных способов восстановления железа из руды некоторые нашли, хотя и ограниченное, промышленное применение. Перспективной является металлизация рудных окатышей для использования в производстве стали. Ведутся большие работы по разработке сталеплавильных агрегатов непрерывного действия. [c.41]

Са и небольшое количество окиси кремния и кремния. Когда требования к чистоте металла очень высоки, платину получают не плавкой, а спеканием. В последнее время в качестве материала для тиглей, использующихся при высокочастотной плавке в вакууме или в водороде, рекомендуется также применять окись циркония. Расплавленную платину отливают в формах из графита или графитиро-ванного железа в слитки, которые после очистки поверхности (например, обточкой), кипятят в кислоте и для устранения внутренних напряжений отжигают примерно при 900° С. Затем слитки в холодно.м состоянии проковывают до меньших диаметров, причем материал [c.107]

Сверхлегкие С. плавят в газовых горнах, применяя графитошамотовые, лучше я елез-ные сварные тигли с цельным штампованым дном. Целесообразно произ-водить алитирование внешней поверхности железных тиглей, чем увеличивается стойкость их к окислению. Чугунные тигли дешевле, но хуже стальные тигли специальных патентованных составов наилучшие. Шихта при плавке закладывается вся сразу и присыпается флюсом в холодном виде. Обычный флюс приготовляется путем простого высушивания и сплавления смеси солей(60% Mg la и40% [c.337]

Благодаря сочетанию в ИПХТ-М холодной металлической поверхности тигля, периферийного индукционного нагрева и возможности электромагнитного обжатия металла в виде выпуклого мениска эти печи обладают следующими положительными свойствами (см., например, [47]) отсутствие эагрязнения расплава материалом тигля возможность одновременного расплавления всей шихты, загруженной в тигель, и выдержки полученного расплава при заданной температуре в течение необходимого времени наличие интенсивного электромагнитного перемешивания жидкого металла без дополнительных специальных устройств, что позволяет получить расплав, равномерный по химическому составу и температуре возможность плавки любых шихтовых материалов (куски, порошок, чешуйка, губка, стружка и т.п.) без предварительного приготовления из них электродов возможность управления формой фронта кристаллизации и структурой затвердевающего слитка наличие развитой свободной поверхности расплава (за счет электромагнитного отжатия от стенок тигля), что позволяет интенсифицировать рафинировочные процессы возможность электромагнитного утяжеления мелких добавок, что позволяет получать сложнолегированные сплавы с большим содержанием компонентов (до 50% по массе), сильно отличающихся друг от друга температурой плавления, плотностью и упругостью паров возможность работать с любой контролируемой атмосферой при любом давлении и др. [c.54]

При плавке металлов в ИПХТ-М не только исключается загрязнение расплава материалами тигля, но и возможна эффективная очистка расплава от неметаллических включений, внесенных в расплав ранее. Эти включения, как правило в виде тугоплавких соединений (окислов, нитридов, карбидов и т.п.), за счет циркуляции расплава периодически выносятся на относительно холодную стенку тйгля, оседают на ней, и, таким образом, после кристаллизации слитка, оказывается в его поверхностной части, что позволяет удалить их механической обработкой [49]. [c.56]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...