Индукционные тигельные печи

Преимущества тигельных индукционных печей (рис.9) по сравнению с электрическими печами сопротивления следующие: высокая производительность, достигаемая благодаря большим значениям удельной мощности; интенсивная циркуляция расплава в тигле, обеспечивающая выравнивание температуры по объему ванны и получение однородных по химическому составу сплавов; возможность быстрого пе-

Индукционные тигельные печи

рехода с выплавки сплава одной марки на другую; широкое (до 100 %) использование в шихте низкосортных материалов - стружки и от* ходов; возможность проведения плавки при любом давлении (вакуумные печи) и в любой атмосфере (окислительной, восстановительной, нейтральной); простота и удобство обслуживания печи, управления и регулирования процесса плавки; широкие возможности для механизации и автоматизации загрузки шихты и разливки металла, хорошие санитарно-гигиенические условия.

К недостаткам тигельных печей следует отнести невысокую стойкость футеровки тигля и относительно низкую температуру металла на поверхности жидкой ванны, которая не позволяет эффективно использовать флюсы для металлургической обработки сплавов. Однако преимущества тигелоных печей настолько значительны, что они находят все большее распространение.

Различают печи открытые (плавка на воздухе) и вакуумные (плавка в вакууме). Для плавки алюминиевых, магниевых и медных сплавов применяют открытые индукционные тигельные печи промышленной частоты емкостью от 0,4 - 1,0 до 25 - 60 т и производительностью 0,5—6,0 т жидкого металла в час. Независимо от марки выплавляемого сплава и емкости индукционные тигельные печи имеют одинаковые конструкционные узлы и отличаются, в основном производительностью и мощностью электрооборудования.

Тигли печей для плавки алюминиевых и медных сплавов изготавливают набивкой и спеканием огнеупорных масс, а печи для плавки магниевых сплавов оборудованы стальным тиглем сварной или литой конструкции.

Отечественная промышленность серийно выпускает индукционные тигельные печи промышленной частоты различных марок, емкости

Индукционные тигельные печи

и мощности. Индукционные тигельные печи применяют как для фасонного, так и для заготовительного литья и для литья заготовок под давлением. В табл.1 б приведены их технические характеристики.

Питание печей осуществляется однофазным высоковольтным трансформатором. В комплект печи входит автоматический регулятор электрического режима, поддерживающий максимальную мощность печи в течение всего периода плавки. Печи снабжены сигнализаторами состояния футеровки тигля, внешними магнитопроводами для уменьшения рассеивания электромагнитных волн. В печах типа ИАТ и ИЛТ магнитопроводы устанавливают снаружи индуктора и дополнительно стягивают его в направлении к центру индуктора. Внутри индуктора производят набивку тигля. Между индуктором и тиглем имеется прослойка из асбеста и миканита. Индуктор с тиглем и магнитопрово- дом заключен в кожух из мягкой стали. Кожух скреплен с металлическим каркасом, к которому крепят рабочую площадку печи. Два гидравлических цилиндра со штоками, установленными по бокам печи, обеспечивают поворот ее вокруг оси для слива металла.

Печь для плавки магниевых сплавов снабжена крышкой специальной конструкции, которая позволяет вести плавку в нейтральной или защитной атмосфере. Нагрев и плавка шихты магниевых сплавов в индукционных печах с металлическим тиглем происходят как за счет мощности, выделяемой в стенках тигля, так и за счет тепловой энергии, выделяемой непосредственно в шихте. Применение индукционных тигельных печей промышленной частоты для плавки магниевых сплавов позволяет в два раза уменьшить угар, в 2-4 раза сократить расход флюса по сравнению с плавкой в отражательных печах.

Для плавки сплавов на никелевой и медной основах, а также сталей и ряда других сплавов применяют индукционные печи повышенной частоты. Емкость печей - от десятков килограммов до 1-3 т жидкого металла. Источником питания служат тиристорные преобразователи тока модели ТП4-100-2,5.

Для плавки жаропрочных сплавов на никелевой основе, а также для плавки легированных сталей и целого ряда других металлов и сплавов применяют индукционные вакуумные плавильные печи. По характеру работы вакуумные индукционные печи делятся на два типа: периодического и полунепрерывного действия. В печах периодического действия загрузка тигля шихтой, установка форм под заливку производится при открытой камере, а плавка металла и его заливка в форму - в вакууме.

Печи полунепрерывного действия рассчитаны на осуществление рабочего цикла без нарушения вакуума в плавильной камере. По инструкции они значительно сложнее печей периодического действия.

Печь состоит из плавильной камеры, камеры загрузки шихты и ка-

Индукционные тигельные печи

меры для установки форм или изложниц. Камеры снабжены вакуумными технологическими затворами, позволяющими осуществлять шлюзование. Печь оборудована устройствами ввода присадок, взятия проб металла, чистки тигля, измерения температуры без нарушения вакуума в плавильной камере. Число плавок, проводимых без: напуска воздуха в плавильную камеру, определяется только стойкостью тигля. Для подогрева форм перед заливкой или шихты перед загрузкой ее в тигель соответствующие камеры оснащены нагревательными устройствами.

Технические характеристики некоторых типов индукционных вакуумных печей приведены в табл.17.

К футеровке индукционных тигельных печей предъявляются очень высокие требования. Плавильный тигель должен обладать высокой термостойкостью, не разрушаться от механического воздействия загружаемой шихты, не вступать в химическое взаимодействие с жидким металлом, шлаками и флюсами. С целью повышения к.п.д. печи и увеличения производительности стенки плавильного тигля должны при этом иметь небольшую толщину.

Футеровка индукционных тигельных печей для плавки алюминиевых и цинковых сплавов набивная из жаростойких бетонов.

Бетоны содержат вяжущие вещества и приобретают прочность в результате воздушного (бетоны на жидком стекле с кремнефтористым натрием) или химического (бетоны на фосфатной связке) твердения. Состав бетона (%) на жидком стекле приведен ниже:

 

Высокую прочность жаростойкий бетон приобретает после обжига при температурах несколько выше 800 °С. Тигли в печах типа ИЛТ изготавливают набивкой сухой кварцитовой массы по неразъемному шаблону. Набивную массу приготавливают из кварцитов, которые предварительно очищают от песка и глины, а затем высушивают и плавят. Содержание Si02 в кварцитах должно составлять 98-99 %. Кварциты измельчают и рассевают на различные фракции по крупности зерен. Основная фракция - зерна размером 2-3 мм - составляет 65 %; остальное - зерна размером от 0,5 до 2 мм. Для обеспечения спекания зерен в смесь вводят 1-2 % борной кислоты.

При плавке меди в вакуумных печах тигли изготавливают набивкой массы, состоящей из зерен белого электрокорунда определенного зернового состава и 1 % буры. При изготовлении верхнего слоя тигля в футеровку добавляют 4 % жидкого стекла.

Медь высокой чистоты получают плавкой в вакуумных печах. Тигли в этом случае изготавливают из малозольного графита марки ГМЗ-МТ. Применение графитовых тиглей при плавке меди по сравнению с набивными тиглями из огнеупорных оксидов, предпочтительнее: во-первых, медь раскисляется за счет материала тигля и поэтому во многих случаях не требуется дополнительного раскисления и, во-вторых, возрастает активная мощность печи.

Тигли для плавки цинковых сплавов изготавливают набивкой из жаростойкого бетона на жидком стекле. Состав (%) набивной смеси для тиглей, применяемых для вакуумной плавки сплавов на никелевой основе, приведен ниже:

Индукционные тигельные печи

Индукционные тигельные печи

Смесь расплавляют в дуговых печах. После охлаждения ее размалывают и рассеивают на две фракции с размерами кусков 1-5 мм и менее 1 мм. Затем смешивают в пропорции 50:50 и вводят 0,7-1,2% борной кислоты и 3-4% воды. Тигель набивают по шаблону до уровня зеркала металла. Выше этого уровня стенки тигля набивают массой с добавкой жидкого стекла. После сушки осуществляется прокалка тигля до 1400 °С.

Смотрите также