Індукційні тигельні печі
Індукційні тигельні печі
Переваги тигельних індукційних печей (рис.9) в порівнянні з електричними печами опору наступні: висока продуктивність, що досягається завдяки великим значенням питомої потужності; інтенсивна циркуляція розплаву в тиглі, що забезпечує вирівнювання температури за обсягом ванни і отримання однорідних за хімічним складом сплавів; можливість швидкого пе-
рехода з виплавки сплаву однієї марки на іншу; широке (до 100%) використання в шихті низькосортних матеріалів - стружки і від * ходів; можливість проведення плавки при будь-якому тиску (вакуумні печі) і в будь-який атмосфері (окисної, відновної, нейтральною); простота і зручність обслуговування печі, управління і регулювання процесу плавки; широкі можливості для механізації та автоматизації завантаження шихти і розливання металу, хороші санітарно-гігієнічні умови.
До недоліків тигельних печей слід віднести невисоку стійкість футеровки тигля і відносно низьку температуру металу на поверхні рідкої ванни, яка не дозволяє ефективно використовувати флюси для металургійної обробки сплавів. Однак переваги тігелоних печей настільки значні, що вони знаходять все більшого поширення.
Розрізняють печі відкриті (плавка на повітрі) і вакуумні (плавка в вакуумі). Для плавки алюмінієвих, магнієвих і мідних сплавів застосовують відкриті індукційні тигельні печі промислової частоти ємністю від 0,4 - 1,0 до 25 - 60 т і продуктивністю 0,5-6,0 т рідкого металу на годину. Незалежно від марки виплавленого сплаву і ємності індукційні тигельні печі мають однакові конструкційні вузли і відрізняються, в основному продуктивністю і потужністю електрообладнання.
Тиглі печей для плавки алюмінієвих і мідних сплавів виготовляють набиванням і спіканням вогнетривких мас, а печі для плавки магнієвих сплавів обладнані сталевим тиглем зварений чи литий конструкції.
Вітчизняна промисловість серійно випускає індукційні тигельні печі промислової частоти різних марок, ємності
і потужності. Індукційні тигельні печі застосовують як для фасонного, так і для заготівельного лиття і для лиття заготовок під тиском. У табл.1 б наведені їх технічні характеристики.
Харчування печей здійснюється однофазним високовольтним трансформатором. У комплект печі входить автоматичний регулятор електричного режиму, що підтримує максимальну потужність печі протягом всього періоду плавки. Печі забезпечені сигналізаторами стану футеровки тигля, зовнішніми магнитопроводами для зменшення розсіювання електромагнітних хвиль. У печах типу ИАТ і ІЛТ магнітопроводи встановлюють зовні індуктора і додатково стягують його в напрямку до центру індуктора. Всередині індуктора виробляють набивання тигля. Між індуктором і тиглем є прошарок з азбесту і міканіти. Індуктор з тиглем і магнітопрово- будинок укладений в кожух з м'якої сталі. Кожух скріплений з металевим каркасом, до якого кріплять робочий майданчик печі. Два гідравлічних циліндра зі штоками, встановленими з боків печі, забезпечують поворот її навколо осі для зливу металу.
Піч для плавки магнієвих сплавів забезпечена кришкою спеціальної конструкції, яка дозволяє вести плавку в нейтральній або захисній атмосфері. Нагрівання і плавка шихти магнієвих сплавів в індукційних печах з металевим тиглем відбуваються як за рахунок потужності, що виділяється в стінках тигля, так і за рахунок теплової енергії, що виділяється безпосередньо в шихті. Застосування індукційних тигельних печей промислової частоти для плавки магнієвих сплавів дозволяє в два рази зменшити чад, в 2-4 рази скоротити витрату флюсу в порівнянні з плавкою в відбивних печах.
Для плавки сплавів на нікелевій і мідній основах. а також сталей і ряду інших сплавів застосовують індукційні печі підвищеної частоти. Ємність печей - від десятків кілограмів до 1-3 т рідкого металу. Джерелом живлення служать тиристорні перетворювачі струму моделі ТП4-100-2,5.
Для плавки жароміцних сплавів на нікелевій основі. а також для плавки легованих сталей і цілого ряду інших металів і сплавів застосовують індукційні вакуумні плавильні печі. За характером роботи вакуумні індукційні печі діляться на два типи: періодичного і полунепреривного дії. У печах періодичної дії завантаження тигля шихтою, установка форм під заливку проводиться при відкритій камері, а плавка металу і його заливка в форму - в вакуумі.
Печі полунепреривного дії розраховані на здійснення робочого циклу без порушення вакууму в плавильної камері. За інструкцією вони значно складніше печей періодичної дії.
Піч складається з плавильної камери, камери завантаження шихти і ка-
заходи для установки форм або изложниц. Камери забезпечені вакуумними технологічними затворами, що дозволяють здійснювати шлюзування. Піч обладнана пристроями введення присадок, взяття проб металу, чищення тигля, вимірювання температури без порушення вакууму в плавильної камері. Число плавок, що проводяться без: напуску повітря в плавильну камеру, визначається тільки стійкістю тигля. Для підігріву форм перед заливкою або шихти перед завантаженням її в тигель відповідні камери оснащені нагрівальними пристроями.
Технічні характеристики деяких типів індукційних вакуумних печей наведені в табл.17.
До футеровке індукційних тигельних печей пред'являються дуже високі вимоги. Плавильний тигель повинен мати високу термостійкість, не руйнуватися від механічного впливу завантажується шихти, не вступати в хімічну взаємодію з рідким металом, шлаками і флюсами. З метою підвищення к.к.д. печі і збільшення продуктивності стінки плавильного тигля повинні при цьому мати невелику товщину.
Футеровка індукційних тигельних печей для плавки алюмінієвих і цинкових сплавів набивна з жаростійких бетонів.
Бетони містять в'яжучі речовини і набувають міцності в результаті повітряного (бетони на рідкому склі з кремнійфтористим натрієм) або хімічного (бетони на фосфатних зв'язці) твердіння. Склад бетону (%) на рідкому склі наведено нижче:
При плавці міді в вакуумних печах тиглі виготовляють набиванням маси, що складається з зерен білого електрокорунду певного зернового складу і 1% бури. При виготовленні верхнього шару тигля в футеровку додають 4% рідкого скла.
Мідь високої чистоти отримують плавкою у вакуумних печах. Тиглі в цьому випадку виготовляють з малозольного графіту марки ГМЗ-МТ. Застосування графітових тиглів при плавці міді в порівнянні з набивними тиглями з вогнетривких оксидів, краще: по-перше, мідь раскисляют за рахунок матеріалу тигля і тому в багатьох випадках не потрібно додаткового розкислення і, по-друге, зростає активна потужність печі.
Тиглі для плавки цинкових сплавів виготовляють набиванням з жаростійкого бетону на рідкому склі. Склад (%) набивної суміші для тиглів, що застосовуються для вакуумної плавки сплавів на нікелевій основі, наведено нижче:
Суміш розплавляють в дугових печах. Після охолодження її розмелюють і розсіюють на дві фракції з розмірами шматків 1-5 мм і менше 1 мм. Потім змішують в пропорції 50:50 і вводять 0,7-1,2% борної кислоти і 3-4% води. Тигель набивають по шаблону до рівня дзеркала металу. Вище цього рівня стінки тигля набивають масою з добавкою рідкого скла. Після сушіння здійснюється прогартовує тигля до 1400 ° С.