Версия для печати

Индукционный переплав

Технология и оборудование для производства сплавов с мелкозернистой и аморфной структурой методом диспергирования

Металлические материалы с аморфной и микрокристаллической структурой применяются для получения сплавов с эффектом памяти формы, высокоэффективных магнитных сплавов, композитных материалов и т.д.
Развитие современной техники обусловило применение новых металлических материалов, с принципиально новым уровнем служебных характеристик. Управляемая кристаллизация металлов и сплавов позволяет изменять их кристаллическое строение и, следовательно, по-новому влиять на их физико-механические характеристики. Сверхбыстрая кристаллизация металлов путем диспергирования расплава с получением металлических материалов в виде чешуек позволяет изменять структуру от микрозернистой до аморфной. В результате служебные характеристики сплавов могут быть изменены коренным образом.
Параметры источника питания Ток – переменный 66 кГц, 100 кВт
Обрабатываемый объем Диаметр кристаллизатора: 55, 68 мм;
Длина заготовки до 300 мм
Скорость вращения диска, об/мин 1000–4000
Диаметр диска холодильника, мм 170
Вид продукции Чешуйки толщиной 15–50 мкм
В ИЭС разработан принципиально новый метод получения быстрозакаленных чешуйчатых материалов, в котором индукционный переплав в секционном кристаллизаторе совмещен со сверхбыстрой кристаллизацией металла непосредственно из расплава путем диспергирования при помощи вращающегося диска-кристаллизатора. Под действием электромагнитных сил жидкий металл отжимается от стенки кристаллизатора и образует металлическую ванну в виде купола. Для диспергирования расплава используется быстровращающийся охлаждаемый диск, который опускают вниз до касания его рабочей дорожки поверхности металлической ванны (купола). При касании расплава с диском происходит намораживание металла на холодную поверхность дорожки с образованием тонкой твердой металлической пленки, которая под действием центробежной силы в дальнейшем отрывается от дорожки в виде тонких быстрозакаленных чешуек.
Расходуемая металлическая заготовка 6 во время плавки подается снизу-вверх в секционный кристаллизатор 4, где ее верхний торец расплавляется в высокочастотном электромагнитном поле, которое создает ток индуктора 5. Под действием электромагнитных сил жидкий металл в зоне, ограниченной высотой индуктора, отжимается от стенки кристаллизатора и образует металлическую ванну в виде купола. Верхушка ванны может при определенных технологических параметрах процесса выступать над верхним торцем кристаллизатора. Для диспергирования расплава используется быстро вращающийся охлаждаемый диск (кристаллизатор) 1, который опускают вниз до касания его рабочей дорожки поверхности металлической ванны (купола). При касании расплава с диском, происходит намораживание металла на холодную поверхность дорожки с образованием тонкой твердой металлической пленки, которая под действием центробежной силы в дальнейшем отрывается от дорожки.

Технические преимущества разработки

Установка является универсальной, имеет широкие технологические возможности и позволяет:
  • проводить диспергирование полученного металлического расплава при помощи быстро вращающегося диска - кристаллизатора;
  • производить выплавку слитков из сыпучей или кусковой шихты;

При диспергировании расплава достигается чрезвычайно высокая скорость кристаллизации металла, в результате которой возможно получение различной структуры от микрозернистой до аморфной.
Отсутствует контакт металлического расплава с огнеупорными материалами во время плавки.
Практически нет ограничений по химическому составу диспергируемых металлов и сплавов (за исключением тугоплавких металлов и сплавов на их основе (температура плавления материала, не более 2000 С)).
Процесс диспергирования можно вести в газовой среде заданного состава и давления (от пониженного до превышающего атмосферное), что предотвращает испарение легирующих элементов с высокой упругостью пара.
При выплавке слитков в секционном кристаллизаторе происходит интенсивное перемешивание металлической ванны, которое способствует гомогенизации химического состава и температуры в объеме металлической ванны, что позволяет:
  • выплавлять однородные слитки из металлов имеющих резкие физические отличия, например по плотности или температуре плавления (титан + алюминий);
  • рафинировать металлы и сплавы от нежелательных примесей в результате выноса на поверхность металлической ванны неметеллических включений и газовых примесей;
  • значительно интенсифицировать массообменные процессы при обработке металлического расплава шлаками, на границе шлак?металл , что в конечном итоге способствует более глубокому рафинированию металлического расплава;
  • кристаллическое строение слитков, выплавленных в секционном кристаллизаторе, аналогично слиткам других переплавных процессов (ВДП, ЭШП, ЭЛП и ПДП).

Экономические преимущества разработки

Экономический эффект определяется в каждом конкретном случае, исходя из стоимости диспергируемого сплава и полученных служебных характеристик, которые в ряде случаев могут в несколько раз превышать регламентируемые значения.

Достигнутые результаты

Экспериментальная проверка процесса диспергирования ряда сплавов сложного состава показала, что он позволяет получать чешуйки толщиной 15…50 мкм и достигнутая скорость кристаллизации составляет 1•105…1•107 град/с.
Образцы постоянных магнитов изготовленные из чешуек сплава системы Nd-Fe-B по уровню коэрцитивной силы более чем в два раза превосходят показатели магнитов, полученных по традиционной технологии (14,0 кЭ против 5,7 кЭ).

Ориентировочная стоимость и сроки выполнения работ

(Обсуждается в процессе переговоров).

Для создания установки, адаптации ее и технологии под конкретные сплавы, а также подготовки коммерческого предложения, заказчику необходимо предоставить максимально точные сведения по химическому составу сплавов, которые планируется диспергировать, требования к конечному продукту и технические параметры установки (производительность, уровень автоматизации, условия эксплуатации и т.д.) .

Новости

2019.04.15 Семинар ANSYS 2019R1. Комплексный подход при оценке целостности оборудования и трубопроводов I контура АЭС с помощью связанных расчетов в ANSYS и Relap Code.
2018.04.14 Опубликована Программа международной конференции «Титан 2018. Производство и применение в Украине»
2018.01.07 Сайт перешел на безопасный HTTPS протокол.
2017.07.19 Новый раздел сайта Достижения
2017.03.03 24.01.2017 прошел семинар «Сварочные материалы», посвященный 90-летию со дня рождения академика Игоря Константиновича Походни (Подробнее)
2017.03.03 Создание совместного китайско-украинского научно-исследовательского центра «Чжунзи-Патон» в области сварочных технологий в г. Яньтай, КНР (Подробнее)
Новая страница Государственное предприятие Научно-производственный центр «Титан»
Распродажа

Распродажа сварочного оборудования

Цена ниже цены производителя!

Рекомендуем посетить обновленный сайт журнала "Сварщик"!

Получен Сертификат на аппараты серии ЕКВЗ-300 ПАТОНМЕД®!

Контакты:

Научно-технический комплекс "Институт электросварки им. Е. О. Патона" (НТК ИЭС) НАН Украины
03150 Украина, г. Киев, ул. Антоновича, 66
телефон/факс: (+38044) 2875529
E-mail: office@stc-paton.com
            proskudin@ntk.in.ua
Обучение персонала сварочного производства и сертификация продукции сварочного и родственных производств
Телефон для справок: (+38044) 456-63-30