Версия для печати

Индукционный переплав

Индукционный переплав металлов и сплавов в секционном кристаллизаторе (ИПСК)

Назначение

ИПСК применяется для выплавки сложнолегированных сплавов, их рафинирования, утилизации и рафинирования кусковых отходов металлургического производства. Он может быть использован для переплава отходов драгоценных металлов и сплавов на их основе, выращивания металлических монокристаллов.

Актуальность разработки

В процессе обычной индукционной плавки жидкий металл контактирует со стенкой огнеупорного тигля, в результате которого образуются продукты реакции взаимодействия. Они попадают в металл и загрязняют его. Интенсивная циркуляция жидкого металла в объеме ванны ускоряет этот процесс и способствует большему загрязнению металла.
Этих недостатков лишен процесс индукционного переплава металлов и сплавов в секционном кристаллизаторе (ИПСК), в котором вместо тигля из огнеупорного материала применяется медный водоохлаждаемый кристаллизатор. Он выполняет роль тигля, в котором накапливается жидкий металл, или кристаллизатора для получения слитка.

Сущность разработки

В рабочей зоне кристаллизатора, выполненного из водоохлаждаемых секций и оснащенного индуктором, расплавляют   кусковую шихту или расходуемую заготовку (рис.1). При этом в зоне действия индуктора происходит отжатие металлического расплава от стенки кристаллизатора и свободная поверхность ванны приобретает форму купола (рис.2).  Перемешивание металлической ванны в сочетании с отсутствием контакта ее с охлаждаемой стенкой кристаллизатора, является важнейшим технологическим достоинством этого процесса. Слиток большой длинны может быть получен в глуходонном кристаллизаторе или путем непрерывного наплавления и вытягивания вниз из проходного кристаллизатора.
Наплавляемый слиток во время плавки может формироваться в глуходонном кристаллизаторе или непрерывно вытягиваться из проходного кристаллизатора вниз.
Независимый источник тепла при ИПСК позволяет достаточно гибко управлять кристаллизацией слитка. Изменяя мощность на индукторе на завершающем этапе плавки, можно обеспечить полное выведение усадочной раковины в головной части слитка (рис. 3 ).

Технические преимущества разработки

Отсутствие контакта металлической ванны со стенкой кристаллизатора и интенсивное перемешивание металлической ванны обеспечивают:
  • выравнивание химического состава и температуры в объеме металлической ванны;
  • снижение тепловых потерь во время плавки;
  • увеличение открытой поверхности металлической ванны;
  • вынос на поверхность металлической ванны неметаллических включений и газовых примесей;
  • значительное ускорение массообменных процессов при обработке металлического расплава шлаками, на границе шлак-металл , что в конечном итоге способствует более глубокому рафинированию металлического расплава;
  • кристаллическое строение слитков, выплавленных методом ИПСК, аналогично слитка других переплавных процессов (ВДП, ЭШП, ЭЛП и ПДП)

Достигнутые результаты

В Институте электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины создан ряд плавильных печей для реализации в промышленности различных технологий (см. таблицу).

Технические характеристики и назначение печей ИПСК

Технический

параметр

Марка печи

ОП-117

ОП-151

ОП-146

Диаметр кристаллизатора, мм Длина выплавляемого слитка, мм Вид шихты,   Годовая производительность, т Назначение

220

800

Расходуемая заготовка

60

Переплав мерных заготовок с целью утилизации и рафинирования .

125, 150

1000

Куски  до 30 мм

 

 

50

Переплав куско-вых отходов с целью рафиниро-вания (например отходов лигатур, черновыхРЗМ, драгметаллов и пр.)

250, 300, 400

1000…2000

Куски до 70 мм

 

500

Переплав некон-диционной тита-новой губки

Весьма эффективным является применение ИПСК для рафинирования лигатуры системы  Al-V-Ti-C, которую получают алюмотермическим методом (рис.4).

Интенсивное перемешивание металлической ванны и ее развитая куполообразная открытая поверхность способствуют интенсивному испарению кальция из расплава при рафинировании черновых редкоземельных металлов, например иттрия. Этот процесс протекает в 4…6 раз быстрее по сравнению с плавкой в электродуговой гарниссажной печи, традиционно применяемой для рафинирования РЗМ.
Выплавка титановых слитков (расходуемых электродов) непосредственно из губки взамен прессования (рис.5).

Переплав отходов платины и ее сплавов (листовая обрезь , стружка, лом и пр.) позволяет снизить в них содержание таких вредных примесей как железо и свинец с 0,01% до 0,006% и с 0,012% до 0,007% соответственно.

Экономические преимущества разработки

Плавильные агрегаты для индукционного переплава в секционном кристаллизаторе просты по конструкции, надежные в работе и имеют хорошие технико-экономические показатели. Так, при переплаве отходов платины и сплавов на ее основе удельный расход электроэнергии составляет 2,5…3,0 кВт/кг.

Ориентировочная стоимость и сроки выполнения работ

(Определяется в процессе переговоров).

Для создания плавильного оборудования, адаптации существующих  технологий под конкретные материалы  и подготовки коммерческого предложения необходима разработка технического задания, в котором следует отразить следующую информацию:
  • химический состав сплавов планируемых к переплаву;
  • требования к конечному продукту;
  • размеры выплавляемых слитков;
  • требования к конструкции и условиям эксплуатации.

Новости

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