|
47
2.17.
Специальные типы индукционных плавильных устройств
Плавка в гарнисаже
производится следующим образом. Гарнисажем
называется твердый слой, отделяющий расплав от конструктивных элемен-
тов плавильного устройства и имеющий тот же химический состав, что и
расплав. Образуется в результате спекания шихтовых материалов или кри-
сталлизацией расплава.
Гарнисажная плавка применяется для металлов
,
имеющих высокую хи-
мическую активность при высоких температурах (титан), и огнеупорных ма-
териалов, электропроводных в расплавленном состоянии
(рисунок 2.57)
.
Обеспечивает очень высокую чистоту расплава, так как расплав не соприка-
сается с инородным материалом тигля.
1
–
индуктор; 2 –
расплав; 3 –
гарнисаж;
4
–
водоохлаждаемая поверхность
Рисунок 2.57 –
Гарнисажная плавка
Существуют две
схемы
гарнисажной плавки:
1.
Ввод энергии в загрузку осуществляется
через боковую стенку (
а
).
Схема обеспечивает высокий КПД и равномерность температуры по высоте.
2.
Через поверхность ванны (
б
). Происходит перегрев металла на
поверхности ванны, низкий КПД из
-
за плохой магнитной
связи торцевого
индуктора с загрузкой.
Плавка в холодном тигле
происходит следующим образом (рису
-
нок 2.58). Индукционная плавка в холодном тигле представляет собой разно-
видность плавки, при которой энергия электромагнитного поля передается
расплаву через медный охлаждаемый тигель.
Печь с холодным тиглем представляет собой медный водоохлаждаемый
тигель, помещенный внутрь плавильного индуктора. Низкая температура
тигля предотвращает химическое взаимодействие между ним и расплавом.
Для того чтобы металлический тигель не экранировал поле индуктора от
загрузки, он выполняется не сплошным, а из отдельных водоохлаждаемых
а
б
48
секций. Такая конструкция препятствует замыканию в тигле вихревых токов,
наводимых магнитным полем индуктора.
В нижней части печи помещается охлаждаемое основание, которое слу-
жит для вытягивания закристаллизованной части слитка. Внутренняя по-
верхность тигля может покрываться тугоплавкими окислами для изоляции.
Окислами могут быть заполнены зазоры между секциями.
На поверхности холодного тигля, соприкасающейся с расплавом, обыч-
но образуется гарнисаж толщиной
в доли миллиметра, который снижает теп-
ловые потери от расплава к тиглю. Еще больше снизить тепловые потери
позволяет частичное или полное отжатие расплава от тигля электромагнит-
ным полем.
1
–
индуктор; 2 –
расплав; 3 –
тигель; 4 –
основание;
5
–
закристаллизованный расплав
Рисунок 2.58 –
Плавка в холодном тигле
Зонная плавка
происходит следующим образом (рисунок 2.59). Зонная
плавка охватывает совокупность методов, позволяющих перераспределять
растворимые добавки или примеси в кристаллических веществах.
Вертикальная зонная плавка широко применяется для очистки материа-
лов, получения монокристаллических слитков и выравнивания в слитках
концентрации нужных примесей.
Для этого метода характерно медленное перемещение узкой расплав-
ленной зоны через сравнительно длинный твердый слиток, в результате чего
достигается перераспределение примесей.
49
1
–
слиток; 2 –
индуктор; 3 –
жидкая зона
Рисунок 2.59 –
Зонная плавка
В слитке с помощью индуктора проплавляется некоторая его зона, жид-
кий металл в которой удерживается от растекания электромагнитными сила-
ми индуктора и силами поверхностного натяжения. Зона медленно переме-
щается по длине стержня. Примеси движутся вместе с расплавленной зоной
или в противоположную сторону и в результате оттесняются к одному из
концов стержня.
Способность зоны перераспределять примеси обусловлена процессами
на затвердевающей поверхности. Более легкоплавкие примеси (по сравнению
с основным материалом) отталкиваются от фронта кристаллизации, а туго-
плавкие притягиваются.
За несколько проходов удается получить слиток сверхвысокой чистоты.
Плавка во взвешенном состоянии (левитационная плавка)
происходит
следующим образом (рисунок 2.60).
1
–
индуктор; 2 –
расплав
Рисунок 2.60 –
Плавка во взвешенном состоянии (левитационная
плавка)
Широко применяется в лабораторных условиях для изготовления особо
чистых образцов металлов для физико
-
химических исследований.
При левитационной плавке жидкий металл свободно висит
в простран-
стве, удерживаемый электромагнитными силами.
50
В систему
индукторов
,
создающих переменное электромагнитное поле
,
помещают кусок металла
,
подлежащий плавлению. При достаточной интен-
сивности электромагнитного поля и определенной его конфигурации металл
плавится и остается висеть в электромагнитном поле
,
занимая область с ми-
нимальной напряженностью магнитного поля (потенциальная яма). Не зави-
симо от интенсивности электромагнитного поля и конструкции индуктора, в
нижней точке расплава электромагнитные силы отсутствуют (потенциальная
щель), где вес металла не может быть уравновешен электромагнитными си-
лами
,
и расплав не проливается только благодаря силе поверхностного натя-
жения.
Жидкий металл будет висеть, если глубина проникновения поля будет
меньшей либо равной радиусу кривизны поверхности в нижней точке объема
металла. Для взвешенной плавки применяют частоты от 66 до 440 кГц.
Do'stlaringiz bilan baham: | 
