Файл: Постников Н.С. Прогрессивные методы плавки и литья алюминиевых сплавов.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 93
Скачиваний: 0
ния, снабженного контрольно-измерительной аппарату рой и пультом для наклона печи. Установки печей могут иметь варианты: на каждую печь по одному комплекту электрооборудования; на две печи один комплект и др. Второй вариант целесообразно использовать при раз ливке небольшими порциями и длительной разливке.
Применяемые для печей без железного сердечника тигли изготовляют методом литья из чугуна или набивкой из огнеупорных масс .в разъемных формах либо непос редственно внутри спирали индуктора по разъемным или расплавляемым моделям. Недостаток печей с чугунным тиглем заключается в опасности насыщения сплава желе зом. Для набивных тиглей модель обычно делается свар ной и после просушки выплавляется во время промывной плавки.
В настоящее время получили широкое распростране ние набивные тигли из высокоглиноземистой и полукис лой набивных масс. Практика эксплуатации таких тиг лей показала, что более химически стойкой по отноше нию к алюминию является набивная масса с большим со держанием глинозема (высокоглшноземистая). Необхо димо отметить также, что стойкость набивных тиглей за висит не только от состава огнеупорной футеровки, но и от соблюдения технологии их набивки (качество шабло на, плотность набивки, режим сушки и прокалки). После каждой плавки тигли необходимо осматривать и очи щать.
По частоте питающего тока индукционные |
тигель |
ные печи делятся на: 1) установки промышленной |
часто |
ты, питающиеся от сети 50 гц непосредственно или через специальные понижающие трансформаторы; 2) установ ки повышенной частоты (500—ООО гц), питающиеся от электромагнитных преобразователей частоты; 3) высо кочастотные установки, питающиеся от ламповых гене раторов. Рабочая частота индукционных тигельных пе чей зависит от емкости тигля: чем меньше емкость печи, тем выше ее рабочая частота, крупные печи, как прави ло, работают на частоте 50 гц.
В последнее время все большую популярность для плавки алюминиевых сплавов завоевывают индукцион ные тигельные печи промышленной частоты. Конструк ция таких .печей состоит из каркаса круглой или прямо угольной формы, индуктора, токо- и водоподводящих
114
Вид б
5 |
fi |
? |
? |
Рис. 40. Индукционная тигельная печь ИАТ-6М1 (М2):
1 — крышка с механизмом |
подъема; |
2 — |
у с т а н о в к а индуктора; 3 — ус |
|
тановка подшипников; |
4— |
футеровка; |
5 |
— плунжер; 6 — магннтопро- |
вод; 7 |
— к о ж у х ; 8 — рабочая площадка |
|||
115
устройств, магнитопроводов, разделенных на пакеты и равномерно распределенных по окружности индуктора и опрокидывающего механизма. На рис. 40 показан общий вид индукционной тигельной печи (ИАТ), а в табл. 40 приведены технические данные печей этого типа.
|
|
|
|
|
Технические данные печей ИАТ |
Т а б л и ц а |
40 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тип |
печи |
|
|
|
|
|
|
Параметры |
|
|
|
|
ИАТ - 0,4 ИАТ-1 |
И А Т - 2 , 5 |
ИАТ-6 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Потребляемая мощность, |
кет |
. |
. . . |
170 |
345 |
765 |
1100 |
|||||||
Мощность |
питающего |
трансформато- |
180 |
400 |
1300 |
1300 |
||||||||
Емкость, |
т |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
0,4 |
I |
2,5 |
6,0 |
|
|||
Число |
фаз |
|
|
|
|
гц |
. |
. . . |
1 |
1 |
I |
|
1 |
|
Частота |
питающего тока, |
50 |
50 |
50 |
50 |
|||||||||
Напряжение |
в |
индукторе |
(номиналь |
|
|
|
|
|
||||||
ное), s |
|
|
|
мощности: |
|
|
|
|
350 |
475 |
1000 |
1052 |
||
Коэффициент |
|
|
|
|
0,172 |
0,164 |
0,115 |
0,109 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Температура |
нагрева, °С |
|
|
|
1 |
1 |
1 |
|
1 |
|||||
|
|
|
750 |
750 |
750 |
750 |
||||||||
Время расплавления и перегрева (ори |
1,7 |
1,77 |
1,89 |
3,0 |
|
|||||||||
ентировочно), |
ч |
|
|
|
|
|
|
|||||||
Удельный |
расход электроэнергии |
на |
|
|
|
|
|
|||||||
расплавление |
и перегрев |
(ориентиро |
727 |
610 |
578 |
557 |
||||||||
вочно), |
кет-ч/т |
|
|
|
|
|
||||||||
Суточная |
производительность |
(ориен |
3,5 |
|
|
|
|
|||||||
тировочно), |
т/сутки |
|
|
|
|
9,0 |
21 |
31 |
||||||
Мощность |
|
подогрева — поддержание |
|
|
|
|
|
|||||||
расплавленного металла в жидком со |
40 |
70 |
120 |
147 |
||||||||||
стоянии |
(ориентировочно), |
кет |
. |
, . |
||||||||||
Напряжение |
на |
индукторе при подо |
170 |
216 |
400 |
400 |
||||||||
греве, |
в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Расход воды на охлаждение индукто |
|
|
|
|
|
|||||||||
ра (ориентировочно), м3/г |
|
|
|
|
3 |
8,6 |
12 |
17 |
||||||
Перепад давления воды в ветви ин |
|
|
1,3 |
|
|
|||||||||
дуктора, |
ат |
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
|
2 |
|||
Вес металлоконструкций |
электропечи, |
4,2 |
10,2 |
19,4 |
21,6 |
|
||||||||
т |
|
|
электропечи |
с расплавлен- |
|
|||||||||
Общий вес |
6,2 |
14,0 |
24,5 |
39,6 |
- |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
'Бессердечниковые индукционные печи промышлен ной частоты являются наиболее прогрессивными и эконо мичными по сравнению с печами с железным сердечни ком и превосходят их по скорости нагрева, универсаль
н о
ности использования и возможности ведения прерывного процесса.
Характерная особенность работы этих печей по срав
нению с высокочастотными |
заключается в интенсивном |
движении жидкого металла |
в тигле, K O T O j C £ _ j B £ ^ H 4 H B a - |
ется по мере уменьшения частоты тока/Удельного^элект-
росопр отй ВЛСБТТЯ7~Пжэтаостіт-м-етнлтгатНіТТ^^ |
в а- |
нии улучшается теплопередача и плавление |
протекает |
быстрее, но вследствие возникновения оксиальных и ра диальных сил в слое металла, в котором плотность тока
достигает желаемой |
величины, происходит__замешивание |
||
в металл —окисной |
плены,__увеличивается угар |
и износ |
|
тигля. |
" |
• |
-• |
С целью улучшения качества сплава, приготовленно |
|||
го в печах ИАТ, были исследованы различные |
электри |
||
ческие режимы приготовления сплавов АЛ9 и АЛ4, ме тод отстоя в печи и миксере, а также опробованы мето ды рафинирования1 . Приготовление сплава в печи ИАТ-2,5 осуществляли по следующей схеме: плавка с использованием переходной жидкой ванны массой 500 кг,
перелив ГОТОВОГО сплава |
по желобу в электрический |
||
миксер |
емкостью 2000 кг, |
а затем в |
раздаточный ти |
гель. |
На всех этапах приготовления |
и рафинирования |
|
сплава отбирали технологические пробы на содержание неметаллических включений (газообразных и твердых) и отливали детали в металлические формы; детали про ходили пневмоконтроль на герметичность и выбороч ный технологический контроль. Содержание газа опре деляли методом Дарделла-Гудченко, окисные включечения — по технологической пробе В. И. Добаткина.
Были исследованы три режима нагрева. Зависимость продолжительности нагрева от электрического режима и результаты контроля деталей на герметичность приве дены в табл. 41.
Из приведенных даных следует, что при нагреве по •первому режиму, сопровождающемуся сильным бурле нием расплава, брак деталей по течи и шлаку был на ибольшим. При нагреве по второму режиму бурление меньше, брак несколько снизился. При нагреве по треть ему режиму бурление расплава практически отсутствует и брак по течи и шлаковым включениям резко снизился;
* Работа проведена М. Б. Альтманом и Т. И. Смирновой.
117
газосодержание |
при |
этом |
упало с 0,287 си3 /Ю0 г до |
|||||||||
0,260 |
смЧШг. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таким образом, оптимальным режимом плавки, судя |
||||||||||||
•по повышению чистоты |
сплава |
и |
снижению |
брака |
де |
|||||||
талей, |
является |
третий |
(7-я ступень |
напряжения), |
одт |
|||||||
нако |
производительность |
печи |
|
при |
этом |
|
падает |
до |
||||
0,35 т/ч. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
41 |
|
Производительность печи ИАТ и брак деталей в зависимости |
|
|
||||||||||
|
от электрического режима работы печи |
|
|
|
|
|||||||
Номер |
|
|
|
|
|
|
|
|
Произво |
Брак |
||
|
Режим |
|
|
|
Время |
плапкн |
дитель по |
течн |
||||
режима |
|
|
|
|
|
ность |
и шла |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
печи, т/ч |
к у . % |
||
|
Расплавление |
на 4-й ступени |
2 ч 25 мин |
|
0,71 |
9,1 |
||||||
|
(834 в) до 74СРС, выдержка на |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
9-й ступени (920 в) 20 мин |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Расплавление |
на 4-й ступени до |
2 ч 55 мин |
|
0,6 |
7,2 |
||||||
620°С, перегрев до 740°С на 6-й |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
ступени (661 в), |
|
выдержка |
|
|
|
|
|
|
|
||
20 мин на 9-й ступени |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Расплавление |
и перегрев сплава |
5 |
ч 20 мин |
|
0,35 |
1,5 |
||||||
до 740С С на 7-й ступени (508 в) |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
При исследовании |
влияния |
выстаивания |
сплава |
в |
||||||||
печи и миксере |
расплавление |
и |
перегрев |
|
сплава до |
|||||||
740°С производили по первому режиму. Выстаивание в
печи в течение 1—6 |
ч осуществляли |
при |
работе ее на |
|
9-ой ступени напряжения. |
Исследование |
технологичес |
||
ких проб показало, |
что осаждение |
окислов при этом не |
||
происходит — пробы, |
отлитые после |
выстаивания в те |
||
чение 1—6 ч, содержали |
большое количество окислов. |
|||
Сплав в миксере |
выстаивали в течение 3 ч. Анализ |
|||
показал, что пробы, взятые из верхнего слоя и донного
остатка по 100 кг, содержат |
большое количество |
окис- |
|
ных включений: структура |
излома |
грубая, слоистая. |
|
Пробы, взятые из середины |
расплава, |
содержат |
незна |
чительное количество окисных включений. Таким |
обра |
||
зом, выстаивание сплава в миксере в течение 3 ч приво дит к осаждению окислов на дно ванны, а некоторое количество их задерживается в поверхностном слое. При таком методе улучшения качества сплава первую и
118
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
42 |
||||
Технология |
плавки |
и рафинирования |
алюминиевых |
сплавов |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
в печах ИАТ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Р а ф и н и р у ю щ е е |
средство |
Технология |
плавки и |
рафинирования |
|||||||||||||||
Аргон |
|
|
|
|
Расплавление сплава по режиму 1; |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
продувка |
|
аргоном |
в печи |
12 |
|
мин |
|||||||
|
|
|
|
|
|
при |
0,1—0,2 |
ат через |
Т-образную |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
трубку |
с |
отверстиями; |
температура |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
сплава |
740°С, |
|
|
выстаивание |
после |
||||||||
|
|
|
|
|
|
продувки |
10 |
мин |
|
|
|
|
|
|
|
||||
Стеклоткань |
|
|
|
Расплавление |
сплава |
по |
режиму 1, |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
фильтрация |
при |
переливе |
из |
миксе |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
ра в |
тигель через стеклоткань |
мар |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
ки ССФ2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Магнезитовая |
крошка |
|
Расплавление |
сплава |
по |
режиму |
1; |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
фильтрация |
при |
|
переливе |
из |
мнксе- |
||||||||
|
|
|
|
|
|
ра в |
тигель |
|
через |
магнезитовую |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
крошку, помещенную в воронку; вы |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
сота фильтрующего слоя 100 мм |
|
|
|||||||||||
Кусковой |
флюс |
состава: |
Расплавление |
сплава |
по |
режиму |
1; |
||||||||||||
50% |
CaF; 50% NaF |
|
фильтрация |
при |
|
переливе |
из |
миксе |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
ра в тигель через кусковой фильтр, |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
помещенный |
в |
|
воронку; |
|
высота |
||||||||
|
|
|
|
|
|
фильтрующего слоя 100 мм |
|
|
|
|
|||||||||
Жидкий |
флюс |
состава: |
Расплавленный |
|
флюс |
в |
количестве |
||||||||||||
47,5% |
NaCl; |
47,5% |
KCl; |
2,0% |
от |
массы |
металла |
заливали |
на |
||||||||||
5,0% |
Na3 ALF6 |
|
|
|
дно раздаточного тигля, затем в ти |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
гель |
из |
миксера |
|
сливали |
100 |
|
кг |
||||||
|
|
|
|
|
|
сплава; |
через |
10 |
мин |
с |
зеркала |
|
ме |
||||||
|
|
|
|
|
|
талла |
снимали флюс. |
|
|
|
|
|
|
||||||
Жидкий |
флюс |
состава: |
Расплавленный |
|
|
флюс в количестве |
|||||||||||||
23% Na3 AlF6 ; |
|
47% |
KCl, |
2,5% |
от |
|
массы |
металла |
|
заливали |
|||||||||
30% |
NaCl |
|
|
|
|
на дно |
миксера, |
затем |
сливали |
из |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
печи |
готовый сплав, |
выстаивали |
|
его |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
10 мин; затем снимали флюс с зер |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
кала |
металла. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Порошкообразный |
флюс со |
Порошкообразный |
флюс |
в |
количест |
||||||||||||||
става: 23% |
Na3 AlF6 ; |
47% |
ве 2,0% |
от |
массы |
металла |
засыпали |
||||||||||||
KCl; |
30% |
NaCl |
|
|
на зеркало сплава, находящегося в |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
тигле |
печи, |
включали |
печь |
на |
5-ю |
||||||||
|
|
|
|
|
|
ступень |
напряжения и |
перемешива |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
ли сплав 5 мин, затем |
отстаивали |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
его |
10 |
мин, |
после |
чего |
снимали |
||||||||
Жидкий |
флюс |
состава: |
шлак. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Жидкий флюс в количестве 2,0% от |
|||||||||||||||||||
23% |
NaaAlFe; |
47% |
KCl, |
массы |
металла |
|
заливали |
на |
зерка |
||||||||||
30% NaCl |
|
|
|
|
ло сплава, |
находящегося |
в |
тигле |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
печи, |
включали |
|
печь |
на |
|
5-ю |
|
сту |
|||||
|
|
|
|
|
|
пень |
напряжения, |
затем |
отстаивали |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
оплав 10 мин, после чего снимали шлак |
|||||||||||||
119
