Плавка алюминия в индукционных печах

Содержание

Индукционная печь для плавки алюминия — ООО

Плавка алюминия в индукционных печах

Для плавки алюминия в крупносерийном производстве используют индукционные тигельные печи промышленной частоты. Также применяются среднечастотные печи для плавки алюминиевых сплавов. Индукционная печь для плавки алюминия представляет собой практически аналог устройств, используемых для плавления чугуна и стали. Современное производство требует от металлических изделий высокого качества, и при этом без сильного повышения цены. Именно таких результатов можно достичь при помощи нашего оборудования для плавки алюминия.

По вопросам приобретения оборудования и обращайтесь в отдел маркетинга ООО «Термолит»

Тел./Ф.: (0619) 42-40-12; 42-02-19; 42-03-14

Моб.: (095)040-75-17; (098)63-502-63;

E-mail:  info@termolit.ua;

Индукционная печь состоит собственно из плавильной установки и вспомогательного оборудования. Установка – это опорный каркас из двух стоек с гидравлическими плунжерами, а также узловая составляющая индуктора. Установочный механизм изготовлен из листовой нержавеющей стали. Катушка индуктора выполнена из медной трубы, которая охлаждается холодной водой.

Через последовательно соединенные гибкие кабели к индутору подключается электричество и вода. Наклон установки 95 градусов обеспечивается гидравлическими плунжерами. Питание оборудования происходит от частотного преобразователя тиристорного типа, благодаря которому трехфазный ток преобразуется в однофазный.

На передней панели ТПЧ расположены индукторы, которые отображают работу преобразователя.

Частота регулируется автоматически на протяжении всей плавки. Система контроля протока и температуры процесса охлаждения печи, установлена на сливном коллекторе.

Индукционные плавильные печи в работе

Индукционная плавильная печь ООО Термолит, в работе

Плавка бронзы на печи ИТПЭ-0.06

Плавка латуни на печи ИТПЭ-0.06

Плавка стали на печи ИТПЭ-0.65

Индукционная плавильная печь ООО Термолит, в работе

Плавка алюминия ИТПЭ 0,1/0,01

Преимущества индукционной печи

Для открытия своего дела или расширения уже существующего производства, печь для плавки алюминия купить будет отличным решением. Это современное оборудование обладает большим количеством преимуществ, благодаря которым оно активно используется как на огромных металлургических заводах, так и в небольших литейных цехах.

Индукционное оборудование для плавки алюминия имеет ряд таких преимуществ:

  • высокая мощность плавки;
  • тепловая энергия очень быстро выделяется;
  • высокий КПД и производительность;
  • возможность достигать любую температуру, необходимую для плавки;
  • использование качественных и экологически чистых материалов;
  • высокий уровень пожарной безопасности (корпус печи надежно защищен);
  • безопасность эксплуатации;
  • загрязнение воздуха минимальное;
  • применение надежных комплектующих.
  • простота в использовании и обслуживании.

Такое оборудование для литья алюминия является одним из самых востребованных в металлургии. Тигельные печи имеют много вариантов: различаются по размерам тиглей, по температурному диапазону, конструкции, а также организации плавильного процесса.

Промышленное индукционное оборудование от ООО «Термолит»

Предприятие «Термолит» на сегодняшний день является лидером как на отечественном, так и на зарубежном рынке индукционного оборудования. Высокая квалификация и опыт сотрудников, а также новейшее оборудование гарантируют самое высокое качество производимой продукции. Комплексное техническое оснащение позволяет выполнять самые сложные заказы клиентов.

Структура условного обозначения ИТПЭ — ХХ/ХХХ ТГ Пример- ИТПЭ-0,4/0,35 ТГ1

И — метод нагрева- индукционный 0,4 — номинальная емкость тигля, т
T — конструктивный признак- тигельная 0,35 — мощность преобразователя, МВт
П — плавильная Т — тиристорный преобразователь частоты
Э -электропечь Г — гидравлический наклон
1 — один плавильный агрегат

Структура условного обозначения ИТПЭ — ХХ/ХХХ ТрМ Пример- ИТПЭ-0,03/0,05 ТрМ1

И — метод нагрева- индукционный 0,03 — номинальная емкость тигля, т
T — конструктивный признак- тигельная 0,05 — мощность генератора, МВт
П — плавильная Тр — транзисторный генератор
Э -электропечь М — механический наклон
1 — один плавильный агрегат

В комплект поставки ИТПЭ — ХХ/ХХ ТГ* входит:

Наименование С одним тиглем С двумя тиглями
1 Плавильный агрегат ИТПЭ* 1 2
2 Тиристорный преобразователь частоты ТПЧ 1 1
3 Батарея конденсаторная ИТПЭ 1 1
4 Кабель водоохлаждаемый ИТПЭ 2 4
5 Пульт управления и сигнализации ШУС с гидростанцией 1 1
6 Шкаф теплообменный ИМ 1 1
7 Комплект трубошин ИТПЭ 1 2
8 ЗиП к ТПЧ 1 1
9 Комплект монтажных принадлежностей 1 1
10 Комплект эксплуатационной документации 1 1

* возможна комплектация двумя и тремя плавильными агрегатами

В комплект поставки ИТПЭ — ХХ/ХХ ТрМ* входит:

Наименование С одним тиглем С двумя тиглями
1 Плавильный агрегат ИТПЭ* 1 2
2 Транзисторный генератор ВТГ 1 1
3 Кабель водоохлаждаемый ИТПЭ 2 4
4 Комплект монтажных принадлежностей 1 1
5 Комплект эксплуатационной документации 1 1

Технические характеристики

Тип печи Емкость в тоннах Мощность питающего преобразователя, кВт Скорость расплавления и перегрева металла, т/ч Напряжение питающей сети, В Расход воды на охлаждение (общий), куб. м/ч Удельный расход эл. энергии, квт.ч/т Тип источника питания
1 ИТПЭ-0,005/0,01 ТрМ* 0,005 10 0,01 380 1,3 540 ВТГ-5-22
2 ИТПЭ-0,01/0,02 ТрМ* 0,01 20 0,02 380 1,5 540 ВТГ-20-22
3 ИТПЭ-0,03/0,05 ТрМ* 0,03 50 0,04 380 3,5 540 ВТГ-50-2,4/8,0/10,0
4 ИТПЭ-0,03/0,1 ТрМ* 0,03 100 0,06 380 3,8 540 ВТГ-100-2,4/4,0
5 ИТПЭ-0,06/0,05 ТрМ* 0,06 50 0,07 380 3,3 550 ВТГ-50-6,0
6 ИТПЭ-0,06/0,1 ТрМ* 0,06 100 0,11 380 4,5 530 ВТГ-100-2,4
7 ИТПЭ-0,1/0,1 ТрМ* 0,10 100 0,16 380 5,0 540 ВТГ-100-8,0
8 ИТПЭ-0,1/0,1 ТГ* 0,10 100 0,16 380 6,0 540 ТПЧ-100-2,4
9 ИТПЭ-0,16/0,16 ТГ* 0,16 160 0,23 380 8,5 550 ТПЧ-160-2,4
10 ИТПЭ-0,16/0,25 ТГ* 0,16 160 0,36 380 8,7 530 ТПЧ-250-2,4
11 ИТПЭ-0,25/0,25 ТГ* 0,25 250 0,38 380 8,9 550 ТПЧ-250-1,0
12 ИТПЭ-0,25/0,35 ТГ* 0,25 350 0,4 380 9,0 530 ТПЧ-350-1,0
13 ИТПЭ-0,4/0,35 ТГ* 0,40 350 0,58 380 9,8 540 ТПЧ-350-1,0
14 ИТПЭ-0,4/0,4 ТГ* 0,40 400 0,61 380 9,8 530 ТПЧ-400-1,0
15 ИТПЭ-0,4/0,5 ТГ* 0,40 500 0,76 380 10,0 520 ТПЧ-500-1,0
16 ИТПЭ-0,5/0,4 ТГ* 0,50 400 0,58 380 10,3 550 ТПЧ-400-1,0
17 ИТПЭ-0,5/0,5 ТГ* 0,50 500 0,60 380 10,5 530 ТПЧ-500-1,0
18 ИТПЭ-0,65/0,5 ТГ* 0,65 500 0,65 380 11,5 550 ТПЧ-500-1,0
19 ИТПЭ-0,8/0,65 ТГ* 0,8 650 1,0 380 18,0 560 ТПЧ-650-1,0
20 ИТПЭ-1,0/0,8 ТГ* 1,00 800 1,3 6000/10000 21,2 570 ТПЧ-800-1,0
21 ИТПЭ-1,5/1,2 ТГ* 1,50 1200 1,3 6000/10000 24,0 570 ТПЧ-1200-1,0
22 ИТПЭ-2,5/1,6 ТГ* 2,5 1600 2,3 6000/10000 27,2 570 ТПЧ-1600-0,5
23 ИТПЭ-3,0/1,6 ТГ* 3,0 1600 2,8 6000/10000 32,0 590 ТПЧ-1600-0,5
24 ИТПЭ-5,0/3,2 ТГ* 5,0 3200 5,2 6000/10000 41,0 590 ТПЧ-3200-0,25

Почему индукционную печь для плавки алюминия купить лучше в ООО «Термолит»?

  1. Во-первых, это всегда высокое качество выпускаемого оборудования, которое с каждым годом усовершенствуется.
  2. Во-вторых, стоимость оборудования. Благодаря тому, что вы покупаете непосредственно у производителя, без посредников, поэтому на индукционную печь для плавки алюминия цена вас устроит.

  3. В-третьих, минимальные сроки поставки, даже самого сложного и нестандартного оборудования.

Главный принцип ООО «Термолит» – это индивидуальный подход к заказчику, а также высокий уровень сервисного обслуживания. Независимо от того, где находится заказчик, мы обеспечим гарантийное и постгарантийное обслуживание.

Сроки поставок и ввода индукционных печей в эксплуатацию максимально короткие.

Оборудование для литья алюминия нашего производства обладает лучшими техническими характеристиками, эффективно в работе, и соответствует международным стандартам качества.

  • Узнать больше
  • Узнать больше

Источник: https://termolit.com/induktsionnaya-pech-dlya-plavki-alyuminiya/

Перемешивание металла в тигельных индукционных печах | Агентство Литьё++

Плавка алюминия в индукционных печах

Индукционные тигельные печи длительное время пользовались популярностью на чугунолитейных и цветнолитейных заводах, а в последнее время начали получать признание на сталелитейных заводах. По сравнению с печами, работающими на топливе, и электродуговыми печами, индукционные тигельные печи обеспечивают более мощное перемешивание жидкого металла и более однородную температуру металла, более низкое загрязнение окружающей среды и более низкий уровень шума, более низкие затраты на футеровочные материалы и выполнение футеровочных работ.

Поскольку физика электромагнитного поля сложна, индукционные печи все еще часто неправильно понимают. Хотя точный количественный анализ магнитогидродинамических моделей, которые определяют поток металла в индукционных печах утомителен, качественное объяснение может быть представлено довольно четко.

Перемешивание металла в индукционной тигельной печи было мало изучено, до проведения Inductotherm в середине 1970-х годов исследований, которые позволили сформировать науку о силах перемешивания. До этого времени считалось, что индуктивное перемешивание в индукционной печи линейно связано с высотой мениска в печи. Эта линейная зависимость представлена на рис. 1.

Рис. 1: Высота мениска расплавленного металла

Высота мениска прямо пропорциональна мощности и ​​обратно пропорциональна квадратному корню из значения частоты. Однако в реальных процессах плавления стало очевидно, что этот упрощенный подход не является точной мерой перемешивания. Печи, содержащие одинаковое количество одного и того же металла, но работающие на разных частотах, не перемешивались одинаково, даже если высота мениска была одинаковой.

Читайте также  Пайка алюминия в домашних условиях

Ток, текущий в поверхностном слое расплава, проникает на глубину, определяемую частотой тока, протекающего в индукционной катушке, и типом металла. Этот поверхностный слой называется «глубиной проникновения» и описывается формулой, представленной на рис. 2.

Рис. 2: Распределение тока и глубина проникновения в индукционную тигельную печь

Было обнаружено, что высота мениска обусловлена взаимодействием магнитного поля от индукционной катушки и тока, протекающего в расплавленном металле. Эта сила равна векторному произведению плотности магнитного потока и плотности тока расплава (JxB) и приложена к окружности расплава.

Эта сила, действующая на окружность расплава, сжимает жидкость, в результате чего часть жидкости отрывается от стенки и поднимается вверх (см. рис. 3). Поскольку J и B пропорциональны току, протекающему через катушку, высота мениска пропорциональна в квадрате току, протекающему через катушку.

Рис. 3: Взаимодействие электромагнитных и ферростатических сил в индукционной печи

Так как kW = I²R, где R — сопротивление катушки и расплава, то высота мениска пропорциональна мощности, приложенной к печи, и обратно пропорциональна сопротивлению катушки печи и расплава. Высота мениска (MH) представляет потенциальную энергию расплава так же, как высота воды в резервуаре (WH) представляет потенциальную энергию / давление воды в этом резервуаре (см. рис. 4).

Рис. 4: Высота мениска

В печи поток металла ускоряется только тогда, когда в расплаве течет ток. Таким образом, ускоренный поток возникает только в области, определяемой как глубина проникновения тока. Эта глубина проникновения приравнивается к размеру трубы, соединенной с резервуаром. Большая глубина проникновения тока будет большой трубой, а очень малая глубина проникновения тока будет очень маленькой трубой (см. рис. 5).

Рис. 5: Влияние частоты на глубину проникновения

Очевидно, что для той же высоты мениска (или водяного столба в резервуаре определенной высоты), чем больше глубина проникновения тока (чем больше диаметр трубы), тем больше будет перемешивание (более мощный поток воды).

Когда вы проведете математические расчеты этого процесса, вы обнаруживаете, что перемешивание не линейно пропорционально высоте мениска, а гораздо больше зависит от самой частоты тока. Формула на рис. 6 позволяет рассчитать интенсивность перемешивания в данной системе, используя следующие параметры: мощность, частота, размеры печи и характеристики расплавляемого сплава.

Рис. 6: Индекс перемешивания

Рис. 7 наглядно иллюстрирует доминирование частоты тока над другими параметрами влияющими на интенсивность перемешивания расплава в индукционной тигельной печи.

Рис. 7: Эффект увеличения частоты

Примеры перемешивания

Плавка чугуна

Чугунолитейные заводы обычно нуждаются в среднем уровне перемешивания расплава, чтобы правильно растворить добавки и получить гомогенный сплав. Один чугунолитейный завод производящий высокопрочный чугун с шаровидным графитом достиг желаемого уровня перемешивания с помощью индукционного плавильного агрегата мощностью 9000 кВт, работающего на печи вместимостью 12,5 т. Эта система работала при 210 Гц со средним индексом перемешивания 42,3.

Более крупный литейный завод, производящий серый чугун, использует свою индукционную плавильную систему мощностью 20 500 кВт при частоте 180 Гц для достижения умеренного показателя перемешивания 47,9.

Плавка алюминия

Плавка алюминия требует более высокого уровня перемешивания для плавления стружки и легких материалов. Один производитель алюминиевых сплавов достиг требуемой интенсивности перемешивания с помощью индукционного источника питания мощностью 300 кВт, работающего на печи емкостью 0,8 т. Работая при 60 Гц, он давал очень сильный индекс перемешивания — 117,27.

Другой производитель алюминиевых сплавов, плавивший алюминиевый лом, эксплуатировал свою 1500-киловаттную 7-ми тонную систему плавления алюминия на частоте 60 Гц, чтобы достичь индекса интенсивного перемешивания 75,7.

Плавка стали

Сталелитейные заводы обычно выплавляют свои сплавы при высоких температурах и используют низкий уровень перемешивания, чтобы максимально продлить срок службы футеровки. К примеру, сталелитейный абразивный завод работал с индукционным источником питания мощностью 1500 кВт и индукционной печью вместимостью 2,2 т на частоте 590 Гц для достижения показателя легкого перемешивания — 22,6.

На литейном заводе по выплавке стали, на котором плавили различные стальные сплавы, работала система индукционной плавки мощностью 175 кВт, обслуживая печь вместимостью 75 кг, на частоте 2800 Гц для достижения показателя легкого перемешивания — 25,7.

Индукционная печь с принудительным перемешиванием металла

Перемешивание расплавленного металла в индукционной печи может быть достаточным для большинства металлургических практик. Однако в некоторых случаях различные схемы перемешивания, в дополнение к обычному перемешиванию с «двойным пончиком», могут способствовать процессам плавления, рафинирования или легирования в индукционных печах. Это усиленное перемешивание может быть выполнено с помощью частотно-модулированного перемешивания или многофазного перемешивания с бегущей волной, описанного ниже.

Частотно-модулированное перемешивание

При частотно-модулированном перемешивании мощность и частота в индукционной печи изменяются (варьируются) с низкочастотными интервалами. Изменение тока и частоты изменяет мениск, перемещая его вверх и вниз.

Движение мениска посылает волны давления в ванну расплава, которая, отражаясь от дна печи, распространяется обратно на поверхность печи. При правильном выборе частоты модуляции в расплавленной ванне могут образовываться стоячие волны. Эти волны вызывают значительное перемещение металла вверх и вниз внутри печи.

В сочетании с естественным круговым движением металла этот тип улучшенного перемешивания обеспечивает отличное перемешивание расплавленной ванны.

Перемешивание бегущей электромагнитной волной

Рис. 8: Однонаправленное перемешивание в двухфазной индукционной печи

Бегущие магнитные волны всегда требуют реализации нескольких катушек и фазового сдвига между токами, протекающими в каждой катушке. Подобно асинхронному двигателю, многофазная печь заставляет металл двигаться в одном направлении вдоль стенки корпуса печи , создавая однонаправленное перемешивание. Изменение последовательности фаз изменяет направление потока расплавленного металла.

Однонаправленное перемешивание осуществляется путем подачи двухфазного тока, сдвинутого на 90° для каждой катушки (см. рис. 8). Также возможен трехфазный ток, смещенный на 120 ° или четырехфазный ток.

Ниже приведены практические электрические схемы для возбуждения однонаправленного перемешивания бегущей волны:

1. Один плавильный и один трехфазный источник перемешивания могут быть подключены к одной трехсекционной катушке, как показано на рис. 9. Эта схема использует один среднечастотный инвертор для нагрева / плавления и трехфазный линейный преобразователь частоты для перемешивания.

Рис. 9: Один источник питания с трехсекционной катушкой подключен к главному преобразователю частоты с помощью механических переключателей

2. Трехфазный инвертор, подключенный к трехсекционной катушке, показан на рис. 10. Выходы инвертора могут работать с управлением в однофазном режиме для плавления или в трехфазном режиме для перемешивания. В режиме плавления ток во всех катушках имеет одинаковую фазу. В режиме перемешивания ток в катушках B и C смещается на 120° и 240° соответственно. Эта схема является более надежной, чем другие, потому что она не требует больших переключателей тока для переключения с расплава на однонаправленное перемешивание или наоборот.

Рис. 10: Система Uni-Stir с тремя независимыми инверторами

3. Двухфазный инвертор, показанный на рис. 11, с фазовым сдвигом от 0 до 90° также может производить однонаправленное перемешивание. Хотя интенсивность перемешивания на 25% меньше, чем трехфазное однонаправленное перемешивание, этого достаточно для создания непрерывного однонаправленного потока. Направление потока может быть изменено, когда фаза второго инвертора изменяется от + 90° до -90°.

Рис. 11: Система Uni-Stir с двумя независимыми инверторами

Технология моделирования

Современные компьютерные технологии позволяют моделировать распределение электромагнитных полей и магнитогидродинамических процессов в индукционных печах. Результаты этого моделирования показывают закономерность движения металла.

На рис. 12 показано типичное компьютерное моделирование перемешивания металла в стандартной индукционной плавильной печи. На рис. 13 показано движение металла в той же печи с двухфазным инвертором, вызывающим однонаправленное перемешивание.

Рис. 12: Схема движения металла в плавильной печи

Рис. 13: Схема движения металла в двухфазной перемешивающей печи

Для многих применений может быть достаточно однофазной индукционной печи с естественным перемешиванием. В таких применениях, как вакуумная очистка, специальное легирование, позднее добавление или трудно расплавляемый лом, могут потребоваться улучшенные методы перемешивания. Двух- или трехфазные инверторы предпочтительны для однонаправленного перемешивания, потому что они не требуют переключателей печи с высоким уровнем обслуживания. Трехфазные инверторы могут использоваться в случаях, когда требуется более интенсивное перемешивание.

Рис. 14: Поверхность ванны расплава при обратном однонаправленном перемешивании

На рис. 14 показана поверхность расплава цинка в индукционной плавильной печи, работающей в режиме двухфазного обратного перемешивания. На ней четко видны нити металла, поднимающиеся по стенкам тигля и спускающиеся по центру ванны, образуя воронку. Когда в расплавленную ванну добавляют металлическую стружку из легкого материала, такого как алюминий, она быстро затягивается в ванну и растворяется.

Применение однонаправленного перемешивания позволяет получать сплавы более высокого качества, с более жесткими допусками по химическому составу. Детали, изготовленные из таких качественных сплавов, могут быть меньше и легче при соблюдении необходимых требований к прочности и физическим характеристикам.

Читайте также  Как покрасить алюминий в черный цвет?

Современные технологии предлагают ряд интересных возможностей и решений. Индукционные плавильные / перемешивающие установки должны быть тщательно подобраны для обеспечения наилучшей производительности для конкретных условий клиентов. Назначение процесса и материал сплава определяют размер печи, тип, оптимальную частоту и мощность.

Автор

Satyen N. Prabhu (Сатьен Н. Прабху) — президент и генеральный директор Inductotherm Corp.

Перевод

Олег Виноградов — технический директор Агентства Литье++, г. Киев

Inductotherm Corp. разрабатывает и производит самые современные системы индукционной плавки, нагрева, выдержки и разливки практически для всех видов обработки металлов и материалов.

К ним относятся оборудование для серого и ковкого чугуна, стали, меди и сплавов на основе меди, алюминия, цинка, химически активных металлов, драгоценных металлов, кремния и графита, а также множество других специальных применений.

Как ведущий мировой производитель систем индукционной плавки металлов, на сегодняшний день Inductotherm построила более 36500 систем плавки и нагрева для производителей металла и металлообработки по всему миру.

Источник: www.foundrymag.com

Источник: https://on-v.com.ua/novosti/texnologii-i-nauka/peremeshivanie-metalla-v-tigelnyx-indukcionnyx-pechax/

Pereosnastka.ru

Плавка алюминия в индукционных печах

Плавка и разливка алюминиевых сплавов

Категория:

Литейное производство

Плавка и разливка алюминиевых сплавов

Для плавки алюминиевых сплавов используют тигельные печи, обогреваемые различными видами топлива, стационарные пламенные и электрические — сопротивления и индукционные.

1. Шихтовые материалы

В качестве исходных шихтовых материалов применяют первичные и вторичные металлы и сплавы, оборотные сплавы и лигатуры.

Первичный алюминий поставляется по ГОСТ 11069—74 в виде чушек массой 5, 15 и 1000 кг. Для производства алюминиевых сплавов обычно используют алюминий марок А5, А6 и АО, а для изготовления отливок высокоответственного назначения — алюминий особой и высокой чистоты.

Вторичные алюминиевые сплавы получают переплавкой и рафинированием лома и отходов. Они поставляются в виде чушек различных марок по ГОСТ 1583—73.

Свежие металлы. В состав алюминиевых сплавов входят цинк, магний, кремний, марганец, медь, бериллий, никель, железо, титан и другие элементы. Для алюминиевых сплавов обычно применяют цинк марок Ц1 и Ц2. Магний поставляется по ГОСТ 804—72 в чушках массой 8,0±1 кг.

Ввиду большой склонности его к коррозии поверхность чушек подвергается антикоррозионной обработке. Кремний вводят в алюминиевые сплавы в виде чушкового силумина (сплав кремния с алюминием), поставляемого по ГОСТ 1521—76, а марганец —в виде лигатуры алюминий — марганец, содержащей около 10% марганца.

Для приготовления лигатур используют марганец марок Mp1, Мр2 и Мр3.

Качество отливок в большой степени зависит от тщательности подготовки шихтовых материалов к плавке и способов их хранения. Они должны храниться в сухих крытых помещениях раздельно по маркам сплавов. Оборотный сплав должен очищаться от песка в очистных барабанах.

Лигатуры. При плавке алюминиевых сплавов, как правило, применяют двойные лигатуры — сплавы из двух компонентов. Введение лигатур обеспечивает получение сплава с точным содержанием элементов, что особенно важно для сплавов, содержащих магний, так как даже малые добавки его сказываются на свойствах сплавов.

2. Расчет шихты

Шихта для приготовления алюминиевых сплавов может состоять из чушкового алюминия, силумина, оборотного металла, лигатур и чистых металлов.

Рассмотрим пример расчета шихты для сплава АЛ5 при плавке в тигельной печи. Средний химический состав этого сплава: 5% кремния, 0,4% магния, 1,25% меди, остальное — алюминий. Допустимое содержание железа при заливке в металлические формы не должно превышать 1%. Расчет ведем на 100 кг сплава. Угар принимаем в следующих размерах, в %: кремния—1, магния — 3, меди — 1, алюминия — 1.

Для доведения до необходимого количества содержания кремния применяем чушковый силумин (с Si=13%), а магния и меди— алюминиево-магнневую и алюминиево-медную лигатуры.

3. Флюсы, рафинирующие и модифицирующие материалы

Для получения высококачественных сплавов осуществляют плавку под флюсом, рафинирование сплава для удаления неметаллических включений, а также модифицирование для получения мелкой структуры и повышения механических свойств.

Для рафинирования и модифицирования алюминиевых сплавов часто применяют универсальные флюсы, состоящие из смеси солей и криолита. Универсальные флюсы используются как в жидком, так и в порошкообразном состоянии.

4. Плавка в тигельных печах

Плавку алюминиевых сплавов в небольших объемах осуществляют в тигельных печах, работающих на нефти и газе..

Печь состоит из стального кожуха с футеровкой и вставленного в него сверху чугунного тигля. Последний своим широким фланцем крепится к стальному кольцу, перекрывающему шахту сверху, что обеспечивает полную изоляцию расплавленного металла от печных газов. Печь установлена на сварной или литой раме. Поворот ее осуществляется штурвалом. Для увеличения срока службы тиглей и уменьшения насыщения сплавов железом внутреннюю поверхность их рекомендуется окрашивать краской, состоящей из 60% кварцевого песка, 30% огнеупорной глины и 10% жидкого стекла.

Рис. 1. Поворотная тигельная печь.

5. Плавка в электрических печах

Плавку алюминиевых сплавов производят в электрических печах сопротивления, тигельных и отражательных печах, а также в индукционных.

Плавка в электрических отражательных печах. На предприятиях, где алюминиевые сплавы выплавляются в больших объемах, применяют электрические печи САН (печи сопротивления для алюминиевых сплавов, наклоняющиеся) и камерные стационарные.

Печь САН (рис. 2) имеет удлиненный металлический корпус, установленный на катках и укрепленный на фундаменте. Корпус изнутри выложен кирпичом. В торцах печи расположены две форкамеры, а в середине — центральная ванна. Свод печи выложен фасонными огнеупорными кирпичами, в гнездах которых уложены нагревательные спирали. Такие же спирали имеются и в форкамерах.

Шихту загружают через окна. Она плавится в форкамерах за счет тепла, отраженного от свода и стенок печи, и по наклонным плоскостям стекает в центральную ванну. Слив готового металла из печи осуществляется через лётку при повороте печи на опорных катках с помощью штурвала или электропривода.

Плавка в тигельных электрических печах сопротивления. При сравнительно небольших масштабах производства для плавки алюминиевых и магниевых сплавов применяют однотигельные печи сопротивления САТ-0,15 и САТ-0,25, а также двухтигельные печи СЖ.Б-230 и ОКБ-75.

Рис. 2. Электрическая печь типа САН.

Печи CAT выполнены в виде сварного цилиндрического кожуха, футерованного фасонным легковесношамотным кирпичом, и имеют теплоизоляцию. Нагрев чугунного тигля, установленного на литом чугунном кольце, производится нихромовыми нагревателями, которые уложены на полочках фасонных шамотных кирпичей и укреплены металлическими крючками. В нижней части печи имеется аварийное отверстие для выпуска сплава на случай прогорания тигля. Температура автоматически регулируется самопишущим потенциометром с помощью хромель-алюмелевой термопары.

Плавка в индукционных электрических печах. Различают индукционные печи со стальным сердечником и индукционные тигельные печи ИАТ. Печи со стальным сердечником широко применяются для плавки как алюминиевых, так и медных сплавов.

Они имеют ряд преимуществ по сравнению с печами сопротивления: более высокую производительность, меньший удельный расход электроэнергии, возможность рафинирования металла в печи, обеспечивают высокое качество сплава с минимальным содержанием газов.

В этих печах интенсивное движение металла происходит в устьях каналов, а поверхность жидкого сплава в самой печи находится в спокойном состоянии, что обеспечивает сплошность окисной пленки и предохраняет сплав от дальнейшего окисления.

Рис. 3. Тигельная электропечь.

В последнее время получили распространение бессердечниковые тигельные индукционные печи ИАТ емкостью 0,4—0,6 т и производительностью 0,235—2,0 т/ч.

6. Особенности технологии плавки и разливки алюминиевых сплавов

Для большинства алюминиевых сплавов принята одна технология плавки вне зависимости от конструкции печи.

Шихтовые материалы перед загрузкой тщательно очищают от загрязнений и подогревают до 100—150 °С для удаления с их поверхности влаги.

Плавка алюминиево-кремнистых сплавов. Как уже указывалось, лучше всего вести плавку в индукционных печах высокой или промышленной частоты и в электрических печах сопротивления. В качестве шихтовых материалов применяют чушковые силумины, первичный алюминий и оборотный металл (до 50% от массы шихты).

Плавку осуществляют в следующей последовательности. Печь или тигель нагревают до температуры 600—700 °С, загружают в них подогретые чушки силумина и предварительно очищенный в барабане оборотный сплав. После расплавления металл перегревают до 720—730 °С, рафинируют хлористым цинком (0,1% от массы шихты) и производят его модифицирование.

Рафинирование осуществляют путем погружения навески хлористого цинка на дно тигля с помощью «колокольчика», который медленно водят по дну тигля до полного прекращения выделения пузырьков газа.

Модифицирование смесью хлористых и фтористых солей калия и натрия производят путем покрытия ими очищенной от шлака поверхности сплава и выдержки в течение 12—14 мин. Затем соли рубят и замешивают в сплав в течение 2 мин, после чего модификатор снимают с поверхности сплава.

При использовании универсальных флюсов операции рафинирования и модифицирования совмещают.

Плавка алюминиевых сплавов, содержащих магний. Во избежание насыщения сплава вредными примесями — железом и кремнием — плавка ведется только в графитовых тиглях. Вспомогательный инструмент — счищалка, колокольчики и др. — также изготовляется из графита или титана.

Читайте также  Выплавка алюминия в домашних условиях

В качестве шихтовых материалов применяют первичный алюминий высокой чистоты, магний и лигатуры алюминиево-бериллие-вую, алюминиево-титановую, алюминиево-циркониевую и оборотный сплав соответствующей марки (до 50—60% от массы всей шихты).

После нагрева тигля до температуры 600 °С. загружают чушки первичного алюминия и алюминиево-бериллиевую лигатуру. При температуре сплава 670—700 °С вводят лигатуры алюминий — титан и алюминий — цирконий и после полного растворения всех лигатур с помощью графитового колокольчика вводят магний. При этом необходимо следить, чтобы магний все время был погружен в сплав. После ввода магния сплав рафинируют. Затем с поверхности ванны снимают шлак, сплав тщательно перемешивают и опять снимают шлак, после чего производят разливку. На протяжении всей плавки не допускается перегрев сплава свыше 750 °С.

Для разливки применяют разливочные тигли и футерованные ковши емкостью до 1000 кг. Длина струи сплава должна быть минимальной. Тигли, ковши и разливочный инструмент обязательно прокаливают и покрывают специальными красками.

Реклама:

Плавка и разливка магниевых сплавов

Источник: http://pereosnastka.ru/articles/plavka-i-razlivka-alyuminievykh-splavov

Плавка алюминия в индукционных печах

Плавка алюминия в индукционных печах

Индукционная печь используется для плавки цветных и черных металлов. Агрегаты такого принципа действия применяют в следующих сферах: от тончайшего ювелирного дела до промышленной плавки металлов в крупных размерах. В данной статье будут рассмотрены особенности различных индукционных печей.

Принцип работы

Индукционный нагрев положен в основу действия печи. Другими словами, электрический ток образовывает электромагнитное поле и получается тепло, которое используется в промышленных масштабах. Этот закон физики изучается в последних классах общеобразовательной школы. Но понятие электрического агрегата и электромагнитных индукционных котлов нельзя путать. Хоть в основе работы и там и тут лежит электричество.

Как это происходит

Генератор подключается к источнику переменного тока, который поступает в него через индуктор, находящийся внутри. Конденсатор задействуется для создания контура колебания, в основе которого лежит постоянная рабочая частота, на которую настраивается система. При возрастании напряжения в генераторе до предела в 200 В индуктор создает магнитное поле переменного действия.

Замыкание цепи происходит, чаще всего, посредством сердечника из ферромагнитного сплава. Переменное магнитное поле начинает взаимодействие с материалом заготовки и создает мощный поток электронов. После вступления в индукционное действие электропроводящего элемента в системе происходит возникновение остаточного напряжения, которое в конденсаторе способствует возникновению вихревого тока. Энергия вихревого тока преобразовывается в тепловую энергию индуктора и происходит нагревание до высоких температур плавления искомого металла.

Тепло, производимое индуктором, применяют:

  • для расплавления мягких и твердых металлов;
  • для закаливания поверхности металлических деталей (например, инструмента);
  • для обработки в термическом режиме уже произведенных деталей;
  • бытовых потребностей (обогрев и кулинария).

Разновидности приборов

  • Тигельные индукционные печи используют для расплавки металлов, главным их принципом, отличным от работы других агрегатов, является отсутствие сердечника.
  • Канальные агрегаты индукционного действия представляют собой своеобразный трансформатор, которая имеет стальной наконечник – магнитный привод.

    Нагрузка подается через вторичную обмотку, выполненную одним витком.

  • Индукционные приборы вакуумного действия, который процесс плавки выполняют в условиях полного вакуума, который буквально вытягивает из металла все примеси.

  • Плавильные тигельные печи – индукторы на массу плавки от 5 до 200 кг с преобразователем по принципу транзистора.

Индукционные тигельные печи

Является наиболее распространенным типом печного индукционного нагрева. Отличительной чертой, отличной от других видов является то, что в ней переменное магнитное поле появляется при отсутствии стандартного сердечника. Тигель в форме цилиндра размещается внутри индукторной полости. Печь, или тигель изготавливается из материала, который прекрасно сопротивляется огню и подключается к переменному электрическому току.

Положительные аспекты

  • энергия выделяется при загрузке металла, отсутствует необходимость в установке промежуточных элементов;
  • металлические сплавы, состоящие из нескольких составляющих, после завершения плавки получают однородную консистенцию и одинаковый химический состав в любом выбранном объеме;
  • при помощи регуляторов давления представляется возможным проводить восстановительный, окислительный или нейтральный процесс;
  • средние частоты переменного тока показывают высокие значения удельной мощности, что ставит тигельные печи в ряд высокопроизводительных агрегатов;
  • печь может работать с перерывами между загрузкой металла, на последующей плавке это не отразится, переход от одного вида металла к другому происходит без длительной перенастройки параметров;
  • тигельные агрегаты легко поставить на автоматическое управление, они простые в эксплуатации и легко перестраиваются на любой из режимов;
  • в результате процесса получаются качественные славы, состоящие из многих компонентов, температура имеет постоянное и одинаковое значение в пределах ванны, а остатки и отходы быстро расплавляются, отсутствуют перегревы.

Тигельные агрегаты относят к экологически чистым источникам тепла, окружающая среда не загрязняется от плавки металлов.

В работе тигельных печей присутствуют недостатки:

  • при технологической обработке используются шлаки пониженной температуры;
  • произведенная футеровка тигельных печей имеет низкую стойкость против разрушения, больше всего это заметно при резких скачках температур.

Имеющиеся недостатки не представляют особенных трудностей, достоинства тигельного индукционного агрегата для плавки металла очевидны и сделали такой тип приборов популярным и востребованным среди широкого круга потребителей.

Канальные печи индукционной плавки

Такой тип нашел широкое применение в плавильном деле цветных металлов. Эффективно используется для меди и медных сплавов на основе латуни, мельхиора, бронзы. Активно плавят в канальных агрегатах алюминий, цинк и сплавы в составе этих металлов. Широкое использование печей этого типа ограничено из-за невозможности выполнить футеровку, стойкую к разрушениям, на внутренних стенках камеры.

Расплавленный металл в канальных печах индукционного типа совершает тепловое и электродинамическое движение, что обеспечивает постоянную однородность смешивания компонентов сплава в печной ванне. Использование канальных печей индукционного принципа оправдано в случаях, если к расплавленному металлу и изготовленным слиткам предъявляются особые требования. Сплавы получаются качественными в плане коэффициента насыщения газами, присутствия в металле органических и синтетических примесей.

Индукционные канальные печи работают по типу миксера и предназначаются для выравнивания состава, поддержки постоянной температуры процесса, и выбора скорости разлива в кристаллизаторы или формы. Для каждого сплава и состава литья существуют параметры специальной шихты.

Достоинства

  • подогревание сплава происходит в нижней части, к которой нет воздушного доступа, что уменьшает испарение с верхней поверхности, нагретой до минимальной температуры;
  • канальные печи относят к экономичным индукционным печам, так как происходящее расплавление обеспечивается маленьким расходом электрической энергии;
  • печь имеет высокий коэффициент полезного действия благодаря применению в работе замкнутого контура магнитного провода;
  • постоянная циркуляция в печи расплавленного металла вызывает ускорение плавильного процесса и способствует однородности перемешивания компонентов сплава.

Недостатки

  • стойкость каменной внутренней футеровки снижается при использовании высоких температур;
  • футеровка разрушается при плавлении химически агрессивных сплавов из бронзы, олова и свинца.

  • при плавлении загрязненной низкосортной шихты происходит засорение каналов;
  • поверхностный шлак на ванне не нагревается до высокой температуры, что не позволяет проводить операции в промежутке между металлом и укрытием и расплавлять стружку и скрап;
  • канальные агрегаты плохо переносят перерывы в работе, что заставляет постоянно хранить в жерле печи значительное количество жидкого сплава.

Полное удаление расплавленного металла из печи ведет к ее быстрому растрескиванию. По этой же причине невозможно выполнить быструю перестройку с одного сплава на другой, приходится делать несколько промежуточных плавок, получивших название балластных.

Вакуумные печи индукционного действия

Этот вид имеет широкое применение для плавления сталей высокого качества и никелевых, кобальтовых и железных сплавов жаростойкого качества. Агрегат успешно справляется с плавкой цветных металлов. В вакуумных агрегатах варят стекло, обрабатывают высокой температурой детали, производят монокристаллы.

Печь относят к высокочастотному генератору, расположенному в изолированном от внешней среды индукторе, пропускающем ток высокой частоты. Для создания вакуума из него насосами откачивают воздушные массы. Все операции по введению добавок, загрузке шихты, выдаче металла производится автоматическими механизмами с электрическим или гидравлическим управлением. Из вакуумных печей получают сплавы с небольшими примесями кислорода, водорода, азота, органики. Результат намного превосходит открытые печи индукционного действия.

Жаропрочную сталь из вакуумных печей применяют в инструментальном и оружейном производстве. Некоторые сплавы из никеля, с содержанием никеля и титана являются химически активными, и получить их в других видах печей проблематично. Вакуумные печи выполняют розлив металла поворотом тигеля во внутреннем пространстве кожуха или вращением камеры с неподвижно закрепленной печью. Некоторые модели имеют в дне открывающееся отверстие для слива металла в установленную емкость.

Тигельные печи с транзисторным преобразователем

Применяют для ограниченного веса цветных металлов. Они мобильные, имеют небольшой вес и с легкостью переставляются с места на место. В комплектацию печи входит высоковольтный транзисторный преобразователь универсального действия. Позволяет подобрать мощность, рекомендуемую для подключения в сети, а соответственно ей тип преобразователя, который необходим в этом случае с изменением параметров веса сплава.

Источник: https://respect-kovka.com/plavka-alyuminiya-v-induktsionnyh-pechah/