Конструктивно-технологические особенности

Принципиальная схема вакуумных индукционных печей приведена на рисунке 5.1.

а - индуктор расположен вне вакуумной камеры; б-г - индуктор расположен внутри вакуумной камеры; в - разливка путем наклона вакуумной камеры; в, г - разливка путем наклона тигля; г - ВИП полунепрерывного действия; 1 - тигель; 2 - индуктор; 3 - кожух; 4 - изложница; 5 - камера загрузки; 6 - дозатор

Рисунок 5.1 - Схема вакуумной индукционной плавки

Для малых печей слив металла может проводиться путем наклона камеры, для больших печей - только тигля внутри камеры. Разливка проводится в изложницы (рисунок 5.1,е), на центробежной машине (рисунок 5.1,г), в кристаллизатор или литейные формы.

Печи, работающие в течение всей компании без разгерметизации камеры, называются печами полунепрерывного действия (рисунок 5.1,г). Они оборудованы шлюзовыми камерами для загрузки шихты, разливки, подачи изложниц или литейных форм, дозаторами для присадок, устройствами для отбора проб и измерения температуры жидкого металла по ходу плавки и другим технологическим оборудованием. По режиму работы ВИП разделяются на печи:

1) периодического действия, в которых операции по загрузке шихты в тигель, установке изложниц, форм и кокилей, очистке, заправке и подготовке тигля к очередной плавке производят в разгерметизированной печи ВИП;

2) полунепрерывного действия, в которых все вышеперечисленные операции производят без нарушения герметичности ВИП.

Такие печи имеют многокамерную конструкцию, т.е. помимо основной (плавильной) камеры должны быть дополнительные шлюзовые камеры загрузки и изложниц, оборудованные вакуумными затворами и дающие возможность загружать тигель шихтовыми материалами, подавать порожние и извлекать заполненные изложницы, не нарушая вакуума в плавильной камере.

Печи периодического действия в конструктивном отношении выполнять проще и поэтому затраты на их сооружение меньше. Однако ввиду необходимости откачивать в начале каждой плавки большое количество газов, понижая давление от атмосферного до рабочего, установки периодического действия оборудуют более мощными вакуумными насосами. Кроме того, металл, выплавленный в печах периодического действия, может содержать больше кислорода и газов, чем металл, полученный в печах полупериодического действия. Это связано с тем, что при нарушении вакуума стенки тигля пропитываются оксидами, образующимися из остатков металла, а поверхность печи, вакуумной камеры и расположенных в ней устройств адсорбирует газы. В процессе вакуумной плавки в результате десорбции газов в атмосфере над расплавом поддерживаются более высокие парциальные давления вредных (примесей) газов и, следовательно, уменьшаются возможности его рафинирования, а переход оксида железа (II) из футеровки загрязняет расплав кислородом.

Еще одним недостатком печей периодического действия является их низкая производительность, связанная с разгерметизацией печи.

Стойкость футеровки ниже по сравнению с печами полупериодического действия из-за более резких перепадов температур футеровки, обусловленных разгерметизацией печи, а отсюда - удлинение операций, связанных с разгерметизацией и подготовкой печи к плавлению шихты.

В индукционных печах можно переплавлять магнитную или немагнитную шихту. Магнитная шихта нагревается (пока её температура не достигнет точки Кюри) кроме того, за счёт потерь энергии на перемагничивание (их величина определяется шириной петли гистерезиса).  

После расплавления металл в индукционных печах находится в непрерывном движении из-за электродинамических эффектов. Естественное электромагнитное перемешивание металла способствует выравниванию температуры и химического состава металла и ускоряет дальнейшую плавку. Этот метод позволяет получить сплав заданного состава, относительно чистый по содержанию газов и примесей цветных металлов.