Ботвинко Д.В., Шаповалов В.А., Прилуцький М.І.

ІНДУКЦІЙНИЙ ПЕРЕПЛАВ ЗКОМПАКТОВАНОЇ ЗАГОТОВКИ ЗІ СТРУЖКИ СТАЛІ 29НК В СЕКЦІЙНОМУ КРИСТАЛІЗАТОРІ

Національний технічний університет України

«Київський політехнічний інститут»

Великими можливостями в області плавлення високореакційних та тугоплавких сплавів володіє плавка в мідних водоохолоджуваних тиглях та кристалізаторах. Застосування при цьому потужних джерел нагріву таких, як індукційний  переплав, який забезпечує високу стабільність процесу плавлення.

В процесі індукційної плавки (ІПСК), металевий розплав відтискається від стінок секційного кристалізатора під дією електромагнітних сил, що обумовлені взаємодією струмів, які протикають у секціях кристалізатора та струмів, індукованих у поверхневому шарі розплаву. Внаслідок чого розплав не має контакту зі стінками кристалізатора, а ванна своєю основою спирається на витратну заготовку, що не розплавилася [1]. Особливістю процесу є застосування витратної металічної заготовки заданого хімічного складу. Заготовка вводиться знизу в секційний кристалізатор (Рис 1.а), в якому відбувається її розплавлення на рівні індуктора. Відтискання розплаву та безперервна подача заготовки знизу, приводить до підняття рівня ванни вище індуктора та кристалізатора.

Для дослідження переплавних процесів використовували попередньо зкомпактовану заготовку зі стружки 29 НК (m= 299,6 г; h= 49 мм; d= 50 мм; ρ= 42,5281 %) під струмом[2].

У процесі розплавлення зкомпактованної заготовки  (Рис. 1 б)  плавильну камеру вакуумували до тиску -1 кгс/см², а потім заповнювали камеру аргоном до тиску 0,05 кгс/см².

Старт плавки здійснювали при режимі (Iанод = 5 А; Iсітка = 1 А; Uанод = 3 В; Uнакал = 13 В;. Uконтур = 2 кВ), впродовж 2-ох хвилин спостерігали розігрівання зкомпактлванної заготовки.

Поступово збільшуючи потужність нагріву до значень (I_анод = 7 А; I_сітка = 1,2 А; U_анод = 7 В; U_накал = 13 В; U_контур = 4,1 кВ) спостерігали поступове розплавлення зкомпактованної заготовки (Рис. 3).

У процесі плавки довелося піднімати затравку, тому що пориста заготовка зменшувала свій об'єм за рахунок заповнення пор металом, у результаті спостерігалося зменшення висоти заготовки зі збільшенням діаметра.

Після розплавлення усієї заготовки поступово знижували потужність нагріву, а потім чекали до  повного охолодження заготовки та плавильної камери. У результаті отримали виливок (m= 299,5 г; h= 15 мм; d=  60 мм).

У процесі переплаву не відбувається істотних змін хімічного складу та зменшення основних легуючих елементів. При дослідженні макроструктури дефектів не знайдено (Рис. 2).

Висновки:

Експериментально показано, що використання процесу ІПСК зкомпактованих заготовок проходить стабільно, частина залишків ЗОР уваляється після  компактування, а інші удаляються разом із газом під  час переплаву. Результати досліджень отриманих виливків показали, що зберігаються хімічний склад та майже відсутній угар металу (табл. 1).