СПОСОБ ПЛАВКИ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ
METHOD OF SMELTING METALS AND ALLOYS

Изобретение относится к области металлургии, в частности к технологии производства из расплавов металлов и сплавов гранул или заготовок с заданными геометрическими размерами и весом для последующего их переплава.
Известен способ плавки, включающий загрузку шихты в бункер установки для получения металлических гранул или заготовок, наведение на поверхности медного тигля ванны жидкого металла и постепенное расплавление сыпучих компонентов шихты посредством независимого источника нагрева с последующим сливом полученного расплава через сливной канал в кристаллизатор-гранулятор (Патент РФ № 2185932, публ. 2002.07.27 - прототип).
Недостатками данного способа являются невозможность настройки траектории движения независимого источника нагрева (электронного луча) по поверхности тигля из-за отсутствия видимости человеческим глазом спектра расплавленного металла и низкая стойкость сливного канала вследствие возможного повреждения его при удалении настыли, образующейся в процессе кристаллизации расплавленного металла на носке сливного канала.
Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является исключение разрушения носка сливного канала и тигля при разведении ванны жидкого металла и его слива в кристаллизатор-гранулятор.
2
Поставленная задача решается тем, что в способе плавки металлов и сплавов для получения металлических гранул или заготовок, включающем загрузку шихты в бункер, наведение на поверхности медного тигля ванны жидкого металла и постепенное расплавление сыпучих компонентов шихты посредством независимого источника нагрева в виде электронно-лучевых пушек с последующим сливом полученного расплава через сливной канал в кристаллизатор-гранулятор, согласно изобретению используют флюс на основе CaF, который перед наведением ванны жидкого металла насыпают в центр медного тигля, нагревают и по его свечению настраивают движение электронного луча точно по поверхности гарнисажа, а для предотвращения образования настыли упомянутый флюс насыпают на носок сливного канала.
2
Сущность заявляемого способа заключается в том, что при включении независимого источника нагрева флюс разогревается, образуя взвесь (пары флюса на основе CaF), которая начинает светиться и легко воспринимается человеческим глазом, существенно упрощая процесс настройки движения электронного луча (анодного пятна) на поверхности медного тигля. Тем самым исключается случайный прожог тигля и вакуумной камеры и попадание воды вовнутрь установки и в жидкий металл и, следовательно, повышается взрывобезопасность процесса плавки.
Флюс на носке сливного канала исключает непосредственный контакт сливаемого из тигля в кристаллизатор-гранулятор расплавленного металла и затвердевшего металла от предыдущей плавки, являясь своего рода тепловым изолятором. Кроме того, отсутствие непосредственного контакта и большая скорость слива жидкого металла исключают кристаллизацию жидкого металла на носке сливного канала и позволяют полностью использовать площадь сечения сливного канала по его назначению.
Пример осуществления способа.
2
Предложенный способ плавки осуществляли на установке для гранулирования расплавов, имеющейся в плавильном цехе предприятия-заявителя. Металлическую стружку размером 45×25×1,0 мм весом 3000 кг помещали в шихтовой бункер, установку герметизировали до давления 3 паскаля и подавали воду в систему охлаждения тигля и кристаллизатора-гранулятора, выполненного в виде медного водоохлаждаемого барабана с 8 углублениями для отливок массой ~2 кг. На носок сливного канала и центр медного тигля (под электронной пушкой) насыпали по 50 г флюса на основе CaF толщиной не более 1 мм. Затем поочередно включали два нагревателя шихтовых материалов: сначала направили электронный луч в центр тигля путем подачи напряжения 24 кВ и тока луча 1,5-2,0 А. Одновременно подавали газообразный водород. Под действием луча флюс засветился, и его светящаяся взвесь осветила внутреннюю поверхность установки. Установили движение пучка электронов (луча) путем изменения тока управления в электромагнитных катушках в пределах 1,5-2,0 А, угол отклонения от оси электронной пушки до 30°. Произвели из бункера ссыпку металлической стружки весом до 2 кг и расплавили ее при помощи электронного луча. (Ток луча 9 А, напряжение 25 кВ на пушке, расход водорода до 30 л/ч). Включили вторую электронную пушку, электронный луч которой направили на поверхность сливного канала. Жидкий металл с большой скоростью стекал по поверхности, покрытой флюсом, в охлаждаемый медный кристаллизатор-гранулятор с 8 углублениями. После заполнения углубления расплавом через 45 с барабан поворачивали на 45° и процесс плавки повторяли до заполнения всех углублений жидким металлом. Готовые отливки (гранулы) удаляли в приемную тару. Процесс повторяли до полного сплавления стружки, загруженной в шихтовой бункер. Полученные отливки охлаждали в течение 40 минут, после чего их использовали для следующего переплава.
Использование флюса при переплаве шихтовых материалов позволяет настроить движение электронного луча точно по поверхности гарнисажа в тигле, исключить прожог медного водоохлаждаемого тигля и попадание воды в расплавленный металл, а также предотвратить образование настыли на носке сливного канала.