Дәріс 9, 10. Индукциялық вакуум пештерінің сипаттамасы және балқыту процесі

1 Индукциялық пештер

Индукциялық кыздыру принципі жылу энергиясын электр ө ткізгіш қ ыздыратын объектімен жұ тылатын электр магниттік ө рістің энергиясын тү рлендіруден тұ рады. Индукциялық қ ыздыру қ ондырғ ысында электр магниттік ө рісті кө п орамды цилиндрлік орауышты (соленоид) білдіретін индуктор жасайды. Индуктор арқ ылы айнымалы синусоидты электр тогы ө теді, соның нә тижесінде индуктор маң айында уақ ытпен ө згеретін айнымалы магниттік ө ріс пайда болады. Қ ыздырылатын объектіні индуктордың ішіне немесе соның қ асына орналастырады. Индуктор арқ ылы пайда болатын магнитті индукция векторының ө згеретін (уақ ытпен) ағ ыны қ ыздырылатын объектіден ө тіп кетеді жә не электр ө рісі индукцияланады. Осы ө рістегі электр желісі магниттік ағ ын бағ ытына перпендикулярлы жазық тық та орналасқ ан жэне тұ йық талган, яғ ни қ ыздырылатын объектідегі электр ө рісі қ ұ йынды сипатта болады. Ом заң ына сә йкес индукцияланатын электр ө рісінің ә рекетімен қ ыздырылатын электр откізгіш объектіде ө ткізу тогы (қ ұ йын тогы) пайда болады, олардың жылу генерациясы электр магниттік ө ріс энергиясын тү рлендіру себебі болып табылады. Қ ыздырылатын объектіде электр ө рісінің кернеулі шамасына екі фактор ә серін тигізеді: магнит агынының шамасы, ягни объектіні тесіп ө тетін магнитті кү штік сызық тар саны, коректенуші ток жиілігі, яғ ни қ ыздырылатын объектіге ілініскен магниттік ағ ын ө згерістерінің жиілігі (уақ ыт бойынша). Бұ л индукциялық қ ыздыру қ ондырғ ысының екі типін орындауга мү мкіндік береді, оларды конструкциялары жә не пайдалану қ асиеттері бойынша ажыратады: магнит откізгіші бар жэне магнит ө ткізгіші жоқ индукциялық қ ондырғ ылар. Тұ йық магнит ө ткізгіші жоқ балқ ытудың индукциялық пешінде балқ итын металл цилиндрлік кө п орамды индуктордың ішіндеорналасқ ан керамикалық тигельде болады. Тұ йық магнит ө ткізгіштің болмауы магниттік шашырау агынын маң ызды ү лгайтады; тигельде металмен ілінісетін магниттік кү штік сызық тар саны тым аз болады. Бұ л жағ дай электр магниттік оріс ө зге (уақ ыт бойынша) жиілігіне сә йкес ұ лғ айтуын талап етеді. Сондьщтан ИТП тиімді жұ мысы ү шін оларды орташа токпен қ оректендіреді, ал басқ а жагдайда ток жиілігінің сэйкес келетін тү рлендірулерден жогаргы жиілікпен қ оректендіреді. Осығ ан ү ксас пештердің ө те тә мен табиги қ уат коэффициенті (cos < р =0, 03-0, 1) болады, ал бұ л реактивті (индукциялық) қ уаттың жасанды сыйымдылық ты орнын толтыру қ ажетгілігін тудырады. 2 Механикалық жабдық тар ИТП келесі негізгі конструкциялық элементтерден тұ рады

(Ю.ісурет: сумен салқ ындайтын индуктор, шегендеу, оның маң ызды болігі шегендеу жағ дайын бақ ылаудың сигнал бергіші бар тигель, ферромагнитті (сыртқ ы магнит откізгіш) немесе электр магнитгік экраны бар корпус, корпус колбеуінің комекші механизмдері, кү мбезді котеру жэне бұ ру болып табылады.

1 - кү мбезді кө теру жэне бұ ру механизмі; 2 - отка тө зімді тигель;

3 - индуктор; 4 - ферромагнитгі экран; 5 - қ аптама; 6 - тигельді шегендеу

жагдайынын сигнал бергіші; 7 - кө лбеу механизмі

І-сурет-ВНИИЭТО конструкциясының ИСТ сериялы ИТП сұ лбасы

Индуктор. Индуктор берілген кернеудегі айнымалы магниттік ө рісті кұ руғ а арналғ ан, сондай-ақ сұ йық металды агызу ү шін пештің кө лбеуі кезінде оны ыгысудан ұ стап қ алатын тигельді бекітудің маң ызды элементі болып табылады. Сондық тан индуктор конструкциясы электр техникалық талаптармен қ атар, механикалык қ аттылық пен тигельді ығ ыстыруғ а ұ мтылатын кү штердің ә рекеті кезіндегі беріктік талаптарымен қ анағ аттандырылуы тиіс. Индукторды минимум электр шығ ындарын қ амтамасыз ететін арнайы пішімдегі мыс тү тігінен дайындайды (2-сурет).

а - дө ң гелек; б - сопак; в - квадратты; г - тік бұ рышты;

д - қ абыргасы тек емес (D-тэрізді)

2-сурет-Индуктор тү тігінің пішіні

Мыстан жасалғ ан тү тіктерді пішімдеу индуктор мен балқ итын металл арасындагы саң ылаудың орташа шамасын азайтады, «индуктор - металл» жү йесінің электрлік ПӘ К біршама ү лғ айтады. Индуктор тұ рақ ты колбеу бұ рышы бар мыс тү тігінен бұ ралғ ан (спираль орау) бұ ранда тэрізді тү зілген немесе ө зара тү тіктің қ ысқ акө лбеу учаскелерімен қ осылғ ан жазық орамдармен тү зілген (ә рекетпен орамдау) цилиндрлік орауышты білдіреді. Бірінші конструкцияның артық шылыгы индукторды орау қ арапайымдылыгы болып табылады. Екінші жагдайда индукторды дайындау кү рделірек, индуктордың шет жақ тары жазық болып кө рінеді, тарта қ ысылғ ан тақ талар арасында оларды қ ү рылымдық тү рде бекіту оң ай.

Индукторды бекітуді екі тә сіл арқ ылы жү зеге асыруғ а болады:

1. Индуктордың эрбір орамы тү тікке пісірілген немесе дә некерленген жезден жасалган бірнеше екі жагы бү рлі шегемен тік электрлі емес ө ткізгішті тіреулерге (мысалы, асбест цементке) бекітеді, бір уақ ытта тигельді бекіту тетіктері болып табылады. Мү ндай конструкция кезінде индуктор орамын бекіту оқ шауланбаган тү рде болуы мү мкін (электрлік оқ шаулау ролі орамдар арасындагы 1-2 см реттегі ауа аралыгын орындайды).

2. Барлық орамдарды екі тарта қ ысылган тақ та арасында тыгыз қ ып қ ысады (окшаулагыш материалдан) жэне пештің кө лбеуі кезінде тигель мен орамдардың ыгысуының алдын алатын тік электрлі емес откізгішті тіреулерді белгілейді. Мұ ндай конструкция кезінде индуктор орамдарын бекітуді миканиттен, шыны таспадан жасалган тө семмен немесе 10-нан 40 В-қ а дейінгі шекте I мм оқ шаулау саң ылауындакернеуді қ амтамасыз ете отырып оқ шаулаушы қ ұ рамды майлау арқ ылы (минимум қ алың дығ ы 1, 5 мм) оқ шаулайды. Индукторды сумен салқ ындату жү йесі индукторда (Р„) жогалатын белсенді қ уатты жэне (Фтп) тигельді шегендеу арқ ылы балқ итын металдагы жылу ө ткізгіштіктен жылу шыгынының қ уатын қ айтаруга арналғ ан. Сенімді жұ мыс мына жагдайларды орындау арқ ылы қ амтамасыз етіледі:

1) салқ ындайтын суда механикалық қ оспа 80 г/м3 артық болмауы тиіс;

2) келетін (қ ыздырылғ ан) судың температурасы қ ақ тың тү зілуін болдырмайтындай болуы тиіс, ә детте оны 310-315 К деп қ абылдайды, ягни индуктор қ абыргасының 315-325 К температурасына сә йкес келеді;

3) индуктор температурасы қ оршағ ан ауа температурасынан томен болмауы тиіс, ойткені керісінше жагдайда индуктор ауадан келетін ылгалды сұ йылтады, яғ ни орамдар арасындагы тесікке экеледі;

4) зауыттық су ө ткізгіш магистральдің жағ дайы бойынша кіру кезінде қ ажетті су арынын 200 кПа-ғ а дейін шектеу ұ сынылады;

5) салқ ындайтын су агысының жылдамдыгы анық талган болуы тиіс: индуктор тү тігінің қ абыргасында шө гудің жэне судан еріген тұ зга келіп тү сетін механикалық қ оспалардың (суды қ ыздыру кезінде олардың ерігіштігін азайту салдарынан) 1, 5 м/с артық емес тұ рып қ алуының алдын алатын судың турбуленттік қ озгалысын жасау ү шін 0, 5 м/с кем болмауы тиіс, мү мкін мә ндерден жогары қ ысым шығ ынын ұ лгайтпайды (-200 кПа). Центрден тепкіш кү штердің ә серінен индуктордың бұ ранда сызыгы бойымен судың қ озгалысы кезінде салқ ындатудың дұ рыс жобаланган жү йесінде агыс турбуленттілігін кү шейтетін екінші реттік айналу пайда болады. Индуктордан жогары ірі пештерде, кейде одан томен пештерде оны алшақ тү рган сумен салқ ындатылатын орауыштарга орналастырады, олардың электрлік қ оректендіруі болмайды жэне тек тигель қ абыргасының жогаргыжэне тө менгі болігін салқ ындату ү шін гана кызмет етеді.

Шегендеу. ИТП отқ а тө зімді шегендеудің келесі қ ұ рамдас бө ліктері болады:

1) тигель, балқ ыту кең істігін тү зеді жэне пеш сыйымдылығ ын анық тайды. Тигель пішіні металлургиялық процесті жү ргізу қ олайлығ ын, минимум жылу шыгындарын, жеткілікті жогары электрлік ПЭК жэне ферростатикалық кысым жагдайында жеткілікті механикалық беріктікті, сұ йық метаддың электр динамикалық ә серін қ амтамасыз етуі тиіс;

2) қ ақ пақ, огқ а тө зімді болып шегенделген (ірі пештерде кү мбез);

3) табан, негіз ретінде қ ызмет етеді, онда тигель жэне индуктор орнатылады. Ә детте табанды пеш қ аң қ асының тө менгі жағ ына немесе бірнеше текстолитті (шыны талшық та) тақ талар тү ріндегі қ аптамада тө сейді немесе стандартты тү зу жә не фасонды шамоты кірпіштен жасайды;

4) агын ө зекті керамика (мұ рындық), сұ йық металды тигельден ағ ызу кезінде ағ ыс жасауғ а арналғ ан (пештің кө лбеуі кезінде). Мұ рындық ты стандартты тү зу жэне фасонды шамотты кірпіштен жасайды;

5) «жага», тигель жэне агын ө зекті керамиканы косады.

Тигельді шегендеу жү мысы ауыр жагдаймен сипатталады: жылу, сұ йық металдың коррозиялық жэне эрозиялық эсері, қ ождың химиялық коррозиясы, сұ йық металл бағ анының статикалық қ ысымы, шихтаны тиеу кезінде, ә сіресе «кө пірлерді» балқ ыту процесінде тү зілетін шө гу кезінде механикалық кү шейту. Сондық тан тигель ИТП ең жауапты элементгерінің бірі болып табылады, оның пайдалану сенімділігін маң ызды шамада анық тайды.

ИТП келесі ә дістермен шегендейді:

1. Пеште тікелей шаблон бойынша қ агымдау, қ аң ылтыр болаттан жасалган тигельдің ішкі бетінің пішіні бойынша пеш осі бойымен тура табанга орнатады, ү нтақ тэрізді отқ а тө зімді массаны индуктор мен шаблон арасындагы саң ылауга тө геді, пневматикалық немесе электрлік таптагыштармен тапталады. Шегендеуді қ агымдау максимум мү мкін тыгыздық қ а дейін қ ажет (2, 5-3 т/м3). Тигель қ абыргасының байланысатын ү стің гі бетін қ уыстарсыз жэне қ аяуларсыз теп-тегіс қ ылып жасайды. Қ ақ тап жабысқ аннан кейін глазурьмен жагылган. Тигель кабыргасының қ ақ тап жабысуы пайдалану процесінде қ абат қ абатпен ө туі тиіс, тигельдің барлық қ ызмет ету мерзімі ішінде саң ылаулы жарық шақ тардың тү зілуін жоқ қ а шыгаратын буферлік, қ ақ тап жабыспаган, ү нтақ тә різді қ абат болуы тиіс (тигельдің барлық қ алың дығ ы бойымен) жэне сумен салқ ындатылатын индуктор орамына сұ йық металдьщ еніп кетуін болдырмайды;

2. Пештің сыртында ө ндеу ә дісі, сол кезде арнайы баспақ пішімдерде тигель тапталады, баспақ талады немесе пішімделеді. Пештің сыртында ө ң деу ә дісімен жасалган тигельдерді пешиндукторына ұ нтак тэрізді материалдармен бү йірлік кең істікті тө гу арқ ылы орнатады, ал бұ л сұ йық металдьщ индукторғ а саң ылаулы жарыкшақ тар арқ ылы жарып еніп кетуінің алдын алады, олар алдын ала кү йдірілген тигельде тү зілуі мү мкін. Мұ ндай тә сіл кезінде шегендеуді жылдамырақ айырбастауғ а болады, пештің тү рып қ алуын қ ысқ артады;

3. Фасондық отқ а тө зімді бү йымдардан. Бү йымның қ алың дығ ы (сақ ина, блоктар, секциялық шпунтты бү йымдар, сына тә різдес стандартты кірпіш) оларды қ алау кезінде ұ нтақ тэрізді материалдардан жасалғ ан буферлік қ абатты жасау ү шін индуктор орамы мен қ алаудың сыртқ ы қ абырғ асы арасында ө лшемі 25-30 мм болатын кең істік тү зілетіндей (сақ иналы саң ылау) болуы тиіс;

4. Шегендеудің кез келген эдісімен жасалган байланысу жұ мыс қ абатын торкреттеу немесе плазмалы тозандату кезінде шегенді қ абаттап пісіру (ә сіресе ыстық шегендеуді жондеу кезінде пайдалы). Тозаң датып қ ондыру ә дісі балқ ытылатын болат жэне қ орытпаның талаптарына сэйкес шегендеудің химиялық жагынан таза жэне жогары отқ а тө зімді байланысу бетін жасауғ а мү мкіндік береді (отқ а тө зімділігі жогары материалдан).

ИТП ү шін қ ышқ ыл, негізгі жэне бейтарап отқ а тө зімді шегендеуді қ олданады, олардың ә рқ айсысының қ ұ рамы эр тү рлі, ал бү л балқ ытудың аталган технологиялық процесі ү шін сэйкес келетін шегендеу материалдарын, отқ а тө зімді масса рецептурасын жэне тигельді дайындау технологиясын таң дауга мү мкіндік береді.

Негізгі шегендеу тө зімділігі қ ышқ ыл шегендеу тө зімділігінен тө мен, себебі негізгі шегендеудің басты кемшілігі – жарыкшақ тардын пайда болуы.

Корпус. Корпус барлық кұ рылымдық элементтерді бірың ғ ай тұ тастық қ а механикалық тү рде қ осатын негізгі пеш болып табылады, қ озгалмайтын жэне колбеу бө ліктен тү рады. ИТП ө зіндік ерекшелігі - индуктор маң айында ө неркэсіптік ИТП 10-100 кА/м жететін кү шті электрлі магнит орісінің бар болуы, корпусты қ ұ рылымдау кезінде қ иыншылық тар тудьфады (металл массада электрлі магнит толқ ынын жү ту, пеш қ уатын жогалту, корпусты орынсыз қ ыздыру).

Тұ гыр немесе тіреу рамасы деп аталатын корпустың қ озгалмайтын бө лігіне колбеу механизмінің мойынтіректерін бекітеді. Корпустың колбеу бө лігінде келесі конструкциялар болуы мү мкін:

1) шағ ын ИТП - тік бү рышты параллелепипед пішіндегі қ аң қ а, оның қ ырлары электрлі емес откізгіштен (агаш немесе асбестцементті арқ алық) немесе магнитті емес материалдан жасалғ ан (алюминийлі қ орытпа, қ ола немесе магнитті емес болат), себебі электрлік шығ ынды азайту ү шін корпустьщ жекелеген металл тетіктерін ө зара электрмен оқ шаулаушы тө сем арқ ылы жалгайды. Мұ ндай каң қ а кезінде индукторды тө менгі жэне жоғ ары асбест цементті тақ тага бекітеді;

2) орташа жэне ірі ИТП кезінде корпусты индукторга қ атынау ү шін кесіндісі (терезесі) бар болаттан жасалғ ан калың қ аң ылтырдан цилиндрлік ернеуше тү рінде жасайды.

ИТП корпусына жақ ын электрлі магниттік ө ріс кернеулігін азайту ү шін индуктор мен корпус арасына орнатады:

- қ алың дыгы 0, 2 мм қ аң ылтыр электр техникалық болаттан

жасалғ ан ішкі магнит ө ткізгіштер пакеті (ферромагнитті экрандар);

- мыс қ аң ылтыры (алюминийлі) (электр магнитті экран).

Экрандарды қ олдану корпус габаритін азайтуғ а мү мкіндік береді, кә дімгі кө міртекті болат илемінен корпус қ аң қ асын жасауғ а (магнитті емес болаттыц орнына), осылайша ИТП қ ү нын азайтуга мү мкіндік береді.

Кө лбеу механизмі. Пештің кө лбеу механизмі металды ағ ызуғ а арналғ ан жә не кез келген балқ ыту пештерінің конструкциясының маң ызды тораптарының бірі болып табылады. Металл ағ ысының ұ зындығ ын азайту ү шін, пеш мұ рындығ ын орнын ауыстыруга сә йкес тарата қ ү ю шө мішіне орналастырмайды (бұ л ә сіресе ДСП пайдалану кезінде маң ызды), ИТП кө лбеу осін мү рындық қ а жақ ын орналастырады. қ осылган. Жеке қ оректену кезінде эрбір ИТП жекелеген қ оректену кө зіне қ осылады.

ИТП қ оректендіру сұ лбасы негізгі электр жабдық тар – ИП коректену кө зі жэне эртү рлі кө мекші электр жабдық тары: қ оректену кө зінің жэне индуктор кернеуінің келісуі ү шін - келісуші (контурлы) трансформаторлар; ө неркә сіптік жиіліктегі бір фазалы ИТП қ оректенуі кезінде ү ш фазалы желіде жү ктемені симметриялау ү шін - симметриялаушы қ ұ рылғ ы; индуктордың реактивті индукциялық қ уатының орнын толтыру ү шін жэне тербеліс контурын жасау ү шін - тұ рақ ты немесе айнымалы сыйымдылық тагы конденсаторлы батареяларды қ амтиды. Кейбір жагдайда сү лбада кернеу тұ рақ тандыргышы, тү рлендіргіш трансформатор, тиристорлы қ оздырғ ыш жә не т.б. болуы мү мкін. Индукциялық кыздырудың электр пеш қ ондырғ ылары жалпы тағ айындауы 380 В ү ш фазалы кү штік желіден қ оректенеді жэне 6 немесе 10 кВ кернеумен цехтық тараткыш қ ү рылгылармен қ оректенеді. 50 Гц жиіліктегі қ ондырғ ы эдетте жалпы электр техникалық тағ айындаудағ ы элементтермен жинақ талғ ан. Дайындаушы зауыт орташа жэне жоғ ары жиіліктегі ИТП ү шін арнайы жабдық тарды жинақ ретінде шығ арады.

Қ оректену кө здері. ИП негізгі элементтері мыналар болып табылады: 380 В-тан 5-8, 4 кВ-қ а дейін кернеуді жоғ арылататын ү ш фазалы кү штік (анодты) трансформатор; нольдік вентилі бар ү ш фазалы кө пір сү лбасы бойынша орындалган жоғ ары вольтгі тү зеткіш, 6-11 кВ тұ рақ ты кернеуі (анодты кернеу) бар тү рлендіруші айнымалы ток (анодты кернеу); жоғ ары жиіліктегі электр тербелістерінің энергиясына тү рақ ты ток энергиясын тү рлендіруші. Индукциялық пештерді екі типке бө леді: 1) жогары жиіліктегі

токпен қ оректенетін; 2) онеркэсіптік жиіліктегі токпен қ оректенетін (50 Гц). Бірінші типтегі пештерде қ оректенуші токтың жиілігі ә детге тигель диаметрі мен сыйымдылық ө суі шамасы бойынша азаяды; шағ ын (бірнеше килограмм жэне одан кем) пештер жиілігі 50-тен 1000 кГц-га дейінгі токпен, ал орташа жэне ірі пештер (сыйымды Кө лбеудің гидравликалық механизмінің негізгі бө лігі пештің эрбір жағ ына бір-бірден орнатылғ ан бір жақ ты ә рекет ететін жұ мыс цилиндрлері болып табылады. Цилиндр плунжерлері пеш корпусымен топсалы тү рде тығ ыз байланысқ ан, жұ мыс сұ йық тығ ының қ ысымымен (эдетте май) жоғ арғ ыга қ арай орналасады, пеш кө лбеу тү рінде болады.

3 Электр жабдық тары. ИТП қ орекгендіру жеке немесе орталық тандырылғ ан тү рде болуы мү мкін. Орталық танғ ан қ оректену кезінде қ оректенудің біршама кө здері (жиілік тү рлендіргіштері) жалпы (жиналғ ан) шығ у шиналары бар бір тү рлендіру станциясымен біріккен, оғ ан ИТПлыгы ондаган тоннага дейін) жиілігі 0, 5-10 кГц токпен қ оректенеді. Қ оректену козі ретінде (жиілік тү рлендіргіштері) лампалы жэне машиналы генераторлар, тиристорлы тү рлендіргіштер пайдаланылады. Шагын пештерді қ оректендіру ү шін (< 30-50 кг) лампалы генераторлар пайдаланылады, жиілігі 30 кГц-тан бірнеше мегагерцке дейінгі жиіліктегі ток ө ндірушілер; олардың куаты 0, 3-ден 1000 кВт-қ а дейін ө згереді. Сыйымдылығ ы 60-100 кг тигелі бар ө неркә сіптік пештердіц ү лкен бір бө лігі машиналы генераторлардан негұ рлым қ оректенеді. Оларды 0, 5; 1; 2, 4; 4; 8 и 10 кГц ө ндірілетін ток жиілікпен 12 -ден 2500 кВт-қ а дейінгі қ уатпен шығ арады.

Соң ғ ы жылдары қ оректену кө зі ретінде жиіліктегі тиристорлы тү рлендіргіштер барынша кең қ олданылады. Ө неркә сіп 0, 5-ЮкГц ө ндірілетін ток жиілігімен 3200 кВт-қ а дейінгі қ уатпен тиристорлы тү рлендіргіштерді шығ арады. Бұ л тү рлендіргіштер машиналы генераторлармен салыстырганда мынадай артық шылық тарга ие: негұ рлым жоғ ары электрлік ПӘ К; жұ мысқ а деген жоғ ары эзірлік; кү штік тізбекке ауыстырып қ осусыз оң тайлы электр режимін автоматты қ олдау мү мкіндігі (конденсаторларды ауыстырып қ осу қ ажет емес, конденсаторлық батарея конструкциясын ық шамдайды); айналатын боліктердің болмауы жэне жұ мыстағ ы жайлылық пен тыныштық.

4 Индукцинлық пештерде балқ ыту технологиясы Болат жэне қ орытпаларды қ оспалағ ан қ алдық тардан (қ айта балқ ыту ә дісі) немесе таза шихталы темірден жэне ферроқ орытпа қ оспасы бар металл сынық тарынан (балқ ыту ә дісі) балқ ытады.

Қ ондырғ ыларды таң дау. Негізгі шегендеуі бар пештерде кез келген қ ү рамдағ ы болатты балқ ытуғ а болады, бірақ осы шегендеудің тө зімділігі қ ышқ ыл шегендеуге қ арағ анда елеулі тү рде аз. Қ ышқ ыл шегендеуі бар пештерде марганец, алюминий, титан, цирконийдің жогары қ ү рамы бар болатты балқ ытуғ а болмайды, ө йткені марганец оксиді шегендеу кремнеземімен озара эрекеттесе отырып, оны бұ зады, ал алюминий, титан жэне цирконий шегендеу кремнеземінен алынган кремнийді тотық сыздандырады.

Негізгі шегендеуі бар пеште балқ ыту. Индукциялық пеште балқ ыту ү зақ тығ ы ө те қ ысқ а, оның талдауы арқ ылы металл қ ү рамын бірнеше рет тексеруге мү мкіндік бермейді. Сондық тан берілген қ ү рамы бар болатты алу шихтаны алдын ала есептеуге негізделеді, бұ л ү шін оның қ ү рамы мен олшеуін анық білу керек. Кобінесе, кеміртегінің, кү кірт пен фосфордың қ ұ рамы балқ ытылатын болаттагы мү мкін шектерден аспауы тиіс. Шихтаны ү сақ жэне ірі кесектерден қ ү райды, оны қ алау тығ ыздыгын жэне балқ ыту ү зақ тығ ын қ ысқ артуды камтамасыз етеді. Барынша ірі кесектерді тигель қ абырғ асына тө сейді, онда ток тыгыздыгымаксимум. Қ иын балқ итын ферроқ орытпаларды тигельдің тө менгі жартысына тиейді. Шихтаның шө гу шамасы бойынша ү йінді кезінде сыймай қ алган бө лігін тиейді. Сұ йық металл пайда болғ аннан кейін тигельге 4: 1: 1 ара катыстағ ы эктас, балқ ыту шпаты мен магнезиттен тұ ратын қ ож тү зетін қ оспаны енгізеді. Енгізілген қ ожды тағ айындау – қ оспалағ ан элементгердің тотығ уы мен атмосферадан бө лінген газбен металдың қ анығ уын азайту. Балқ ыту кезінде генератордың максимум куатын жогары coscp конденсаторларды қ осу арқ ылы ұ стап тұ рады. Балқ ыту ұ зақ тыгы шагын пештерде 30-40 минуттан (сыйымдылығ ы шамамен 50 кг) ірі пештердегі 2 сагатқ а дейін ұ зарады.

Балқ ытқ аннан кейін металл сынамасын талдауғ а алады жэне балқ ыту қ ожынан фосфорды тотық сыздандырудың алдын алу ү шін балқ ыту қ ожын қ ұ яды, содан кейін балқ ыту мерзімі сияқ ты қ ұ рамдағ ы қ ож тү зетін қ оспаны коса отырып жаң а қ ожды енгізеді.

Индукторга берілетін қ уат 30-40 %-га азаяды. Талдау нә тижесін алғ аннан кейін металл қ ү рамын қ оспалау мен тү зету, сэйкес келетін ферроқ орытпаларды тигельге енгізу арқ ылы

оның қ ышқ ылсыздануы жү ргізіледі, содан кейін металды тигельден шө мішке қ ұ яды. Кейде жогары сапалы болатты балқ ыту кезінде металдың диффузиялық қ ышқ ылдануын жү ргізеді. Бұ л ү шін қ ожга ә ктас, ұ нтақ талган ферросилиция, ү нтақ тэрізді алюминийден тү ратын қ ышқ ылсыздандыргыш қ оспаны енгізеді, шамамен 30 минутішінде ұ стап тү рады; индукциялық пештегі тигельде металл айналымы қ ышқ ылсыздануды кү шейтеді. Индукциялық пештегі балқ ыту кезіндегі ферроқ орытпаларды мына тэртіпте ү стайды: феррохром, ферровольфрам жэне ферромолибдени ү йіндіге енгізеді; ферромарганец, ферросилиций жэне феррованадий - 7-10 минут ішінде шығ аруга дейін; алюминий - шыгу алдында енгізеді. Мұ ндай енгізу тэртібі кезінде элементтердің азаю мө лшері мынадай: шамамен 2% вольфрам, 5-10% хром, марганец жэне ванадий-кремний-10-15%, титан 25-35%.

Қ ышқ ыл шегендеуі бар пештердегі балқ ыту. Шихтада кү кірт, фосфор, кө міртегінің қ ұ рамы балқ ытылатын болаттагы мү мкін шектерден асып кетпеуі тиіс. Болатгы, қ оспаланган хромды, вольфрам жэне молибденді балқ ыту кезінде ү йіндіге феррохром, ферровольфрам, ферромолибден енгізеді. Шихтаны тиеу жэне балқ ытуды негізгі шегендеуі бар тигельдегі сияқ ты жү ргізеді. Қ ож шихтаны балқ ыту уақ ытында шыны, шамот, эктас ұ сақ тары қ оспаларымен енгізеді. Балқ ыту жэне металл сынамасын талдаудан кейін қ оспалау (қ ү рамды тү зету) жэне қ ышқ ылсыздануды жү ргізеді. Ферромарганец, ферросилиций жэне егер қ ажет болса феррованадийді металғ а негізгі шегендеуі бар пештер сияқ ты енгізеді. Марганецтің азаю мө лшері 10%, кремний мү лдем жанбайды, вольфрам жэне молибденің азаю мө лшерлері шамамен 2 %, хром 5 % қ ұ райды. Индукциялық пештерде болатты балқ ыту кезінде жү мсалатын электр энергиясының шығ ыны 500-700 кВт-ч/т қ ұ райды.

5 Индукциялық вакуум пештері Индукциялық тигель пештері адсорбталган газдың аз саны бар шегендеудің салыстырмалы шагын массасы мен шагын габаритінің арқ асында балқ ыту вакуум пештерін қ ү рылымдау ү шін барынша қ олайлы. Индукциялық вакуум пештерінің (ИВП) жұ мыс режимі бойынша пештерді былай бө леді:

1) мерзімдік ә рекетті, онда тигельге шихталарды тиеу, сауыт қ алыпты, қ алыптар мен кокильді орнату, кезекті балқ ытуга тигельді дайындау, тазалау, толтыру бойынша операцияларды қ ымталмаган ИВП жү ргізеді;

2) жартылай ү здіксіз ә рекетті, онда барлық жогарыда аталган операцияларды ИВП вакуумының бұ зылуынсыз ө ткізеді. Мү ндай пештерде коп камералы конструкция болады, онда негізгі камерамен қ атар (балқ ыту) камерасы, балқ ыту камерасындагы вакуумды бү збай шихталық материалдарды тигельге тиеу мү мкіндігін беретін, бос сауыт қ алыптарды беретін жэне толтырылган сауыт қ алыптарды шыгаратын мү мкіндіктері бар вакуумды технологиялық бекітпелермен жабдық талган сауыт қ алыптар мен қ осымша шлюздітиеу камераларын беруге болады.

ИВП конструкциялық орындауы бойынша мыналарды жіктейді:

1. Индуктор мен қ аптаманың ө зара орналасуы бойынша:

а) пештер (10.3, а- сурет), онда индуктор вакуум кецістігінен тыс орналасқ ан, ал тигель электрлі емес ө ткізгіш қ аптамасының ішінде (эдетте кварц қ ұ быры) орналасқ ан. Мұ ндай орындау кезінде қ алдық қ ысымы 10~2 Па-га дейінгі, сыйымдылыгы 5 кг-га дейінгі шагын

зертханалық ИВП дайындайды;

б) вакуум кең істігінде орналасқ ан индукторы бар пештер (10.3, б -г- сурет). Бү л пештер барынша кец таралган. Вакуумга орналасқ ан индукторды тигельдегі металга барынша жақ ындатуга болады, осылайша 10.3, а-г- суретге берілген нұ сқ амен салыстырганда электрлік ПӘ К-ті елеулі арттыруга болады.

2. Пеш пен тигельдің салыстырмалы орнын ауыстыру бойынша:

а) пештер (10.3, б-сурет), онда металды қ ұ ю ү шін пеш қ аптамасын тигельмен, қ аптамағ а бекітіліп тұ рган шайқ алмалы сауыт қ алыппен бірге ең кейтеді;

б) пештер (10.3, в-сурет), онда қ ұ ю ү шін тек тигельді ғ ана ең кейтеді, ал қ аптама қ озгалмалы кү йде қ алады, ал бұ л бірнеше сауыт қ алыпта қ ұ юды ү йымдастыруғ а мү мкіндік береді. Бү л пештер жартылай ү здіксіз ә рекеттегі ИВП ретінде кең інен қ олданылады.

1 - тигель; 2 - индуктор; 3 - қ аптама; 4 - сауыт қ алып (қ ұ ю калыбы); 5 - тиеу камерасы; 6 – дозатор

10.3-сурет-Индукторы вакуум кең істігінің ішінде (б - г) жэне одан тыс (а) орналасқ ан мерзімдік (а - в) жэне жартылай ү здіксіз (г); корпус (6) жэне тигель (в) кө лбеуімен эрекеттегі ИВП сұ лбасы

3. Тигельден металды ағ ызу тә сілі бойынша:

а) тигельдің тү птік тесігі арқ ылы қ ұ юы бар пештер, ішкі тоқ татқ ышпен (болатты тарата қ ү ю шө мішіне ұ қ сас), ішкі тоқ татқ ышпен (тигельдің астына орналасқ ан жэне қ ұ ю кезінде жан-жақ қ а аударылатын) немесе қ айта балқ ытылғ ан металдан жасалган металл тығ ынмен Зкабылады, қ осымша индуктордың кө мегімен балқ ытады;

б) тигельдің кө лбеуі кезінде агызу мұ рындыгы арқ ылы қ ұ юы бар пештер (10.3, б - г- суретін қ араң ыз);

в) сифондық агызуы бар пештер.

4. Бұ рылатын (ең кейетін) қ аптамасы бар сауыт қ алыптарды

бекіту тә сілі бойынша: а) сауыт қ алыпты цапфағ а іледі (10.3, б- суретіи цараң ыз), пештің

кө лбеуі кезінде ол тигельден металды ағ ызудың оң тайлы жагдайымен қ амтамасыз ете отырып вертикаль жағ дайды сақ тайды;

б) сауыт қ алып балқ ыту камерасына 90° бұ рышпен тигельге салыстырмалы тү рде қ атаң бекітілген;

в) сауыт қ алып кұ ю камерасындағ ы 90° бұ рышпен тигельге салыстырмалы тү рде қ атаң бекітілген, балқ ыту камерасыньщ қ ақ пагын алмай-ақ сауыт қ алыпты айырбастауғ а мү мкіндік береді.

Фасондық қ ұ юга арналғ ан ИВП металды қ алыпқ а немесе центрден тепкіш машинага қ ұ ю тә сілі бойынша ажыратады.

6 Механикалық жабдық тардың ерекшеліктері. Зертханальщ ИВП қ аптамасы (корпус) мө лдір кварцтан жасалган диаметрі 200 мм-ге дейінгі қ ұ бырды білдіреді, ал бұ л балқ ыту тигелінен оның қ ыздыруын сэулеленумен азайтады. Кварц қ ұ быры суды салқ ындатуы мү мкін. Кварц қ ұ мының ү лкен морттыгы оларғ а ү қ ыптап карауды талап етеді. Мү ндай ИВП механикалық жабдық тардың конструкциясы жогары механикалық кү штерден қ ү бырды тиеуді қ амтамасыз етуі тиіс. Кварц кү бырын қ ү бырдың шет жақ тарында бекітілген, айдау жү йесін қ осуғ а, тигельді тиеуге, жұ мыс кең істігіне эртү рлі технологиялық жабдық гарды енгізу, манометрлер ү шін ө лшеу тү рлендіргіштерін орнатуга арналган тесігі болатын болат қ ақ пақ тармен тыгыздап жабады.

ИВП металл қ аптамасы индуктор ү шін ішкі экран ерекше роль алады. Онда пештіц қ осымша электр шығ ындарын шақ ыратын токтаркелтіріледі. Бү дан басқ а қ аптамадагы ток индуктор ағ ынының багыты бойынша кері магнитті агынды жасай отырып, оның шамасын азайта отырып, қ айта балқ итын металда бө лінетін қ уатты азайтады. Қ аптама.)кап диаметрінің Д, индуктор диаметріне қ атынасы аз болган сайын, пештің КПД соншалық ты аз болады. ИВП қ аптаманьщ ү лкен ө лшемдері кезінде атмосфералық қ ысым-

нан маң ызды механикалық жү ктемені откереді (0, 1 МПа). Сондық ган ИВП ү шін цилиндрлік пішіндегі металл қ аптамаларды қ аптайды, ягни тогысқ ан жіктердің аз санымен дайындау технологиясын оң айлатады жэне ү лкен беріктікті қ амтамасыз етеді. Қ аптамада салқ ындату ү шін сыртқ ы қ оршаманы пісіріп ораналастырады, ені 30-40 мм болатын жолақ ты тү зуші, судың келуі мен қ айтуын дү рыс сақ тау керек: вертикаль жолақ ү шін қ айта асынан, ал келу ү стінен; горизонтальжолақ ү шін судың келуі мен қ айтуы барлық сумен салқ ындатылатын ү стің гі бетті бірізділікті шаюды қ амтамасыз ететін терең ара жабынның екі жагынан ө теді (0, 4 МПа).

ИВП қ аптамасын тө мен адсорбцияланган қ абілеттілігі бар қ алың дыгы 4-12 мм ЮХ14Г14Н4Т (МЕСТ 5632-72) немесе 12Х18Н10Т маркалы магнитті емес қ аң ылтыр болаттан дайындайды. Қ аптаманың ішкі беті ВИП кезінде буланатын компоненттердің (ә сіресе марганецтің) қ ағ ын жоюды оң айлату ү шін жылтыратады (шаң сорғ ыштардың немесе ірі ИВП гидро шайғ ыштар кө мегімен). Мерзімдік ә рекеттегі шағ ын ИВП ү шін ү стінен сфералық алмалы -салмалы қ ақ пақ (тельфер кө мегімен) жабылатын немесе аударылатын (кө мекші кө тергіш жэне бү рылатын рычагтық немесе гидравликалық механизмдер кө мегімен) вертикаль осі бар қ аптама қ олданылады.

Жартылай ү здіксіз ә рекеттегі ИВП (10.3, г жэне 10.4- суретін қ араң ыз) электр механикалық жетегі бар ө зі жү ретін арбашағ а орнатылган жылжымалы сфералық қ ақ пақ пен жабылатын горизонталь осібар қ аптаманы қ олданады. Қ ақ пақ ты қ озгалту жылдамдыгы ~2 м/мин.

Қ ақ пақ тың ішкі жағ ында индуктор жэне ферромагнитті экранный магнит ө ткізгіш пакеті бар балқ ыту тигелі кронштейнде орнатылган, ал сыртқ ы жагынан (ішкі) - электр қ озғ алтқ ыштан, редуктор жэне горизонталь бү рылатын білікке қ озгалысты беретін арканы бар барабаннан тұ ратын тигельдің колбеу механизмі, оның тізбегіне колбеу тү рган тигель ілінген. Металды агызу уақ ыты 15 секундтан 2, 5 минутқ а дейін. Жылжымалы қ акпақ коаксиалды ток ө ткізгіш ү шін жэне индукторды салқ ындату жү йесіне суды келтіру ү шін екі келте кү быры болады. Балқ ыту камерасы қ аптамасыньщ қ озгалмайтын бө лігі жабатын вакуумды шиберлік бекітпесін, сауыт қ орап камераларын, тиеу камерапарын орнатуга арналган технологиялыкойық тарды, айдау жү йесін қ осу ү шін бір-екі келте қ ұ быр болады.

Қ аптаманың тө менгі ішкі бө лігінде сауыт қ алыптары арбашаларды қ озгалту механизмі мен рельстерді қ ү растырады.

Сауыт қ алып камерасының қ аптамасы эдетте сауыт қ алыптары бар арбашалардың габаритіне сэйкес келетін тік бұ рышты қ ималары болады, жеке айдау жү йесімен жабдық талган жэне қ арама қ арсы шет жақ тарды жабатын екінші вакуум бекітпесі болады. ИВП қ ызмет корсету қ олайлыгы ү шін сауыт қ алып камерасымен қ атар арнайы стенд болады, оны балқ ыту камерасына тасымалдау алдында қ ү ю арбашаларын жинау ү шін жэне ИВП-дан оларды бергеннен кейінсауыт қ алыптарды бө лшектеуге арналғ ан. Арбашаларды қ озғ алтудың барлық ү ш механизм і (балқ ыту камерасында, сауыт қ алып камерасында жэне ашық стендте) арбашаның 2-2, 5 м/мин қ озғ алу жылдамдығ ын қ амтамасыз ететін мотор-редуктордан жалпы жетегі болады. Тиеу қ ұ рылгысы жартылай ү здіксіз эрекетгегі ИВП балқ ыту камерасы қ аптамасының жоғ арғ ы бө лігінде тиеу камерасында Металл Денгсйі орналасады (мерзімдік ә рекеттегі ИВП қ аптама қ ақ пагын алғ ан кезде гиейді). Шихтаны беру ү шін тиеу себеттері қ олданылады: балқ ытылатын металдан алынатын тү бімен; ДБП қ олданылатын себеттерге ү қ сас ашылатын жапырақ пен; грейфер типтес, арнайы арқ анмен немесе басқ а тә сілмен ашылады. Тиеу камерасын 800...1200К дейін алдын ала қ ыздыру ү шін нихромды электр қ ыздырғ ыштармен, жеке айдау жү йесімен жабдық тайды.

Дозаторлар ВИП жү рісі бойынша сү йык металғ а қ оспалаушы жэне қ ышқ ылсыздандыргыштар (қ атты қ оспалар) отыргызу ү шін қ ажет. Дозаторлар бір немесе коп позициялы (кө п секциялы), ИВГІ қ аптамасының сырты мен ішінде, жартылай уздіксіз ә рекеттегі ИВП ү шін шиберлік вакуум бекітпесімен жэне мерзімдік ИВП ү шін бекітпесіз болуы мү мкін. Тигельге дозатордың қ оректендіруші қ ү бырынан материалдарды беру ү шін бұ рылатын (айналатын) арнашық тарнемесе ү демелі қ озгалатын кү рекшелер (соташық комегімен) тү рінде беруші қ ү рылгыны қ олданады. Мысалы, ИСВ-1, 0-НИ типтес ИВП да балқ ыту камерасының жұ мыс кең істігінен вакуум бекітпесі арқ ылы қ иылысатын эрбір секцияның 12 дм3 колемі бар сегіз секциялы дозатор орнатылган.

Технологиялық цұ рылгылар сү йық металл сынамасын, температура ө лшеу, балқ ыту процесінде шихталардың шө гуі, қ ождың сорылуы жэне металды агызганнан кейін тигельді тазалау ү шін қ ажет. Металл сынамасын алу жэне сү йық металдың температурасын олшеуге арналғ ан қ ү рылгы эдетте конструкциясы бойынша ұ қ сас жэне термопараны ыстық дә некерлеуден қ орғ ау қ ақ пагын немесе кварц пробиркасы ү шін ұ шында қ ысатын қ ұ рылгысы бар қ ұ бырлы соташық ты білдіреді. Ірі ИВГІ шток электр ө ткізгіші бар фрикциялық механизммен жылжытады. Сипатталғ ан қ ү рылгылардың термопарасы металл температурасын тү рақ ты тіркейтін радиациялық пирометр жұ мысын бақ ылау мақ сатында тигельде металл температурасын мерзімдік ө лшеу ү шін қ олданылады. Радиациялық пирометр телескопын ИВП тигелі ү стінде арнайы ұ зартылган сумен салқ ындайтын келте қ ү бырда орнатады. Металл сыныгы (шихтаның шогуі жэне тигельді тазалау ү шін) оның ү демелі қ озгалысын қ амтамасыз ететін топсалы вакуумды тыгыздауды жэне тигельді шегендеудіц ішкі бетіндегі кез келген нү ктеде қ атынау ү шін 15-20° осінен ауытқ уды білдіреді. Шагын ИВП металл сынығ ын озекше тү рінде тү тас жасайды, ал негұ рлым ірі ИВІІ - қ ү бырлы сумен салқ ындайтын етіп жасайды.

Кө мекші технологиялық қ ұ рылғ ыны эдетге қ ақ пакка немесе келте қ ұ бырга орнатады, соның қ асында қ ұ рал сайман эрекетін кө збен бақ ылауды қ амтамасыз ететін бақ ылау терезелерін кұ растырады. Бақ ылап отыруга арналғ ан бацылау терезесін қ алың дыгы 10-15 мм оптикалық молибденген ыстық қ а тө зімді шыныдан жасайды. Терезе

металл ваннасын, тигельді шегендеуді, ИВП балқ ыту камерасында эртү рлі қ ұ рылғ ылардың орналасуын кө ру ү шін шолудың ү лкен бү рышын қ амтамасыз етілуі тиіс. Негізгі немесе қ осымша терезе арқ ылы металдың қ ұ юын кө збен бақ ылау қ амтамасыз етілуі тиіс. Бақ ылау терезесін орнатуда жэне пайдалануда негізгі проблема - балқ ыту уакытынан олардың тозаң дануынан қ орғ ау, ә сіресе жартылай ү здіксіз эрекетгегі ИВП. Мү ндай жағ дайда ауыспалы шынысы бар немесе вакуумды шиберлік бекітпесі бар бақ ылау терезесін (бұ рылатын дискіде) қ олданады, ал бү л балқ ыту барысында шыныны айырбастауғ а мү мкіндік береді.

ИВП тартып шыгару жү йесі 1, 0-0, 1 Па қ ысымы кезінде балқ ытуды жү ргізуді қ амтамасыз етуі тиіс. Ірі жартылай ү здіксіз ә рекеттегі ИВП балқ ыту камерасындағ ы негізгі айдау жү йесімен қ атар сауыт қ алып жү йесінің камералары мен тиеу камераларының айдау жү йесі болуы қ ажет, сондай-ақ, эртү рлі технологиялық қ ү рылғ ылар ү шін (дозатор, термопара, сынама алғ ыш жэне т.б.) қ осымша вакуум ө ткізгіштер болуы қ ажет. Шагын (зертханалық) ИВП тартып шыгару жү йесіне кіретіндер форвакуумды механикалық соргы жэне бу агысты бустерлік сорғ ы; неғ ұ рлым ірі ИВП - механикалық форвакуумды жэне екі роторлы сорғ ы жэне бу ағ ысты майлы диффузиялық сорғ ы; ең ірі ИВП (сыйымдылығ ы 10 т артық) - торт сатылы бу ө ткізетін эжекторлық сорғ ылар. Мысалы, ИСВ-2, 5-НИ типтес отандық ИВП торт форвакуумды сорғ ы ө німділігі 0, 5 м3/с бойынша, торт екі роторлы сорғ ы 5 м3/с. бойынша жэне ү ш бу ағ ысты сорғ ы 15 м3/с.бойынша. ИВП индукторы сенімді электрлік оқ шаулауы болуы тиіс, себебіиндуктор орамдары арасында газ кең істігінің электрлік беріктігі қ арқ ынды иондау салдарынан минимум 10-100 Па реттегі қ ысым кезінде қ ысымның тө мендеуімен кұ лдырайды. Индукторды электрлік оқ шаулаудың бірнеше тэсілдері болады: а) қ алың дығ ы 0, 1-0, 15 мм болатын жабысқ ақ оқ шаулағ ыш шыны таспаны жэне РСК-1 резина шыны таспаны (немесе РСК-2) 1-2 қ абатпен жагу;

б) индукторга электр оқ шаулағ ыш термиялық тө зімді шайыр ерітіндісін тиеу (ЭД-5 немесе ЭД-6 эпоксидті шайыр). Мү ндай монолитті оқ шаулагышты жагу оқ шаулаудың ең бек сыйымдылыгын азайтады жэне сенімділігін ү лғ айтады;

в) индукторда электр оқ шаулагыш отқ а тө зімді қ абатгы тозандату;

г) индукторга қ атып қ алган отқ а тө зімді массаны қ ұ ю.

Индуктордың барлық шық паларын тыгыздамалар немесе басқ а тығ ыздагыштар кө мегімен шыны текстолиттен жасалган арнайы тақ тада бекітеді.

Шегендеу тө зімділігіне қ атты эсер ететін қ аттылық ты қ амтамасыз ету ү шін балқ ыту ИВП индукторлары, негізінен, тартақ ысушы конструкциялы болады, бұ л ү шін индуктордың ү стінен жэне астынан ФГ-9 кремний органикалық ыстық қ а тө зімді лакпен немесе шыны

текстолитпен сің дірілген, гетинаксті немесе текстолитті тіреулермен бекітілген асбестоцементтен жасалган тақ таларды орнатады. Кө лбеу тигелі бар ИВП-да тарта қ ысушы тақ талары бар индукторды кө тергіш тірек конструкциясы болып табылатын металл қ аң қ ада орнатады. Магнитті емес болаттан жасалган қ аң қ а индуктор диаметрі реттегі ара қ ашық тық та индуктордан жойылган. Индукторды қ аң қ ағ а жезден жасалган тарта қ ысушылармен немесе кернегіштермен бекітеді. Қ аң қ аның габаритті ө лшемдерін азайту ү шін индуктордың ішкі периметрі немесе қ аң қ аның ішкі жагы бойымен орналасқ ан қ аң ылтыр электр техникалық болаттан (ферромагнитті экран) жасалган пакеттер тү ріндегі магнит откізгіштерді қ олдана отырып, оны экрандайды. Кейде қ аң каны қ аң ылтыр мыспен экрандайды (электр магниттік экран).

ИВП шегендеу. Материал ретінде тигельді қ агымдау (онеркэсіптік ИВП) алюминий, магний, кальций, цирконий жэне т.б. электр балқ ытылган оксидтерден лынган ұ нтақ тарда қ олданады. Қ олданылатын шегендеу массасының қ ү рамы жэне тигельді қ агымдау мен жабыстыру тэсілі бұ л ретге балқ ытылатын қ орытпаның сыйымдылыгы мен

маркасына байланысты. ИВП ірі тигельдерді шегендеу (-27 т) корундты отқ а тө зімді кірпіштен дайындайды. Тө зімділігі 25-45 балқ ыма. Дана бү йымдардан шегендеуді дайындау кезінде жіктердің тыгыздыгына ү лкен кө ң іл бө лінеді. Бү л ретге индуктор мен қ алаудьвд сыртқ ы қ абыргасы арасында 25-50 мм саң ылау қ алдыру керек, мысалы, тигельдің отқ а тө зімді қ абырғ асы арқ ылы сұ йық металдың бұ зып жару жагдайында буферлік қ органыш қ абаты ретінде қ ызмет етеді жэне периклаз ү нтагымен толтырылган. Қ иын балқ итын ИВП, химиялық жагынан белсенді жэне эсіресе таза металдар мен қ орытпалар ү шін солардың негізінде сумен салқ ындайтын металл секциялық (бір бірінен электрлік жагынан оқ шауланғ ан бірнеше секциядан тү рады) тигельден тұ рады. Мұ ндай ИВП «суық» тигелі бар (ИПХТ) индукциялық пештер деп атайды. ИПХТ ү здіксіз немесе жартылай ү здіксіз тә сілмен ірі балқ ытылган блоктарды алу ү шін жоғ ары химиялық тазалық тагы қ иын балкитын оксидті материалдарды алу ү шін, сондай-ақ, тигель кө лемінде кристалдануга багытталғ ан ә діспен немесе балқ ыманың ү стің гі бетінен монокристалды тарту эдісімен қ олданылады («Кристалл» типтегі қ ондыргьща индукторга

салыстырмалы тигельді тү сіру шамасы бойынша).

Секция арасындагы саң ылауларда электрлік бос тү рып қ алуларды жоқ қ а шығ ару ү шін тигельдің бү йірлік бетіндегі секциялардьщ саны 6-дан 30-га дейін қ абылдайды, тигель тү бінде тигельдің диаметріне байланысты 3-тен 10-га дейін болады. Ә рбір секцияны «суық» тигельдің жө ндеуін жең ілдету ү шін жеке болтты қ осу арқ ылы асбест цементгі сақ инага бекітеді. Мыстан жасалган сумен салқ ындайтын секциялардьщ электрлік оқ шаулауыш қ алындыгы 0, 5-1 мм. Алюминий немесе цирконий оксидінің тотық қ ан қ абаты қ ызмет етеді. Бү л қ абатты балқ ытылатын металл шихтадан «суық» тигельді оқ шаулайды.

7 Вакуумды индукциялық пештегі балқ ыту процесі. Вакуумды пештерде балқ ыту ү шін май мен отқ абыршақ тан тазаланган шихталық материалдарды қ олданады; олардың қ ү рамы анық белгілі болуы тиіс. Шихтага никель, ферромолибден, ферровольфрам жэне кобальт енгізеді, егер осығ ан балкитын болат қ ү рамы талап етілсе. Шихтаны тиегеннен кейін токты қ осады, мерзімдік эрекеттегі пештерде алдын ала ауаны сорады. Балқ ытуды соргымен балқ ыту кең істігінен болінетін газды ү здіксіз сора отырып жү ргізеді. Бапқ ыту уақ ыты ішінде газ-сутегі енгізілген шихтасының ү лкен бө лігі, азоттың, сондай-ақ, ылгалдың бір бө лігі жойылады; сұ йық металл балқ ыту кезінде қ айнайды, ал бұ л металда оттегімен іріген кө міртегінің ө зара ә рекеттесуі кезінде алынган кө міртегі оксидтері кө піршіктерінің бө ліну нә тижесі болып табылады. Балкытудан кейін 20-40 минут ішінде ү стап тү рады, сол уақ ытта металдың қ ышқ ылдануы мен қ оспалануы, бірқ атар қ оспаларды тазалануы жү реді. Осы мерзімде пеште 1, 3-0, 13 Па қ ысым ұ сталынып тұ рады. Металдың қ ышқ ылдануы [С]+[0] = СО реакциясы бойынша коміртегімен жү реді, оның тепе-тендігі вакуум жагдайында оң ғ а карай жылжығ ан, себебі реакция ө німі ү здіксіз жойылады (сорылады). Мұ ндай қ ышқ ылсызданудың артық шылығ ы мынада, яғ ни металл оның ө німдерімен ластанбайды. Ә детте ұ стап тұ ру ванна толық гынышталғ анғ а дейін ү зарады (яғ ни СО бө лінуді тоқ татқ анғ а дейін).

Қ ышқ ылсыздану металдағ ы кө міртегінің есебінен немесе графит пен шойын тү рінде тазалаудың басында енгізілген кө міртегінің есебінен жү ргізіледі. Оттегіден тазалаумен қ атар, ұ стап тү ру мерзімінде азот жэне сутегі жойылады, тү сті металдар қ оспасында буланады (Zn, Sn, Pb, As, Bi). Ү стап тұ ру мерзімінде қ оспалау жү ргізеді жэне кесек қ ышқ ылсыздандырғ ыштармен тү пкілікті қ ышқ ылсыздануды жү ргізеді, оны дозатор арқ ылы енгізеді..стап тү ру басында феррохром, феррованадий, ал ұ стап тұ ру соң ында ферросилиций, ферротитан, алюминий, ферромарганец енгізіледі. Шыгару алдында, егер бү л қ ажет болса, кальций, магний жэне сирек кездесетін металдарды енгізеді. Балқ ытылган металды сауыт қ алыптарга қ ұ яды, негізінен, вакуумга кү яды. Кейде балқ ыту

процесінде металл десульфурациясын жү ргізеді. Осы мақ сатта тигель тү біне шихтаны тиеу басталганга дейін десульфурацияланатын қ ож тү зетін қ оспаны енгізеді (мысалы, СаО 90% жэне CaF2 10%). Балқ ылатын болат жэне қ орытпалар азотгыц, тү сті металдар қ оспасыныц, оттегінің жэне металл емес ендірмелердің томен санын қ амтиды, сутегі мү лдем болмайды; мұ ның барлыгы болаттыц бірқ атар қ ызметтік қ асиетгерін арттырады. Атмосфера оттегісімен байланыстың болмауы қ ү рамында тез балқ итын элементтері бар болат пен қ орыгпаны балқ ытуга мү мкіндік береді. Вакуумды индукциялық пештердің кемшіліктері мына фактор болып табылады: металды шегендеу тотыгымен реакцияга тү су нә тижесінде металл оттегімен жэне металл емес ендірмелермен, сондай-ақ, шегендеуден қ алпына келтірілген элементтерден (кремний, алюминий жэне т.б.) ластанады.

Дә ріс 11 Вакуумды доғ алы пештер

Конструкциялы, таттанбайтын, жоғ ары тө зімді жә не басқ а болаттан 60 т-га дейінгі ірі қ ұ йма кесектерді алу ү шін вакуумды доғ алы пештер қ олданылады. Вакуумды доғ алы пештердің артық шылық тары: қ ұ йма кесектің кристалды қ ұ рылымы біркелкі болады; элементтер біркелкі таралмайды (сегрегация), қ алыпты шойынды сауыт қ алыпқ а қ ұ йылғ ан қ ұ йма кесектерге тә н шө гу баяулығ ының жә не басқ а ақ аулардың болмауы. Тигель мыстан жасалатын болғ андық тан, отқ а тө зімді материалмен байланысуының болмауы салдарынан металдың қ оспалармен ластануы жү рмейді жә не тазалық дең гейі жоғ ары металл алуғ а болады.

Вакуумды доғ алы пештердің негізгі тобына электродтары шығ ындалатын пештер жатады. Пеш герметитті камерадан тұ рады, оғ ан мыс кристаллизатор бекітілген. Ол диаметрі 150-ден 1000 мм-ге дейінгі жә не одан артық кұ быр тә різді. Сыртынан кұ бырғ а сумен суыту қ аптамасы пісірілген, онда қ ысыммен су айналады. Пеш камерасында қ уатты вакуумды сорғ ыларғ а қ осылу ү шін келте қ ұ быр болады. Штанга соң ына қ арай арнайы қ ысқ ыш кө мегімен қ айта балқ ыту дайындамасы-электрод бекітіледі. Электрод дө ң гелек немесе квадрат қ ималы болады. Тұ рақ ты токтың теріс полюсі иілгіш кабельдер кө мегімен электрод ұ стағ ышқ а, ал оң полюс - мыс шиналар кө мегімен кристаллизаторғ а ә келінеді. Электродпен бірге электрод ұ стағ ыштың орнын ауыстыру арқ ан арқ ылы иілгіш ілінуі бар электр-механикалық жетекпен жү зеге асырылады. Жетекте автоматты реттегіштер болады, олар электродтың берілуін басқ арады. Ток қ осылғ ан кезде электродтың ұ шындағ ы жә не кристаллизатор тү бінің арасында электрлі доғ а жанады, яғ ни табандық қ а зақ ым келтірмеу ү шін желіну шайбасы орнатылады.

Электрлі доғ а ә серінен электрод балқ иды. Сұ йық металл тамшылары кристаллизаторғ а ағ ады жә не онда шағ ын ванна тү зіледі. Электродтың балқ у шамасы бойынша кристаллизаторда қ ұ йма кесек пайда болады. Металл кристаллизатордың суды суытатын қ абырғ аларымен байланысуы арқ асында жоғ ары жылдамдыкпен қ атаяды.

1 -электродты беру механизмі; 2-электрод ұ стагыш; 3-вакуумды тыгыздау; 4-электрод;

5-вакуумды камера; 6-ток жетегінің шиналары; 7-кристаллизатор; 8-доғ а; 9-бағ ытталатын кұ йма кесек; 10- ток жетегінін кабельдері.

1сурет - Вакуумды доғ алы пеш сұ лбасы

Мыстың жоғ ары жылу ө ткізгіштігі мен оны сумен қ арқ ынды салқ ындату салдарынан кристаллизатордың сұ йық металмен байланыста болатын жоғ арғ ы қ абаты балқ у температурасына дейін қ ызып ү лгермейді. Бағ ытталғ ан жә не тез кристалдандыру кө мегімен вакуумды доғ алы қ айта балқ ыту қ ұ йма кесегі, қ алыпты қ ұ ймағ а қ арағ анда, жақ сы қ ұ рылымғ а ие болады. Балқ ытуды вакуумда (10-2Па) жә не жоғ ары температурада жү ргізетіндіктен, металдан газ, тү сті жә не металды емес қ оспалардың кірінділері жойылады. Тазалығ ы жоғ ары металды алу ү шін болатты вакуумды доғ алы пеште екі рет қ айта балқ ытады немесе қ ұ йма кесекті алғ ашында вакуумды индукциялық пеште, сосын вакуумды доғ алы пеште қ айта балқ ытады.

Вакуумды доғ алы пештердің екінші тобын электродтары шығ ындалмайтын пештер қ ұ райды. Бұ л пештерде электрод вольфрамнан жасалады, ол процесс кезінде балқ ымайды. Шихта электрод астындағ ы балқ ыту аймағ ына беріледі. Тұ рақ ты электрод пен шихта арасында

доғ а жанып тұ рады, металл суды суытатын мыс кристаллизаторда балқ иды. Кристаллизатор қ абырғ аларында, балқ ымайтын металл -гарнисаждың қ алың қ абаты пайда болады, ол тигель кабырғ аларын қ алыптастырады, ал оның ішінде сұ йық ванна балқ иды. Балкыту аяқ талғ аннан кейін тигельді ең кейтеді жә не металды тигель жанында орнатылғ ан формағ а немесе қ ұ йма қ алыпқ а тарата қ ұ яды. Осылайша қ иын балқ итын ыстық қ а тө зімді қ орытпалардан фасонды кұ йма жасайды.

Дә ріс 12. Электрондық -сә улелік қ ұ рылғ ылар

Электрондық қ ыздыру қ ұ рылгыларында (ЭҚ Қ) электр энергиясының жылу энергиясына ауысуы бос электрондардың (мысалы, термо-катодпен эмитирленген) катод пен анод арасындағ ы электр ө рісінде жоғ ары жылдамдық қ а ие болуы кезінде жә не қ ыздырылатын объектінің бетімен соғ ылу нә тижесінде тез ұ шатын электрондардың бағ ытталғ ан ағ ынының (ол электрондық шоқ немесе сә уле деп аталады) кинетикалық энергиясының жылу энергиясына ауысуы кезінде жү реді.

Қ ыздырылғ ан объект бетіне жете отырып, электрондық шоқ тың (алғ ашқ ы электрондар) жылдамдатылган электрондары ө з жолында толық кристалл торымен, сонымен қ атар кездесетін жеке микро бө лшектермен: оң иондармен (тор тү йіндерінде), бос (валенттілермен) жә не байланысқ ан электрондармен эрекеттесе отырып, затқ а енеді.

Бұ л ретте алгашқ ы электрондардың электр ө рісі кристалл торының мерзімдік ө рісінің ауытқ уын тудырады, ол иондардың орын ауыстыруы жэне олардың тербеліс амплитудасының артуына, ягни металл температурасының жогарылауына экеледі. Алғ ашқ ы электрондардың кинетикалық энергиясының электромагнитті сә улелену тү рінде шашырауымен қ атар олар металл электрондарымен (екінші реттік электрондар) соғ ылысады. Бұ л ретте берілген энергия екінші реттік электронный вакуумғ а шығ уы ү шін ғ ана емес, сонымен қ атар электронғ а елеулі қ осымша энергия беруге де жеткілікті. Соның нә тижесінде ү стің гі бетте екінші реттік электрондардың эмиссиясы пайда болады.

Сұ йық металдың беті электрондық қ ыздыру кезінде қ атты қ ызып кетуі мү мкін (200-1000 К металдың балқ у температурасынан жогары) жэне электрондардың термиялық эмиссиясының қ уатты кө зі қ ызметін атқ арады.

Қ арастырылып откен металды электрондық қ ыздырумен қ атар жү ретін физикалық қ ү былыстардан басқ а ЭҚ Қ жү мыс камерасында электрондық шоқ тың балқ ыган металл ваннасы айнасының ү стінде металл буының атомдарымен жэне бө лінетін ә рі қ алдық газдың молекулаларымен езара ә рекеттеседі. 20-30 кВ кернеумен ү детілген алгашқ ы электрондардың серпімді емес соқ тыгысуы нэтижесінде бумен газдың қ озуы жэне иондалуы, ягни плазма тү зіледі, ол аса жогары жиілікті тербелісті ө ндірумен жә не электрондық сә уледен плазмага қ арай энергияның қ арқ ынды берілуімен қ атар жү реді.

Мұ ндай ЭҚ Қ электрлік шыгындар тү рінің шамасы жү мыс камерасы атмосферасының қ ысымы мен қ ү рамына, оның ө лшемдеріне, шоқ тың ток кү шіне жэне электрондардың қ озгалу жылдамдыгына, ягни ү деткіш кернеудің шамасына байланысты.

Қ ыздырылган металл терең іне электрондық шоқ электрондарының диффузиясының («ену») терендігі металл тығ ыздығ ына жә не ү деткіш кернеу шамасын