Тигель для индукционной установки

Полезная модель относится к металлургии, а именно к индукционным установкам для плавки и термической обработки в них различных материалов, в частности, металлов и сплавов платиновой группы и направлена на повышение экономичности конструкции тигля и расширение технологических параметров плавки. Указанный технический результат достигается тем, что индукционная установка содержит тигель, состоящий из выполненного плазменным напылением наружного керамического слоя, полученного прессованием внутреннего керамического слоя и набивки между наружным и внутренним слоями. Толщина набивки составляет 0,05-0,30 внутреннего диаметра тигля. Набивка выполнена из периклазового порошка при изготовлении внутреннего слоя из периклаза или шпинели MgO*Al₂O₃, или из корундового порошка при изготовлении внутреннего слоя из корунда, шпинели MgO_*Al₂O₃, муллита Al ₂O_3*SiO₃. Сверху слои покрыты замазкой, которая в зависимости от вида разлива металла может быть выполнена как плоской, так и в виде усеченного конуса. В нижней части тигля выполнено донное отверстие. Внутренний керамический слой может быть также получен плазменным напылением. 1 н.п.ф.; 2 илл.

Полезная модель относится к металлургии, а именно к индукционным установкам для плавки и термической обработки в них различных материалов, в частности, металлов и сплавов платиновой группы.

Известен тигель индукционной вакуумной печи для выплавки, преимущественно, никелевых и кобальтовых сплавов, состоящий из внутренней оболочки, средней оболочки, образованной плазмой, и наружного слоя из огнеупорной набивной массы (А.С. СССР 616506, МПК F27B 14/04, пр. 07.10.1976 г.).

Недостатком известного тигля, является высокая трудоемкость при его замене при выходе его из строя, требующая разрушение наружного слоя из огнеупорной набивной массы, а после установки нового тигля - восстановление наружного слоя. Кроме того, известный тигель не может быть использован для плавки и термической обработки в них металлов и сплавов платиновой группы.

Наиболее близким к заявляемой полезной модели по технической сущности является контейнер в виде тигля для индукционной установки, содержащий полученные плазменным напылением наружный и внутренний слои из керамического материала и средний токопроводящий слой, а также футеровку, при этом толщины токопроводящего слоя, внутренней и наружной частей керамического слоя составляют соответственно 0,3-2,0 мм, 2,0-10,0 мм и 2,0-16,0 мм. (П. ПМ 72052, МПК F27B 14/08, C30B 15/10, пр. 10.10.2007 г.).

Известный трехслойный тигель имеет токопроводящий внутренний слой, вследствие чего не может использоваться для плавки материалов платиновой группы, имеющих температуру плавления выше 2400°С, а также высокую трудоемкость при его изготовлении. Использование в известном тигле дорогостоящего дисилицида молибдена для образования токопроводящего слоя удорожает стоимость тигля. Кроме того, разогрев материала, находящегося в тигле, осуществляется теплом, выделяемым токопроводящим слоем, то есть требуются дополнительные энергозатраты на разогрев токопроводящего слоя тигля.

Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в повышении экономичности конструкции тигля и расширении технологических параметров плавки.

Технический результат достигается конструкцией тигля и подбором материалов, из которых он выполнен.

Поставленная задача решается следующим образом. Тигель для индукционной установки, выполненный из трех слоев, наружный и внутренний слои которого выполнены из керамического материала, при этом наружный слой изготовлен плазменным напылением, средний слой тигля выполнен в виде набивки из керамического материала, толщина которого составляет 0,05-0,30 внутреннего диаметра тигля, а внутренний слой образован прессованием или плазменным напылением.

При этом набивка выполнена из периклазового порошка при изготовлении внутреннего слоя из периклаза или шпинели МgО*Аl₂O₃.

Кроме этого, набивка выполнена из корундового порошка при изготовлении внутреннего слоя из корунда, шпинели МgО*Аl₂О ₃, муллита Аl₂O₃*SiO₂.

Помимо этого, внутренний слой тигля изготовлен прессованием.

Причем, в тигле выполнено донное сливное отверстие.

Получение внутреннего слоя прессованием упрощает изготовление тигля, а выполнение среднего слоя тигля в виде набивки, в частности, из периклазового порошка, упрощает изготовление тигля, снижает его стоимость за счет исключения дорогостоящих материалов, снижает энергозатраты на разогрев самого тигля, что повышает его экономичность, а также позволяет осуществлять плавку материалов платиновой группы, имеющих температуру плавления выше 2400°C, что расширяет технологические параметры плавки.

Толщина набивки тигля определена экспериментально и является оптимальной для материалов, из которых изготовлены наружный и внутренний слои тигля. Выполнение набивки тигля толщиной в указанных пределах (0,05-0,30)D_o совместно с наружным слоем тигля обеспечивает компенсацию температурного расширения внутреннего слоя от воздействия на него плавящегося металла; при его толщине менее 0,05D_o компенсация может быть недостаточной, а толщина более 0,30D_o экономически нецелесообразна.

При внутреннем слое тигля, выполненном, как и набивка, из периклаза, или шпинели MgO*Al₂O ₃, и имеющем больший температурный коэффициент расширения, толщина набивки потребуется больше, т.е ближе к соотношению 0,30D _o, а при внутреннем слое, например, из корунда, шпинели MgO_*Al₂O₃, муллита Al₂ O_3*SiO₂ потребуется набивка меньшей толщины, т.е. ближе к минимальному соотношению 0,05D_o.

Выполнение в тигле донного сливного отверстия позволяет осуществлять не только кокильную разливку (разливку металла сверху), но и донную, что расширяет технологические параметры плавки.

Отличительные от наиболее близкого аналога признаки заявляемой полезной модели являются существенными, так как влияют на достижение технического результата.

Совокупность всех существенных признаков полезной модели не известна из уровня техники, следовательно, она является новой.

На фиг.1 представлена конструкция тигля для кокильной разливки металла; на фиг.2 - тигель с донными разливными отверстиями.

Индукционная установка содержит тигель, состоящий из выполненного плазменным напылением наружного керамического слоя 1, полученного прессованием внутреннего керамического слоя 2 и набивки 3 между наружным 1 и внутренним 2 слоями. Набивка 3 выполнена из периклазового порошка при изготовлении внутреннего слоя 2 из периклаза или шпинели MgO*Al₂ O₃ (фиг.1) или из корундового порошка при изготовлении внутреннего слоя 2 из корунда, шпинели MgO_*Al ₂O₃, муллита Al₂O_3*SiO ₂ (фиг.2). Сверху слои покрыты замазкой 4, которая в зависимости от вида разлива металла может быть выполнена как плоской (фиг.1), так и в виде усеченного конуса (фиг.2). В нижней части тигля выполнено донное отверстие 5.

Работа индукционной установки осуществляется следующим образом.

Тигель устанавливается в индукционную печь и заполняется высокотемпературным материалом, подлежащим плавке или термообработке. На индуктор (не показан) подается переменное напряжение высокой частоты. В переменном электромагнитном поле индуктора индуцируется электрический вихревой ток и выделяется тепло, которое идет на разогрев материала, находящегося в тигле, и не расходуется на разогрев самого тигля.

После завершения рабочего процесса обрабатываемый материал удаляется из тигля разливкой через верх или через донное отверстие.

Заявляемый тигель предназначен для плавки металлов и сплавов платиновой группы, прежде всего платины, сплавов платины с иридием и родием, а также иридия и выдерживает нагрев до 2800°C. Тигель обладает достаточной термостойкостью, что позволяет проводить в нем длительную выдержку расплавленного металла в процессе пирометаллургической очистки.

Таким образом, предлагаемая конструкция тигля для индукционной установки, по сравнению с известными аналогами, обеспечивает упрощение его изготовления, снижение стоимости и энергозатрат при высокой эксплуатационной надежности, расширяет технологические параметры плавки, исключает потери драгметаллов даже при разрушении тигля, упрощает сбор корольков металла и утилизацию футеровки.

1. Тигель для индукционной установки, состоящий из трех слоев, наружный и внутренний слои которого выполнены из керамического материала, при этом наружный слой изготовлен плазменным напылением, отличающийся тем, что средний слой тигля выполнен в виде набивки из керамического материала, толщина которого составляет 0,05-0,30 внутреннего диаметра тигля, а внутренний слой образован прессованием или плазменным напылением.

2. Тигель по п.1, отличающийся тем, что набивка выполнена из периклазового порошка при изготовлении внутреннего слоя из периклаза или шпинели MgO·Al₂ O₃.

3. Тигель по п.1, отличающийся тем, что набивка выполнена из корундового порошка при изготовлении внутреннего слоя из корунда, шпинели MgO·Al₂O₃ , муллита Al₂O₃·SiO₂.

4. Тигель по п.1, отличающийся тем, что в тигле выполнено донное сливное отверстие.