для плавки металлов, для индукционных печей
Тигель — это огнеупорная емкость, предназначенная для плавления металлов. В тигелях, в составе которых присутствует графит, производят плавку сталей или меди и сплавов на ее основе. Получение расплава металла производят в тигельных печах.
Примеры графитовых тигелей
Данный способ плавления ограничен объемом получения расплава. Графитовый тигель используется в лабораториях, на заводах для получения редких сплавов или для получения отливок из меди, драгоценных металлов, а также в домашних мастерских.
Особенности графитового тигеля
Графитовые тигели для плавки цветных металлов имеют достаточно длительный эксплуатационный период. Хорошо противостоят окислению, термическому и механическому воздействию расплава. Используются в основном тигели в паре с индукционными нагревательными печами.
Индукционная печь с графитовым тигелем
Графиту, как у материалу, присущи такие свойства как:
- термостойкость;
- огнеупорность;
- большая теплопроводность;
- повышение прочностных характеристик при нагревании;
- малый удельный вес;
- малая пористость;
- предупреждение окисления;
- стойкость к:
- разъеданию;
- прилипанию;
- пригару.
Графитовые тигели изготавливаются не из чистого графита. Для формирования смеси в графит добавляют огнеупорную глину (шамотную, глинозем), кварцевый песок. Часть глины может быть заменена на каолин. Качественно изготовленные емкости легко переносят значительное число плавок.
Для плавки сталей состав шихтовой смеси подбирается под требования чистоты и характеристик стали.
| Материалы шихты, % | Графит | Глинозем | Каолин | Шамот |
| Тип сплавов | ||||
| Сталь высокой прочности | 54 | 35 | — | 10 |
| Сталь средней твердости | 40 | 38 | — | 22 |
| Бритвенная сталь | 12 | 40 | 40 | 8 |
| Качественная сталь (чистая) | 3 | 87 | 10 | — |
| Медь | 8 | 67 | — | 25 |
| Латунь, бронза | 12 | 50 | 13 | 25 |
| Чугун серый | 53 | 43 | — | 4 |
| Чугун модифицированный | 50 | 40 | — | 10 |
Для плавки меди и чугуна Блейнингер предложил следующие пропорции тигельных шихт.
| Материалы шихты, % | Медные сплавы | Чугуны | ||||
| A | B | C | D | E | F | |
| Графит | 48 | 57,5 | 55 | 50 | 58 | 55 |
| Глина | 32 | 25,5 | 35 | 40 | 35 | 30 |
| Каолин | 6 | 10,5 | 5 | — | — | 7 |
| Кварцевый песок | — | — | — | 5 | 7 | 8 |
| Шамот | 14 | — | 5 | 5 | — | — |
| Кремниевый песок | — | 6,5 | — | — | — | — |
Важным производственным показателем является себестоимость готовой продукции при заданных характеристиках. Поэтому для изготовления тигелей используется различные виды графита.
Зернистый графит не используется. Применяется пластинчатый или измельченный в мелкую фракцию. Крупнопластинчатый графит обладает огнеупорностью, термостойкостью и имеет высокую плотность. Мелкопластинчатый графит (аморфный) менее стоек и количество плавок в нем значительно меньше. Прочностные характеристики тигелей зависит от зольности графита.
Графитовые тигели для сталей
Тигели для сталей изготавливаются из высоко концентрированного графита, содержание которого достигает 90%. Но наличие окислов железа должно быть сведено к минимуму. При плавке меди графит частично заменяют ретортным графитом или коксом.
В последнее время широкое применение находят следующие марки графитов:
- ЭГ2 – электрографит;
- ГМ – графит мелкозернистый;
- МПГ – графит изостатический.
Электрографит
Электрографит ЭГ2 отличается от графита, из которого изготавливаются электроды, меньшей пористостью. Данная марка рекомендована при повторной плавке или для расплава с удалением шлака.
Графит мелкозернистый
Мелкозернистый графит ГМ рекомендован для плавки чистых металлов. Устойчив к обгоранию.
Графит изостатический
Изостатические графиты МПГ имеют самые наилучшие характеристики, а потому высокую стоимость.
Изготовление тигеля своими руками
Изготовление тигеля не трудоемкое занятие. Чтобы его изготовить своими руками на основе мартеля потребуется:
- измельченный графит;
- целый графит;
- трубка графитовая;
- мартель шамотный;
- магнезит;
- фетр.
Технологическая последовательность:
- Взять плотную бумагу. Из нее свернуть два цилиндра разного диаметра. Внешний цилиндр полый и большего диаметра, а внутренний закрытый с обоих сторон и меньше по размеру.
- Мартель и остальные компоненты перемешать в отдельной емкости. Далее смешать с жидким стеклом до получения однородной массы, консистенция которой сопоставима с песочным тестом.
- Часть полученной массы распределяется на ровной и гладкой поверхности. Затем на нее установить бумажные цилиндры один в другой для получения формы тигеля. Расстояние между бумажными цилиндрами – толщина стенок тигеля.
- Оставшейся массой заполняется приготовленная форма.
- После формирования удаляются бумажные элементы формы и заготовку необходимо немного просушить при комнатной температуре.
- Затем тигель помещается в индукционную печь для того, чтобы из смеси выгнать оставшуюся влагу. Прогревать следует при невысоких температурах, чтобы форма не лопнула. Процесс занимает значительное время.
- После сушки тигель обжигается при температуре не более 600 °С.
- Качество тигеля проверяется простукиванием, как хрустальный бокал.
Другие виды тигелей
Тигели изготавливаются не только на основе графита, но и из чугуна и керамики. Чугунные емкости используются достаточно редко из-за: быстрого окисления железа, вступления его в химическую реакцию с расплавом, большой реактивности, низкой термостойкости и огнеупорности. Из-за чего чугунные модели имеют невысокую стоимость.
Тигели из керамики разных форм
В тигелях из керамики не происходит никаких реакций и изменений. Поэтому их используют для плавки хромовых, кобальтовых сплавов и неблагородных металлов.
Вставки в тигель из кварца
Как вариант изготавливаются вставки в тигель из кварца. Их применяют, когда требуется исключить взаимодействие расплава с графитом или чугуном.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
stankiexpert.ru
Тигели для индукционных печей
Тигель для плавки содержит до 0,5% зольных примесей, электропроводен и может применяться главным образом в вакуумных и высокочастотных печах или в печах для выплавки чёрных и цветных металлов, полупроводниковых, благородных и других металлов, то есть в печах, работающих в защитной газовой атмосфере при температуре около 2500°С.
Искусственный графитированный материал теряет механическую прочность при 2800-3000°С и испаряется в вакууме при температуре около 2300°С, но окисляется на воздухе примерно при 600°С. Поэтому тигель для плавки не пригоден для работы в открытых горновых или других печах, где нагрев и плавление производится твёрдым топливом, газом или нефтяной форсункой с окислительным пламенем. Для работы в таких открытых печах применяется шамотно-графитовый тигель, который изготавливают формованием смеси шамота, графита и огнеупорной глины.
Тигель для плавки, как и другие изделия из искусственного графита, изготавливают механической обработкой прессованной, а затем обожжённой и отграфитированной заготовки, которая состоит из нефтяного кокса и каменноугольного пека.
Тигель для плавки в индукционных печах — типы и геометрические формы
Тигель для плавки изготавливается четырёх основных видов: конические, цилиндрические, фасонные и специальные. Графитированные тигли из искусственного графита могут применяться в высокочастотных печах вместо набивных тиглей. Известно, что на набивку и обжиг формованных и кварцевых или шамотных тиглей требуется около трёх часов, благодаря чему значительно снижается производительность высокочастотных печей.
Благодаря применению выточенных тиглей из искусственного графитированного материала на некоторых заводах ускоряется плавка металла и увеличивается срок их службы по сравнению с набивными.
При переводе высокочастотных индукционных печей с набивных тиглей ёмкостью до 500 кг с наружным диаметром до 480 мм на графитированные, выточенные из прессованных заготовок искусственного графита, можно значительно увеличить производительность печей и улучшить качество выплавляемого металла.
Конические тигли применяются главным образом при ручной разливке металла (захват при такой разливке упирается в коническую часть тигля).
Цилиндрические тигли применяются в высокочастотных печах, из которых разливка металла производится при наклоне печи.
Фасонные тигли применяются для плавки чёрных, цветных, полупроводниковых металлов и сплавов. Благодаря малозольности и хорошей электропроводности эти тигли могут применяться и для контактной электроплавки драгоценных металлов.
Специальные тигли могут применяться для плавки цветных и благородных металлов, выплавки полупроводниковых металлов с перемешиванием шихты, в виде форм-кокилей для отливки лабораторных образцов и для плавки драгоценных металлов.
В цветной металлургии используют тигли графитовые разной емкости. Применяют их в печках прямого нагрева, электрических печках с защитной атмосферой либо в вакууме при температуре до 2500 градусов. Используют тигли графитовые с расплавами цинка, алюминия, меди и других металлов, и их сплавов.
Тигель для плавки в индукционных печах
Самый распространенный метод плавки металлов считают использование индукционных печей. Нагреватели в данных печах являются тигли графитовые, которые разогреваются благодаря наведенному току. Наводимый ток разогревает тигель и металл, который поместили в него. Достаточно низкие затраты электроэнергии, а также маленькое время плавки в таких печах.
Преимущество индукционной печи, в которой используют тигли графитные – это готовность к работе, возможность быстрой замены теплоизоляции между тиглем и трубкой индуктора, продолжительный срок службы, получение высокой температуры и низкая цена обслуживания.
Графит, который используют для индукционных тиглей для плавки:
• Графит марки ЭГП — графит марки ЭГ с пропиткой. Он немного устойчивее обычного электродного графита. Несомненным достоинством, которым обладают графитовые тигли этой марки, является их низкая стоимость, недостаток — крупнозернистость графита (размер зерна от 2 до 4мм) и невысокая стойкость к окислению — зерна графита попадают в расплав;
• Марка графита ЭГП – графит этой марки с пропиткой. Он обладает большей устойчивостью, чем обычный электродный графит. Достоинством графитовых тиглей данной марки считают низкую цену, а недостатком крупные зерна графита (от 2 до 4 мм) и малая устойчивость к окислению, так как в расплав попадают зерна графита;
• Марка графита МПГ – плотный и мелкозернистый (0,025 мм) графит. Обладает высокой устойчивостью к окислению;
• Марка графита МГ – это графит отечественного производства с мелкими зернами (0,8 мм). При использовании данного графита все изделия обладают высокой стойкостью;
Мы производим тигли для плавки графитовые диаметрами от 7 до 700 мм. Изготовление возможно по чертежам заказчика.
metakub.ru
ЗАВОД ИНДУКЦИОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ :: Тигли
ЗАВОД ИНДУКЦИОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ
По желанию Заказчика при поставке индукционных плавильных тигельных печей для плавки цветных металлов, комплектует их высококачественными керамическими или графитосодержащими тиглями MAMMUT.
ООО «Маммут-Тигель», Россия, г. Санкт-Петербург является официальным представителем фирмы “Mammut-Wetro”, Германия, производящей широкий ассортимент высококачественных плавильных тиглей и аксессуаров к ним.
Высокое качество поставляемой продукции, профессионализм менеджеров и гибкость ценовой политики позволили компании завоевать достойное место среди поставщиков оборудования для металлургического и литейного производства.
|
Тигли представляют собой керамические изделия из графита и карбида кремния на глиняной или углеродной связке. Тигли MAMMUT формованы изостатическим способом и, в зависимости от области применения, обладают уникальной стойкостью к коррозии или температурным изменениям и термостойкостью. |
||
Выбор типа плавильного тигля зависит от плавильной печи, способа нагрева, загрузки металла, температуры плавления и вида металла.
| № | Плавильные тигли | Описание | Выплавляемый металл | Температура, °С |
| 1 |
Mammut-ISO-Graphite |
Универсальные плавильные тигли для любого типа нагрева и металла, средней стойкости. Предназначены особенно для сплавов цинка и латуни, а также для индукционных печей и в случае интенсивной обработки расплава. |
цинк алюминий золото бронза серебро |
400 — 1200 |
| 2 |
Mammut-ISO-Graphite IM |
Тигли для плавления и подогрева алюминия в электропечах. Эти тигли обладают отличной стойкостью к коррозии, длительным сроком службы и рентабельностью. |
сплавы цинка алюминий |
600 — 1000 |
| 3 |
Mammut-ISO-SiC X |
Высокопроизводительные тигли используются в электропечах и газовых печах. Обладают высокой прочностью, теплопроводностью и исключительной стойкостью к коррозии. |
алюминий |
750 — 1100 |
| 4 |
Mammut-ISO-SiC XO |
Высокопроизводительные тигли для сплавов алюминия и меди используются в газовых и электрических печах и печах, работающих на жидком топливе. Обладают высокой стойкостью к температурным изменениям. |
алюминий золото бронза серебро никель медь чугун |
1000 — 1400 |
| 5 |
Mammut-ISO-SiC XY |
Тигли отличаются исключительной стойкостью к высоким температурам и выдерживают самые большие нагрузки при изменении температур. |
золото бронза серебро никель медь |
1100 — 1500 |
Тигли формы А для индукционных печей
| № или ëмкость в kg Cu | H mm | D mm | d mm |
| А 0* | 70 | 60 | 41 |
| А 1* | 90 | 90 | 55 |
| А 5* | 150 | 125 | 85 |
| А 10 | 200 | 160 | 115 |
| А 15 | 230 | 180 | 120 |
| А 20 | 255 | 200 | 140 |
| А 25 | 260 | 220 | 150 |
| А 30 | 290 | 230 | 160 |
| А 40 | 310 | 260 | 190 |
| А 50 | 330 | 270 | 195 |
| А 60 | 345 | 285 | 200 |
| А 70 | 360 | 295 | 205 |
| А 80 | 375 | 305 | 215 |
| А 90 | 380 | 315 | 225 |
| А 100 | 400 | 325 | 230 |
| А 120 | 410 | 345 | 245 |
| А 150 | 450 | 370 | 260 |
| А 175 | 480 | 380 | 270 |
| А 200 | 500 | 400 | 285 |
| А 250 | 515 | 420 | 300 |
| А 300 | 540 | 440 | 315 |
| А 350 | 590 | 475 | 330 |
| А 400 | 600 | 500 | 340 |
| А 500 | 650 | 510 | 350 |
| А 600 | 680 | 530 | 380 |
| А 800 | 800 | 560 | 380 |
| А 1000 | 820 | 635 | 420 |
| А 1100 | 890 | 635 | 420 |
| А 1500 | 900 | 780 | 435 |
| А 1600 | 1000 | 780 | 435 |
| А 1700 | 1000 | 880 | 450 |
| А 1800 | 1100 | 880 | 450 |
| А 1900 | 1000 | 950 | 550 |
| А 2000 | 1250 | 950 | 550 |
| Примечание: * — Тигли без глазури | |||
Тигли формы Z для индукционных печей
| № / ëмкость в kg Cu | H mm | D mm | D1 mm |
| Z 100 / 735 | 880 | 425 | 420 |
| Z 79 / 945 | 980 | 525 | 495 |
| Z 86 / 835 | 960 | 485 | 480 |
| Z 96 / 390 | 560 | 405 | 400 |
| Z 101 / 1200 | 1150 | 530 | 525 |
| Z 111 / 330 | 530 | 387 | 383 |
| Z 182 / 2400 | 1550 | 620 | 610 |
| Z 230 / 3000 | 1550 | 680 | 670 |
Использование графитсожержащих тиглей в индукционной плавильной тигельной печи
|
В индукционных тигельных печах малой емкости, как правило, для плавки цветных металлов и сплавов (медь и ее сплавы), применяют графитсодержащие тигли. В зависимости от диаметра и высоты катушки индуктора подбирается размер тигля с учетом расположения тигля в индукторе, а также необходимых зазоров (30-40 мм) для теплоизолирующей засыпки. Тигель располагается по оси индуктора, дно тигля рекомендуется располагать в районе между 1-ым и 2-ым витком катушки индуктора. Важно, чтобы тигель был установлен в печи концентрично. В этом случае обеспечивается равномерный нагрев стенок тигля, что продлевает срок его службы. Графитсодержащие огнеупорные тигли состоят из природного графита, глины и карбида кремния. Графит придает тиглю необходимую термостойкость и является в значительной мере устойчивым к химическим воздействиям. Единственным растворителем для графита является расплавленное железо. Именно поэтому графитсодержащие тигли не предназначены для плавки чугуна. Еще одним «недостатком» графита является его окисление при доступе кислорода, начиная с 600° C. Поэтому тигли покрываются глазурью, которая в значительной мере защищает графит от окисления. Глина используется как высокоогнеупорное связующее для графитсодержащих изделий. Карбид кремния используется как дополнительный проводник тепла, который к тому же существенно увеличивает механическую прочность и износостойкость тиглей. |
Общие рекомендации по эксплуатации тиглей
|
Стойкость тиглей зависит от типа печи, металла, который в нëм плавят, температурного режима плавки и других факторов. Существует ряд рекомендаций, одинаково применимых при любых условиях эксплуатации.
|
zio-ural.ru
Тигель для индукционной плавильной печи
Слово «тигель» произошло от немецкого «Tiegel», что в переводе на русский язык означает — горшок. Тигель — это емкость, которая используется для разнообразных операций, требующих от него хорошей выдержки воздействия высоких температур. Чаще всего тигли применяют для нагрева, сжигания, обжига, отжига, высушивания и плавки различных веществ.
Тигель используют в любом металлургическом и лабораторном оборудовании, предназначенном для литья разнообразных металлических сплавов.
Важная особенность, позволяющая отличать тигель — конструирование из огнеупорных материалов, дающее высокую устойчивость к воздействию высоких температур при плавке. Чаще всего тигель выполняют в роли усеченного конуса, либо цилиндра. Тигель может быть сконструирован и в виде плавильной лодочки или плавильной чаши.
Тигель что означает маркировка
У всех тиглей существует свой номер (маркировка). Маркировка присваивается тиглю согласно его объему. Маркироваться тигли могут от 1 до 300 и выше. Так как металлургическая промышленность является наиболее активной в плане использования тиглей, то объем тигля измеряется количеством расплавленного металла, способного в нем уместиться. Одна условная единица тигля равняется 0,142 дм³. 0,142 дм³ — это один килограмм расплавленной бронзы.
Выбирать тигель для индукционной плавильной печи следует, исходя от объема металла, который будет выплавляться в ней за один раз. Так, например, плавильные печи ЭЛСИТ способны на сегодняшний день выполнять плавку до 100 килограмм металла за один раз.
Использование тиглей в промышленности
В производстве тигли применяются для операций, которые требуют емкость, способную выдерживать длительное воздействие высоких температур. Чаще всего тигли применяются в следующих промышленных сферах:
- Металлургическая промышленность. Используют там тигель, как емкость для металла, в отношение которого будут производить плавление, обжиг, сжигание, разливку металлов, флюсов, рудных концентратов
- Металлообрабатывающая промышленность. Чаще всего в сфере металлообработки тигель применяют для литья, обжига, отжига и прочих операций, связанных с нагревом металла.
- Исследовательские лаборатории также используют тигель или оборудование с встроенным тиглем для растворения различных веществ, сжигания, выплавки, взвешивания и т.п.
- Химические лаборатории чаще используют тигель отдельно от установок на открытом огне. Однако в некоторых случаях они нуждаются в полностью закрытой индукционной установке. Применяют химические лаборатории тигель в целях сжигания, плавления, гомогенизации, растворении и т.п.
- Ювелирные мастерские. В ювелирных цехах также используют индукционные плавильные печи с тиглем, ведь они позволяют производить быструю и качественную обработку драгоценных металлов.
Тигли активно применяются в промышленности, а также могут быть использованы в личных целях на огородах для плавки металлов, а также для плавки свинца охотниками.
Какой материал для создания тигля лучше
Немаловажно отметить, что для каждой операции следует подбирать наиболее подходящий тигель, ведь некоторые вещества могут вступать в химическую реакцию с материалом, из которого сделан тигель.
Ниже мы перечислим список наиболее популярных материалов, которые могут использовать производители при создании тигля для плавильной печи.
- Тигель из графита. Чаще всего применяется для плавки и розлива металлов и сплавов.
- Тигель из стали или чугуна. Применяется если в производстве идет обработка неагрессивных материалов, а также плавка металлов, которые не требуют длительной выдержки и высокой температуры нагрева (свинец, олово, цинк, кадмий, амальгамы, щелочные металлы, сурьма, галлий, индий, таллий, висмут).
- Тигель из кварца. В основном данный материал применяют при создании тигля для обработки кварца.
- Тигель из тантала. Используют для обработки лантаноидов.
- Тигель из никеля. Отлично подходит для работы с расплавленной щелочью.
- Тигиль из иридия. Применяют для произведения лабораторных работ, требующих особой точности, а также для выращивания драгоценных камней.
- Тигель из вольфрама активно используют во время работы с металлами, требующих достижений сверхъестественных температур в вакуумной и защитной среде.
Так же довольно популярен в последнее время тигель из керамики, хоть данный материал является очень хрупким.
Если выбрать тигель для индукционной плавильной печи вы самостоятельно не можете, то лучше всего подготовить четкое техзадание с указанием всех необходимых данных, чтобы специалисты смогли проанализировать их и помочь подобрать вам подходящий материал для тигля.
Если заметили ошибку, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter
xn--h1afsf5c.xn--p1ai
Графитовые тигли для индукционных установок
Графитовые тигли
Предприятия цветной металлургии применяют графитовые тигли различной емкости. Графитовые тигли используются в печах прямого нагрева и индукционных электрических печах в вакууме или защитной атмосфере при температурах до 2500°С. Тигли рекомендуется использовать с расплавами меди, алюминия, цинка и других металлов и их сплавов.
Индукционные установки
Наиболее распространенным методом плавки металлов является применение индукционных печей. Нагревателем в этих печах является тигель графитовый, разогрев которого осуществляется за счет наведенных токов. Наводимые индукционные токи разогревают только тигель и помещенный в него металл. Затраты энергии и время плавки в индукционных печах очень низкие.
Преимуществом конструкции индукционных печей, в которых применяются графитовые тигли, является — постоянная готовность к работе (быстрая замена теплоизоляции между трубкой индуктора и тиглем), большой срок службы, низкая стоимость обслуживания и получение высоких температур.
Конструкции графитовых тиглей
По конструкции индукционные установки можно подразделить на установки с верхней разливкой и с донной разливкой. Соответственно, для этих печей применяются графитовые тигли различной конструкции. В частности, графитовые тигли с донным способом разливки требуют использования дополнительной запорной шток-пробки. В некоторых штоках предусмотрено внутреннее отверстие под термопару для контроля температуры слива металла. Если же тигель графитовый имеет отверстие в стенке, то в этом случае запорный шток изготавливается сплошным.
Графиты для индукционных тиглей
• Графит марки ЭГП — графит марки ЭГ с пропиткой. Он немного устойчивее обычного электродного графита. Несомненным достоинством, которым обладают графитовые тигли этой марки, является их низкая стоимость, недостаток — крупнозернистость графита (размер зерна от 2 до 4мм) и невысокая стойкость к окислению — зерна графита попадают в расплав;
• Графит марки МГ — это мелкозернистый графит отечественного производства. Размер зерна 0,8мм. Изделия из графита этой марки (в том числе тигель графитовый) обладают достаточно высокими показателями по стойкости;
• Графит марки МПГ — это плотный графит отечественного производства. Изделия из графита марки МПГ обладают самыми высокими показателями по стойкости и мелкозернистости (размер зерна 0,025мм). Обладают высокой стойкостью к обгоранию;
• Высокоплотные графиты — превосходят по качеству графит марки МПГ отечественного производства. Размер зерна до 0,010мм. Обладают наивысшей стойкостью к окислению.
Таким образом, высокая термическая стойкость в сочетании с повышенными прочностными характеристиками и относительно небольшой пористостью, позволяют изготавливать высококачественные металлургические тигли, дающие возможность ускорять плавку металла, исключать аварийные процессы, получать отливки высокого качества.
Мы поставляем тигли графитовые диаметром до 1100мм и длинной до 1000мм.
Тигли графитовые изготавливается в том числе по чертежам заказчика.
Стоимость заказа рассчитывается исходя из полученной заявки, в которой потребитель должен указать размеры тигля, либо предоставить чертеж заказываемой продукции.
www.ugprom.su
Плавка металла в индукционной тигельной печи
Индукционная тигельная печь с электропроводным тиглем
В металлургии используются электрические печи и миксеры с различной геометрией ванн. Так для плавки черных и цветных металлов широко используются индукционные тигельные печи (ИТП).
Индукционная плавильная тигельная печь (рисунок 6.24) представляет собой цилиндрическую электромагнитную систему с многовитковым индуктором 1. Поскольку загрузка 2 нагревается до температуры, превышающей температуру плавления, обязательным элементом конструкции печи является тигель – сосуд, в который помещается расплавляемая шихта. В зависимости от электрических свойств материала тигля различают индукционные печи с непроводящим (рисунок 6.24,а) и проводящим (рисунок 6.24,б) тиглем.
К первой группе относятся печи с диэлектрическим керамическим тиглем 3, предназначенные для плавления металлов. В таких печах загрузка нагревается индуктированным в ней током, тигель же эквивалентен воздушному зазору.
Ко второй группе относятся печи со стальным, графитовым или граффито – шамотным тиглем 4, обладающим большей или меньшей электропроводностью. Если толщина стенки тигля более чем вдвое превышает глубину проникновения тока в материал тигля, то можно считать, что индуктированный ток сосредоточен в стенке тигля, загрузка же подогревается только путем теплопередачи и может не обладать электропроводностью. При меньшей толщине стенки тигля электромагнитное поле проникает в загрузку и энергия выделяется как в стенке тигля, так и в самой загрузке, если она электропроводна. Печи с проводящим тиглем имеют теплоизоляцию 5.
а б
Рисунок 6.24. Устройство индукционной тигельной печи
Так как направление индуктированного в расплаве тока противоположно току индуктора, между индуктором и расплавом возникают силы отталкивания. Расплавленный металл в ИТП как бы обжимается электромагнитным полем. В средней по высоте части цилиндрического тигля силы отталкивания имеют максимальную величину, а ближе к верхнему и нижнему краям тигля радиальная составляющая электромагнитных сил уменьшается. Под действием такой системы сил металл в средней части тигля перетекает от периферии к оси, затем по оси тигля выжимается вверх к зеркалу ванны и вниз по дну тигля, совершая так называемую двухконтурную циркуляцию (пунктирные линии 3 на рисунке 6.24,а). Такая циркуляция в ИТП называется естественной. Скорость металла при этом пропорциональная напряженности магнитного поля, а также зависит от частоты тока индуктора, удельной мощности печи, геометрических соотношений тигля и расплава.
Индукционные тигельные печи широко используются для плавки черных и цветных металлов. Кроме этого тигельные печи часто используются в комплексе с другими плавильными агрегатами. В этих случаях металл, предварительно расплавленный в плавильном агрегате, поступает затем в индукционную электропечь для рафинирования и доведения до заданного химического состава. По принципу действия тигельная печь подобна воздушному трансформатору. Первичной обмоткой является индуктор, вторичной обмоткой является расплавленный металл в тигле, помещенном внутри индуктора. Установка также как и индукционная единица канальной печи имеет мощный магнитный поток, сосредоточенный между индуктором и металлом и частично проникающий в расплавленный металл.
studfiles.net
Что такое тигли и для чего они нужны?
Организация технологических операций на производствах в том или ином виде предусматривает подготовку оснастки. Это приспособления, которые играют вспомогательную, но важную роль. К таким устройствам относятся и тигли. Как правило, это небольшие емкости конусной формы, в которых производятся операции термической обработки. Что такое тигли в технологическом процессе? Это оснастка, благодаря которой осуществляется обработка различных материалов с целью придания им тех или иных эксплуатационных качеств.
Конструкция тиглей
Тигель имеет достаточно простое устройство. Его главная задача заключается в содержании материалов при воздействии на них экстремальных температур, а особенности логично выражаются термозащитными свойствами. Другое дело, что, в зависимости от обслуживаемого материала, тигель может иметь разные эксплуатационные качества в плане химического взаимодействия с металлами. Итак, что такое тигли с конструкционной точки зрения? Это небольшой резервуар конусной формы, который условно можно разделить на две части – верхнюю и нижнюю. В плане функциональных возможностей важнее нижняя часть, поскольку на нее возлагаются наибольшие физические и термические нагрузки. Что касается верхней части, то и она может иметь высокую степень технологической ответственности, если планируется использовать полную емкость для плавки.
Функции тиглей
Как уже отмечалось, тигель используется в процессах плавления металлов в качестве несущей емкости. Однако даже в рамках этой несложной функции конкретные задачи таких приспособлений могут отличаться. Самое распространенное применение тигля – в качестве отдельной емкости для организации плавки металла. Таким образом, в частности, обслуживается металлическая шихта в металлургии. Но есть и другие способы применения, в том числе в составе индукционного оборудования. Казалось бы, для чего нужен тигель в индукционной печи, если его можно нагревать автономно? Причин этому много. Во-первых, для обеспечения чистоты самого сплава и подачи высоких температур. Тигель выступает своего рода посудой, которая оберегает металл и от примесей, и от нежелательных газов. Во-вторых, оберегаются и поверхности внутренних стен индукционной печи. Есть и третий способ использования тиглей. С помощью специальных механизмов металлурги могут перемещать металлические массы в расплавленном состоянии, используя подобные емкости.
Виды тиглей
В основном тигли различаются по использованному в изготовлении материалу. Заготовочное сырье можно условно разделить на два типа – металлы и неметаллы. Если говорить о первой группе, то чугун будет наиболее популярной основой конструкции. Он хорош прежде всего своей стойкостью к температурным воздействиям и возможностями безопасного контакта с другими металлическими сплавами. Однако эти преимущества действуют только при сравнении чугунных емкостей с другими металлическими аналогами. И напротив, если сравнивать чугунные тигли с неметаллическими формами, то обнаружатся недостатки в виде высокой реактивности и окисляемости, не говоря о дороговизне такого решения. Теперь можно обратиться ко второй группе материалов. Что такое тигли из неметаллического сырья? Это керамические, глиняные и графитовые изделия, которые характеризуются стойкостью к термическому воздействию и процессам окисления. Помимо этого, керамика никак не влияет на химический состав обслуживаемого сплава, что тоже является плюсом. Практика показывает, что такие тигли могут безобидно принимать сплавы из палладия, хрома или кобальта. Наиболее же популярны графитовые и глиняные изделия, которые стоит рассмотреть отдельно.
Глиняные тигли
Популярность глиняных тиглей обусловлена не столько их положительными эксплуатационными качествами, сколько доступностью и легкостью изготовления. Обычно для таких нужд используется шамотная глина, которая в процессе изготовления подвергается трем этапам обработки – созданию рабочей массы, лепке и сушке. Данная технология пришла на смену фарфоровым емкостям. Они тоже без особых усилий поддавались формовке, однако на практике использования не соответствовали требованиям прочности и стойкости перед высокими температурами. Как результат, появлялись трещины и сколы. Что такое тигли из глины на практике применения? Это более крепкий материал по сравнению с фарфором даже в условиях повышенных температур. Однако по другим качествам того же взаимодействия с металлическими сплавами глина не так безобидна – по крайней мере, на фоне алундовых и графитовых изделий. Тем не менее экономически применение глиняных тиглей более чем оправдывает себя, если речь идет о мелких типовых операциях расплава.
Особенности графитовых тиглей
Изделия из графита и углерода демонстрируют повышенную химическую и термическую стойкость, что и обуславливает их ценность в металлургии. К примеру, специальные составы графита способны выдерживать порядка 3000 °C. Очевидно, что можно использовать такой тигель для плавки металла практически во всех направлениях металлургической промышленности. Оснастка используется для расплава, раздачи, разлива цветных и черных металлов – в том числе и в составе с индукционными вакуумными печами. Технология изготовления графитовых тиглей позволяет точечно рассчитывать их форму и размеры до мельчайших деталей. Чаще всего размеры ориентируются под конкретную конструкцию индукционной печи. Например, распространены формы в виде стаканов, где также присутствуют другие технологические дополнения – носики, буртики, отверстия и т. д. Но стоит графитовое сырье значительно дороже, чем другие материалы, поэтому оснастка используется преимущественно в профессиональной сфере. Хотя бывают исключения, когда домашние мастера разбавляют составы более дешевыми материалами.
Тигель для плавки алюминия
С алюминием можно работать на графитовых тиглях, которые способны обеспечивать температуру плавления в диапазоне от 400 до 1400 °С. В частности, широко используются так называемые маммут-тигли. Наиболее широкий температурный диапазон для плавки алюминия предлагают универсальные емкости. Они обеспечивают как интенсивный нагрев, так и непосредственное плавление. В среднем температурном диапазоне используется тигель для алюминия, погружаемый в электропечи. Такие формы, помимо температурной стойкости, отличаются защитными покрытиями от коррозии и механической долговечностью. Самые же устойчивые тигли для обслуживания алюминия применяются в газовых печах, которые обеспечивают температурный режим на уровне 1400 °С. Реже практикуется использование комбинации тиглей с печами, работающими на жидком топливе.
Тигель для свинца
В расплаве свинца могут задействоваться тигли практически всех распространенных видов, за исключением хрупких конструкций. Например, керамические, фарфоровые и глиняные модели в этом случае использовать не рекомендуется. Конечно, оптимальным может стать тот же графитовый тигель, но его высокая стоимость ограничивает возможности для применения. Надо отметить, что тигель для плавки свинца не столько распространен в профессиональной сфере, сколько в частных хозяйствах. Металл используют для изготовления дроби, грузиков, различных формочек и других приспособлений, которые могут понадобиться в хозяйстве. Оптимальным решением для такой расплавки дома может стать комбинированный состав графита с доступными по цене строительными добавками.
Как изготовить тигель своими руками?
Главная задача тех, кто сталкивается с необходимостью изготовления тиглей, состоит в обеспечении условий для интенсивной сушки или обогрева. К этому моменту можно без особых усилий создать форму из той же глины. Далее подготавливается нагревательный элемент – индуктор. Это цилиндрическая конструкция, выполняемая из жаропрочного материала и металлической обмотки в виде проволоки. Как сделать тигель с индуктором такого типа из подручных материалов? Достаточно подготовить четыре электронные лампы и соединить их в параллельную электроцепь. После этого в центр помещается форма будущего тигеля и подается ток через генераторную установку.
Заключение
Тепловое промышленное оборудование сегодня строго сегментировано, что позволяет заинтересованным потребителям целенаправленно приобретать те же печи, предназначенные конкретно для расплава металлических заготовок. На этом фоне тигель кажется морально и технологически устаревающим приспособлением, хотя именно конструкционная простота не позволяет ему полностью выходить из производственных процессов. Но и промышленным применением такие изделия не ограничиваются. Достаточно вспомнить, что такое тигли. Значение данного устройства для бытовых целей и вовсе трудно переоценить. Эта небольшая емкость из доступного сырьевого материала, которую может выполнить домашний мастер для своих хозяйственных нужд. Разумеется, качество выполняемых на такой оснастке изделий будет довольно низким, но в частных нуждах высокая точность геометрических параметров редко требуется.
fb.ru