Підвищення ефективності електронно-променевого плавлення металу в гарнісажному тиглі

Анотація

В роботі розглянуто питання підвищення ефективності електронно-променевої гарнісажної плавки (ЕПГП) за рахунок оптимізації параметрів електромагнітного перемішування (ЕМП) розплаву. На прикладі процесу приготування розплаву титану в мідному водоохолоджуваному секційному гарнісажному тиглі із системою ЕМП, яка складається з двох котушок, проведено аналіз технологічних параметрів плавки та лиття, а також моделювання температурних та гідродинамічних процесів. Визначено оптимальні параметри рідкометалевої ванни у сформованому об’ємі металу всередині гарнісажу, після наведення якої відбувається найбільш ефективне збільшення кількості рідкого металу. Показано доцільність підвищення ефективності електромагнітного перемішування за рахунок керування кута зсуву фаз між електричними напругами, що живлять сусідні котушки системи електромагнітного перемішування. Визначено та показано, що в процесі формування ванни розплаву є доцільною своєрідна поперемінна зміна його руху на різних етапах процесу. Також досліджено умови найбільшої енергетичної ефективності процесу плавки, які полягають у збереженні помірної товщини бокових стінок гарнісажу, за рахунок чого зменшується тепловідведення від розплаву та зменшується інтенсивність і площа випаровування металу під дією електронного променя. Такий підхід також дозволяє підвищити термін експлуатації тиглів та зменшити ризики аварій. Розглянуто можливість скорочення часу плавки шляхом введення в тигель фіксованої маси розплаву, одержаного в іншій плавильній ємності, після попереднього прогріву шихти електронним променем до температури, при якій виключається вибуховий викид розплаву.