20. Принцип действия, типы, особенности конструкции и эксплуатации индукционных вакуумных печей для вакуумно-индукционной плавки и для плавки во взвешенном состоянии («бестигельная плавка»).

Принцип действия – тот же, что и в ИТП, только в вакууме.

По режиму работы ИВП подразделяют на печи:

-периодического действия;

-полунепрерывного действия (все технологические операции проходят без нарушения вакуума)

По конструктивному исполнению ИВП классифицируют:

1. По взаимному расположению индуктора и кожуха:

-печи с индуктором вне вакуума;

-печи с индуктором в вакууме (наиболее широко распространены, КПД выше, чем у предыд-х печей).

2. По относительному перемещению печи и тигля:

-печи, в которых для слива металла кожух печи наклоняют вместе с тиглем и качающейся изложницей;

-печи, в которых для слива наклоняют только тигель.

3. По способу слива металла из тигля:

-через донное отверстие (стопор сверху, стопор внутренний, стопор внешний)

-через сливной носок;

-с сифонным сливом.

ИВП могут иметь секционарный водоохлаждаемый кристаллизатор для ВИП тугоплавких, химически активных и особо чистых металлов.

Загрузочное устройство располагают в камере загрузки в верхней части кожуха плавильной камеры для ИВП полунепрерывного действия. Есть дозаторы для присадки легирующих, пробоотборники, смотровые окна. Откачная система обеспечивает проведение плавки при давлении 0,1-1 Па.

Футеровка должна удовлетворять след.требованиям: минимальное газовыделение и недопустимость образования летучих, легко диссоциирующих соединений с шихтовыми материалами.

Особенности:

-чем ниже отношение диаметра кожуха к диаметру индуктора, тем ниже КПД печи.

Плавка во взвешенном состоянии: силовое давление ЭМ волн выталкивает металл из области поля с большей напряженностью в область с меньшей напряженностью, т.е. в потенциальную яму. Часть капли металла, проникающая в зону ослабленного поля, должна быть достаточно малого радиуса, чтобы сила, обусловленная поверхностным натяжением и действующая на нижней части капли, уравновешивала внутреннее гидростатическое давление высоты столба жидкого металла.

Позволяет плавить во взвешенном состоянии металл в небольших количествах (10-50 грамм)

Для тугоплавких металлов частоту индуктора следует выбирать из условия получения необходимой температуры, для легкоплавких из условия удержания металла во взвешенном состоянии.

21. Принцип действия, особенности конструкции, электрооборудования, техники безопасности и эксплуатации установок электронного нагрева, (электронно-лучевые установки). Типы электронных пушек.

В установках электронного нагрева преобразование электрической энергии в тепловую происходит при ускорении свободных электронов (например, эмитированных термокатодом) в электрическом поле между катодом и анодом до больших скоростей и последующего превращения кинетической энергии направленного потока быстролетящих электронов, называемого электронным лучом, в тепловую энергию при столкновении с поверхностью нагреваемого объекта.

Условия возникновения нагрева:

-высокое напряжение постоянного тока (15-35 кВ), т.е. ускоряющая разность потенциалов.

-низкое давление

-источник электронов

Электронная пушка состоит из:

1. Катод – источник свободных электронов

2. Анод, ускоряющий электроны

3. Фокусирующий электрод

4. Магнитная система формирования электронного пучка (в пушках магнетронного типа)

5. Магнитная фокусирующая система

6. Магнитная отклоняющая система или магнитная система рзвертки, направляющая пучок на поверхность нагреваемого объекта.

Общие узлы:

Электронная пушка должна иметь вакуумный затвор, позволяющий отделять пушку от рабочей камеры печи при необходимости открывать камеру, д.б. полностью экранированы, с закрытым вводом высокого напряжения. Э.пушка – главный потребитель электроэнергии

рабочая камера, кристаллизатор, механизмы подачи исходного материала и выгрузки слитка, смотровые устройства, система водоохлаждения, откачная система.

Техника безопасности:

1. Контроль рабочих и защитных заземлений, наличие ограждений, блокировок и сигнализаций.

2. Толщина кожуха 10-15 мм для защиты от рентгеновского излучения, дозиметрический контроль излучения на рабочих местах.

3. Наличие клапанов пружинного типа возвратного действия – требование взрывобезопасности из-за воды.

4. Вероятность взрыва продуктов камеры при контакте с воздухом, поэтому камеру открывать осторожно после окончания плавки

Особенности электронного нагрева:

1. Возможно образование потока отраженных электронов (25%);

2. При упругом соударении возможна эмиссия вторичных электронов;

3. Увеличение энергии электронной оболочки при неупругом соударении и возникновение характеристического излучения;

4. При простреле электрона до ядра возникает тормозное излучение;

5. С повышением тем-ры появляется термоэлектронная эмиссия;

6. Над поверхностью металла возникает плазменное облако при ионизации паров – снижает интенсивность нагрева;

7. Электронагрев – нагрев поверхностный. Толща металла прогревается уже за счет теплопередачи;