Підвищення ефективності електронно-променевого плавлення металу в гарнісажному тиглі

Шрифт:
187

https://doi.org/https://doi.org/10.15407/steelcast2020.02.049

Met. litʹe Ukr., 2020, Tom 28, №2, P. 56-63

Ю.М. Гориславець1, д-р техн. наук, гол. наук. співр., e-mail: gai56@ied.org.ua, https://orcid.org/0000-0003-1668-4972 
О.І. Глухенький1, канд. техн. наук, ст. наук. співр., e-mail: gai56@ied.org.ua
О.І. Бондар1, мол. наук. співр., e-mail: gai56@ied.org.ua, https://orcid.org/0000-0002-1678-8862
С.В. Ладохін2, д-р техн. наук, гол. наук. співр., e-mail: e_luch@ptima.kiev.ua, https://orcid.org/0000-0002-4263-0559
М.М. Ворон2, канд. техн. наук, ст. наук. співр., e-mail: mihail.voron@gmail.com, https://orcid.org/0000-0002-0804-9496
Р.Ф. Ліхацький2, аспірант, e-mail: richardlihatskyi@gmail.com, https://orcid.org/0000-0001-8277-5122

1Інститут електродинаміки НАН України (Київ, Україна)
2Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України (Київ, Україна)

Надійшла 05.05.2020

УДК 621.74:537.84

В роботі розглянуто питання підвищення ефективності електронно-променевої гарнісажної плавки (ЕПГП) за 
рахунок оптимізації параметрів електромагнітного перемішування (ЕМП) розплаву. На прикладі процесу приго-
тування 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 сформо-
ваному 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 електро-
магнітного перемішування. Визначено та показано, що в процесі формування ванни розплаву є доцільною сво-
єрідна 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 роз-
плаву, одержаного в іншій плавильній ємності, після попереднього прогріву шихти електронним променем до 
температури, при якій виключається вибуховий викид розплаву. 

Ключові слова: електронно-променева плавка, гарнісажний тигель, електромагнітне перемішування, електромагнітні, гідродинамічні та теплові процеси, плавка і лиття титанових сплавів.

Література

1. Электронно-лучевая плавка в литейном производстве / Под ред. С.В. Ладохина. Киев: Изд-во «Сталь», 2007. 626 с.
2. ООО Конструкторское бюро «Вакуумное металлургическое оборудование». Бюллетень. Киев, 2010. 17 с.
3. Ладохин С.В. К вопросу о состоянии литейной технологи титана в Украине. Процессы литья. 2019. № 2. С. 54–63.
4. Патент РФ № 2113672. МПК F27D 23/04. Способ электромагнитного перемешивания электропроводных расплавов / 
В.Н. Тимофеев, Р.М. Христинич, С.А. Бояков, С.А. Рыбаков; опубл. 20.06.1998.
5. Патент України № 85980. МПК F27D 23/00, F27D 11/00, F27B 14/00, С21С 5/56. Плавильний тигель / В.І. Мірошниченко, 
М.І. Левицький, С.В. Ладохін, Є.О. Матвієць, Т.В. Лапшук; опубл. 10.03.2009. Бюл. № 5. 
6. Патент України № 68272 А. МПК С21С 5/56. Плавильний тигель / В.І. Мірошниченко, М.І. Левицький, С.В. Ладохін,
Ю.П. Анікін, Є.О. Матвієць; опубл. 15.07.2004. Бюл. № 7. 
7. Глухенький А.И., Гориславец Ю.М., Бондар А.И., Ладохин С.В., Лапшук Т.В., Дрозд Е.О. Моделирование электронно-
лучевой плавки титана в гарнисажных тиглях. Процессы литья. 2017. № 2. С. 30–38.
8. Глухенький А.И., Гориславец Ю.М., Бондар А.И., Ладохин С.В., Лапшук Т.В., Дрозд Е.О. Выбор конструкции гарнисаж-
ных тиглей повышенной емкости для электронно-лучевой плавки титана. Процессы литья. 2017. № 4. С. 58–65.
9. Гориславець Ю.М., Ладохін С.В., Глухенький О.І., Лапшук Т.В., Бондар О.І., Дрозд Е.О. Розрахункове дослідження 
системи електромагнітного перемішування рідкого металу в гарнісажному тиглі при електронно-променевій плавці. 
Технічна електродинаміка. 2018. № 4. С. 118–126.
10. Гориславець Ю.М., Ладохін С.В., Глухенький О.І., Лапшук Т.В., Бондар О.І., Дрозд Е.О. Чисельне моделювання 
мультифізичних процесів при електронно-променевій гарнісажній плавці титану. Технічна електродинаміка. 2018.
№ 5. С. 108–111.
11. Михальський В.М., Соболєв В.М., Чопик В.В., Шаповал І.А. Керування автономними інверторами напруги із забез-
печенням максимального коефіцієнта модуляції при неспотворюючому формуванні вихідної напруги засобами 
модифікованої ШІМ. Технічна електродинаміка. 2010. № 1. С. 49–59.