RU2547385C1 - Устройство для получения слитков палладия и его сплавов - Google Patents
Устройство для получения слитков палладия и его сплавов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2547385C1 RU2547385C1 RU2013144798/02A RU2013144798A RU2547385C1 RU 2547385 C1 RU2547385 C1 RU 2547385C1 RU 2013144798/02 A RU2013144798/02 A RU 2013144798/02A RU 2013144798 A RU2013144798 A RU 2013144798A RU 2547385 C1 RU2547385 C1 RU 2547385C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- melting furnace
- furnace
- mold
- crystalliser
- melt
- Prior art date
Links
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 30
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 15
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title description 11
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title description 11
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 41
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 41
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 claims abstract description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 8
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 7
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 abstract description 20
- 238000005266 casting Methods 0.000 abstract description 6
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 4
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 4
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 4
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 2
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000001364 causal effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- -1 ferrous metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
Abstract
Изобретение относится к металлургии. Устройство для получения слитков из палладия содержит плавильную печь 1 с индуктором 19, кристаллизатор 2, выполненный с водоохлаждаемыми каналами и трубками 12, подводящими и отводящими охлаждающую жидкость, опорную плиту 13. Механизм 15 перемещения опорной плиты выполнен в виде пневматической камеры с клапаном и трубкой для подсоединения к датчику давления. В верхней части печи выполнено отверстие 6, соединенное с системой вакуумирования. Плавильная печь герметично прикреплена к верхней части кристаллизатора. Внутренняя полость кристаллизатора выполнена с поперечным сечением, в верхней части меньшим, чем в нижней части. Между печью 1 и кристаллизатором 2 расположена разделительная пластина с отверстием 4 в ее центральной части. После плавления сырья в печи в условиях вакуума поршень 10 воздействует на расплав и через него на опорную плиту 13. В пневматической камере 15 возрастает давление, которое стравливается через клапан 16. Регулированием величины давления задается требуемая скорость литья. Обеспечивается повышение качества слитка за счет уменьшения пористости и усадочной раковины. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл.
Description
Изобретение относится к металлургии цветных металлов, в частности к устройству получения полуфабрикатов в виде слитков палладия и его сплавов.
Известно устройство для получения слитков палладия, включающее плавильную печь и кристаллизатор, где верхние края плавильной печи и кристаллизатора расположены перпендикулярно друг к другу и жестко соединены между собой, имея возможность наклона через ось поворотного механизма, а плавильная печь и кристаллизатор установлены в вакуумной камере [Андронов В.П. Плавильно-литейное производство драгоценных металлов и сплавов. - М.: Металлургия, 1974. - 320 с.].
Недостатком данного устройства является разбрызгивание металла при сливе в кристаллизатор, сопровождающееся кристаллизацией мелких капель, что приводит к неоднородности структуры в объеме слитка, к снижению выхода годного и качества получаемых слитков.
Ближайшим аналогом заявленного устройства является устройство для получения слитков из реакционных сплавов, содержащее вертикально расположенные плавильную печь, окруженную индуктором, кристаллизатор, выполненный с водоохлаждаемыми каналами и подводящими и отводящими охлаждающую жидкость трубками, опорную плиту, механизм перемещения опорной плиты (RU 2420368 C2, 10.06.2011, с. 6, с. 7).
Данное устройство позволяет получать слитки заданной формы с помощью кристаллизатора и опорной плиты, равномерно опускающейся с кристаллизующимся слитком. Однако использование данного устройства для получения слитков из палладия неприемлемо, так как при получении требуется обязательное создание инертной или вакуумной атмосферы, чтобы предотвратить газонасыщение в расплавленном металле, нарушение сплошности в слитке приводит к браку и снижению выхода годной продукции.
Основной задачей изобретения является повышение выхода годной продукции при получении слитков палладия и его сплавов и повышение качества слитков.
Для решения поставленной задачи в устройство для получения слитков из палладия, содержащее вертикально расположенные плавильную печь, окруженную индуктором, кристаллизатор, выполненный с водоохлаждаемыми каналами и подводящими и отводящими охлаждающую жидкость трубками, опорную плиту, механизм перемещения опорной плиты, причем плавильная печь герметично прикреплена к верхней части кристаллизатора, внутренняя полость кристаллизатора выполнена с поперечным сечением, в верхней части меньшим, чем в нижней части, а в верхней части печи выполнено отверстие, соединенное с системой вакуумирования, при этом устройство снабжено расположенной между печью и кристаллизатором разделительной пластиной с отверстием в ее центральной части, устройством для измерения температуры, смонтированным в пластине, расположенным над плавильной печью, приводом со штоком и поршнем, установленным с возможностью перемещения в плавильной печи, датчиком положения, прикрепленным к штоку, а механизм перемещения опорной плиты выполнен в виде пневматической камеры с клапаном и трубкой для подсоединения к датчику давления.
В разделительной пластине выполнены дополнительные отверстия, расположенные равномерно, симметрично в горизонтальной плоскости.
Конструктивные особенности заявляемого устройства по сравнению с прототипом, характеризующиеся отличительными признаками, позволяют повысить эффективность процесса кристаллизации при получении слитков палладия, повысить качество получаемых слитков и выход годной продукции.
Наличие в верхней части плавильной печи отверстия, связанного с системой вакуумирования, привода со штоком, к которому прикреплен поршень с возможностью перемещения в плавильной печи, и датчика положения позволяют свести до минимума контакт нагретого и, впоследствии, расплавленного металла с окружающей средой и исключить его газонасыщение, без размещения всего устройства в вакуумной камере.
Подвижный поршень позволяет осуществить механическое воздействие на расплав и вести литье под давлением, что обеспечивает полное заполнение высвобождающегося пространства первой зоны кристаллизатора при движении опорной плиты вниз, стабилизацию скорости истечения расплава из плавильной печи, исключение возникновения пор и сокращение величины усадочной полости.
Разделение кристаллизатора на две зоны охлаждения, в котором вторая зона расположена в нижней части кристаллизатора с большей площадью поперечного сечения по отношению к первой зоне, расположенной в верхней части, позволяет получить поверхность слитка без механических повреждений от соприкосновения закристаллизовавшейся части слитка о стенки кристаллизатора при движении вниз.
Таким образом, между отличительными признаками и решаемой задачей существует причинно-следственная связь. Выполнение устройства для получения слитков палладия и его сплавов позволяет повысить выход годной продукции и качество слитков.
Сущность изобретения поясняется графически:
Фиг. 1 - Общий вид устройства для получения слитков палладия и его сплавов.
Фиг. 2 - Общий вид устройства для получения слитков палладия и его сплавов в разрезе А-А фиг. 1.
Предлагаемое устройство состоит из следующих элементов: плавильная печь 1 расположена в вертикальной плоскости и герметично прикреплена к верхней части кристаллизатора 2, между плавильной печью и кристаллизатором расположена разделительная пластина 3 с отверстием 4 и смонтированным в ней устройством для измерения температуры 5, на поверхности стенки плавильной печи 1 в верхней части имеется сквозное отверстие 6, связанное с системой вакуумирования (на фиг. не показано), а над плавильной печью расположен привод 7 со штоком 8, к которому прикреплены датчик положения поршня 9 и поршень 10 с возможностью перемещения в плавильной печи 1. В кристаллизаторе 2 расположены проходные каналы 11 для охлаждающей жидкости и подводящие/отводящие трубки 12. Опорная плита 13 со штоком 14 и механизм перемещения 15 опорной плиты внутри кристаллизатора расположены под кристаллизатором, а в механизме перемещения 15 опорной плиты смонтирован клапан 16 и трубка 17 для подсоединения датчика давления. Основные составляющие элементы установки собраны с помощью фланцевых соединений 18, что делает установку пригодной для технического обслуживания и ремонта. Индуктор 19 прикреплен к наружной боковой стенке плавильной печи.
Предлагаемое устройство работает следующим образом. В пневматическую камеру 15 через клапан 16 нагнетается воздух до давления 0.05-0.5 МПа, за счет чего опорная плита 13 поднимается и запирает отверстие 4 в разделительной пластине 3, после чего клапан 16 закрывается до начала кристаллизации расплава. Стенки кристаллизатора имеют проходные каналы 11 для охлаждающей среды, которая поступает и отводится по трубкам 12, таким образом, циркуляция охлаждающей среды производится на протяжении всего времени: от начала плавления шихты в плавильной печи 1 до извлечения готового слитка из кристаллизатора 2. Исходное сырье засыпается в плавильную печь 1, сверху которой при помощи привода 7 опускается поршень 10 и останавливается перед отверстием 6, соединенным с системой вакуумирования (на фиг. не показано), по которому из объема плавильной печи происходит откачка воздуха, при этом включается индуктор 19, и по достижении значения температуры перегрева расплава tP=(70÷150)+TL, где TL - температура ликвидус сырья в камере плавления 1, поршень 10 снова приводится в движение, за счет чего возникает механическое воздействие на расплав и увеличивается давление расплава на опорную плиту 13, одновременно возрастает давление в пневматической камере 15 и открывается клапан 16 пневматической камеры, через который происходит стравливание ранее закачанного воздуха, обеспечивая равномерность движения поршня 10 и опорной плиты 13, а также равнообъемное перетекание расплава из плавильной печи в кристаллизатор.
Контроль за уровнем расплава осуществляют по положению штока 8 поршня 10, на котором установлен датчик положения 9, температура расплава контролируется устройством для измерения температуры 5, установленное в несквозном отверстии разделительной пластины 3, датчик положения и устройство для измерения температуры связаны с блоком управления нагревателя (на фиг. не показано).
Скорость движения опорной плиты и поршня плавильной печи устанавливаются согласно литейного режима металла, а стравливающий клапан настраивается на величину давления, позволяющего осуществлять литье с требуемой скоростью. При этом поддерживается постоянная объемная скорость истечения расплава из плавильной печи в кристаллизатор через отверстие 4 постоянного сечения, диаметр которого выбирается из расчетов режима литья слитка. Литье прекращается при достижении поршнем нижней точки плавильной печи. После этого закристаллизовавшийся слиток выдерживается в кристаллизаторе и вынимается после полного охлаждения.
В разделительной пластине 3 выполнены дополнительные отверстия 4, расположенные равномерно, симметрично в горизонтальной плоскости пластины, что позволяет обеспечить равномерное истечение расплава из плавильной печи 1 и полное заполнение высвобождающегося пространства кристаллизатора 2.
В связи с высокой стоимостью палладия и его сплавов отработка оптимальных режимных параметров литья (температура расплава, скорость литья, масса загрузки) проводилась с использованием профессионального программного комплекса ProCAST, результаты которого имеют высокую степень достоверности. Результаты численного моделирования показаны в таблице 1. После проведения анализа результатов численного моделирования был выбран требуемый режим, по параметрам которого провели натурный эксперимент в предлагаемом устройстве.
Как видно из результатов численного моделирования, с повышением температуры расплава при заполнении им всего объема кристаллизатора за 3 с значение пористости готового слитка не менялось, но величина усадочной полости становилась больше. Установлено, что при увеличении времени заполнения расплавом кристаллизатора увеличивается пористость и усадка слитка. Оптимальный вариант режимных параметров исходя из технологических возможностей действующей установки для загрузки 3,5 кг шихты: время заполнения кристаллизатора расплавом - 3 с, температура расплава - 1650°C.
Предлагаемое устройство было испытано при получении слитков из сплавов на основе палладия (PdNi-5, PdCu-5) массой 3,5 кг. В таблице 2 указаны основные технические параметры индукционной плавильной печи.
Пример:
Получение слитка сплава на основе палладия:
В плавильную печь загрузили лигатуру массой 3,5 кг. Плавильную печь изолировали от кристаллизатора с помощью подвижной опорной плиты путем нагнетания давления в камере кристаллизации под движущимся дном изложницы, в 1,2 раза превышающим расчетное гидростатическое давление расплава в тигле. Лигатуру в плавильной камере прижали подвижным поршнем, имеющим зазор до его стенок не более 1 мм, давлением 1,1 от величины расчетного гидростатического давления столба расплава в плавильной печи. Нагрели лигатуру в плавильной печи до температуры 400-450°C, сделали выдержку 15 минут для дегазации лигатуры, повысили температуру лигатуры до tP=(100÷150)+TL, где TL - температура ликвидус расплавленной лигатуры. Подачу расплава производили за счет механического воздействия и стравливания давления в пневматической камере. Время заполнения расплавом заданного объема кристаллизатора - 3 с. Расплав равномерно перетекает из плавильной камеры в кристаллизатор под постоянным перепадом давлений, обеспечивающимся за счет подвижного верхнего поршня (PКР), компенсирующего уменьшающееся гидростатическое давление столба расплава в плавильной печи по мере его истечения. По завершению плавки и заполнения расплавом заданного объема кристаллизатора сформированный слиток выдерживался в изложнице 30 минут и извлекался.
Полученный слиток подвергли металлографическому анализу, по результатам которого сделали следующие выводы:
1. Внутренние и поверхностные дефекты (рассеянная пористость, поверхностные раковины) не обнаружены.
2. Величина усадочной раковины составила около 1,5% от объема слитка.
Результаты, полученные после анализа слитка, подтвердили правильность расчетов, выполненных с использованием профессионального программного комплекса ProCAST, и показали его высокую степень достоверности.
Claims (2)
1. Устройство для получения слитков из палладия, содержащее вертикально расположенные плавильную печь, окруженную индуктором, кристаллизатор, выполненный с водоохлаждаемыми каналами и подводящими и отводящими охлаждающую жидкость трубками, опорную плиту, механизм перемещения опорной плиты, причем плавильная печь герметично прикреплена к верхней части кристаллизатора, внутренняя полость кристаллизатора имеет поперечное сечение верхней части меньше, чем поперечное сечение нижней части, а в верхней части печи выполнено отверстие, соединенное с системой вакуумирования, при этом устройство снабжено расположенной между печью и кристаллизатором разделительной пластиной с отверстием в ее центральной части, устройством для измерения температуры, смонтированным в пластине, расположенным над плавильной печью, приводом со штоком и поршнем, установленным с возможностью перемещения в плавильной печи, датчиком положения, прикрепленным к штоку привода, а механизм перемещения опорной плиты выполнен в виде пневматической камеры с клапаном и трубкой для подсоединения к датчику давления.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в разделительной пластине выполнены дополнительные отверстия, расположенные равномерно и симметрично в горизонтальной плоскости.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013144798/02A RU2547385C1 (ru) | 2013-10-04 | 2013-10-04 | Устройство для получения слитков палладия и его сплавов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013144798/02A RU2547385C1 (ru) | 2013-10-04 | 2013-10-04 | Устройство для получения слитков палладия и его сплавов |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2547385C1 true RU2547385C1 (ru) | 2015-04-10 |
| RU2013144798A RU2013144798A (ru) | 2015-04-10 |
Family
ID=53282515
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013144798/02A RU2547385C1 (ru) | 2013-10-04 | 2013-10-04 | Устройство для получения слитков палладия и его сплавов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2547385C1 (ru) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU67901U1 (ru) * | 2007-06-26 | 2007-11-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" | Установка плавильно-заливочная для литья художественных изделий из цветных металлов |
| RU2420368C2 (ru) * | 2004-11-16 | 2011-06-10 | РТИ Интернэшнел Метлс, Инк. | Непрерывная разливка реакционно-способных металлов при использовании покрытия из стекла |
| RU2446911C1 (ru) * | 2010-10-07 | 2012-04-10 | Владимир Павлович Серёдкин | Гильза кристаллизатора для непрерывного литья сортовых заготовок прямоугольного сечения |
-
2013
- 2013-10-04 RU RU2013144798/02A patent/RU2547385C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2420368C2 (ru) * | 2004-11-16 | 2011-06-10 | РТИ Интернэшнел Метлс, Инк. | Непрерывная разливка реакционно-способных металлов при использовании покрытия из стекла |
| RU67901U1 (ru) * | 2007-06-26 | 2007-11-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" | Установка плавильно-заливочная для литья художественных изделий из цветных металлов |
| RU2446911C1 (ru) * | 2010-10-07 | 2012-04-10 | Владимир Павлович Серёдкин | Гильза кристаллизатора для непрерывного литья сортовых заготовок прямоугольного сечения |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ГЕРМАНН Э., Непрерывное литье, перевод с немецкого под ред. В.И.Добаткина и др., М., Металлургиздат, 1961, с.184, рис. 537. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013144798A (ru) | 2015-04-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6756459B2 (ja) | 鋳造および成形ツールを使用することによって金属の構成部材を製造する方法および装置 | |
| JP7267933B2 (ja) | 反重力式金型充填方法および装置 | |
| CN104001906B (zh) | 薄层快速凝固成型装置及方法 | |
| RU2015137667A (ru) | Способ и устройство для минимизации взрывного потенциала при литье с прямым охлаждением сплавов алюминия и литья | |
| EP3603851B1 (en) | Method and apparatus for casting objects made of aluminum, aluminum alloys, light alloys, brass and the like | |
| JP5442903B1 (ja) | 成形装置、半凝固金属の製造装置、成形方法及び半凝固金属の製造方法 | |
| RU2710240C2 (ru) | Оборудование для непрерывного или полунепрерывного литья металла с использованием усовершенствованных средств для заливки металла | |
| RU2547385C1 (ru) | Устройство для получения слитков палладия и его сплавов | |
| EP3849727B1 (en) | Casting equipment | |
| JP6409778B2 (ja) | 鋳造装置及びそれを用いた鋳造物品の製造方法 | |
| CN105014035B (zh) | 一种模拟结晶器内钢液初始凝固装置 | |
| CN106735049A (zh) | 反重力数字化浇铸系统及其浇铸方法 | |
| CN212419623U (zh) | 一种管状铝合金件铸造装置 | |
| CN101166841A (zh) | 铝铜（206）合金的模压以及半固态金属（ssm）铸造 | |
| CN116752001B (zh) | 一种高强度铝合金材料的制备工艺 | |
| RU2048954C1 (ru) | Способ литья по выплавляемым моделям с кристаллизацией под давлением | |
| RU165178U1 (ru) | Устройство для отливки изделий из металлов и сплавов | |
| JP5965890B2 (ja) | 成形装置、半凝固金属の製造装置、成形方法及び半凝固金属の製造方法 | |
| RU2532778C1 (ru) | Аппарат для металлотермического получения металлов и сплавов в непрерывном режиме | |
| JP5328998B1 (ja) | 金属ガラスの鋳造装置及びそれを用いた鋳造方法 | |
| KR20170059256A (ko) | 진동형 도가니받침대를 구비한 전기용해로 | |
| RU2319577C2 (ru) | Способ получения отливок из металлов и сплавов | |
| JP2006346718A (ja) | 低圧鋳造装置 | |
| CN113857494A (zh) | 高锌铝合金型材及其铸造设备、铸造方法 | |
| JP2002254154A (ja) | 低圧鋳造方法及び低圧鋳造装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181005 |