5.3. Бестигельная плавка металлов

В современных технологиях для получения сверхчистых металлов и сплавов применяется бестигельная плавка без соприкосновения расплава со стенками тигля. Это обусловлено тем обстоятельством, что некоторые металлы, имеющие высокую температуру плавления и достаточно активные, например, титан, цирконий, ванадий, тантал и при другие, при плавке в тигле вступают в химическую реакцию с материалом тигля. Так, при плавке титана в графитовом тигле он насыщается углеродом до 1% и выше. Наличие ничтожного количества примесей (всего несколько сотых процента) отрицательно сказывается на свойствах указанных металлов и их сплавов. Особенно резко ухудшается их вязкость, в результате чего применение данных материалов во многих случаях оказывается невозможным. Поиски новых технологий привели к бесконтактному способу плавки – плавке без тигля. Принцип бестигельной плавки основан на индукционной электромагнитной левитации (возможны также кондукционная и акустическая левитации). Преимущества бестигельной плавки очевидны. Вместе с тем главным недостатком этого способа плавки являются ограниченность массы расплава и его устойчивость при нагреве. Количество расплавляемого металла может составлять несколько десятков граммов и в лучшем случае сотни граммов. Не касаясь аспектов индукционной левитации, заметим, что проблема устойчивости расплава может быть объяснена только с позиций МГД–явлений, так как в расплаве индуцируются высокочастотные токи, взаимодействующие с возбуждающим магнитным полем.

Особая форма левитирующего магнитного поля и дополнительное вращение расплава повышают устойчивость и препятствуют сливу.