ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Получение стали и сплавов особо высокого качества из "Технология металлов Издание 2 " ПО своей чистоте уже не всегда может полностью удовлетворять непрерывно возрастающим требованиям. Для получения сталей и сплавов особо высокого качества и наиболее ответственного назначения применяют плавку в вакуумных дуговых и индукционных печах, а также электрошлаковый и другие методы переплава. [c.80] Электрошлаковый переплав (ЭШП) разработан в Институте электросварки им. Е. О. Патона. Принципиальная схема установки приведена на рис. 21,а. [c.80] Переплавляемый (рафинируемый) металл подается в установку в виде расходуемого электрода и плавится в слое шлака, нагретого до 2000° С. Проходя через слой шлака мелкие капли металла рафинируются. Под слоем шлака накапливается жидкий металл, постепенно заполняя весь кристаллизатор-изложницу. Затвердевший слиток опускают вместе с поддоном и устанавливают новый поддон для последующей плавки. Для переплава используют переменный ток с рабочим напряжением 45—60 В величина тока около 20 А на 1 мм диаметра электрода. [c.80] До начала процесса на поддон (для его защиты от прогорания) устанавливают затравку—диск нз углеродистой стали (см. рис. 21,6). Кольцевой зазор между затравкой и стенками изложницы уплотняют асбестовым щнуром. Затем на затравку насыпают флюс для возбуждения, опускают электрод и насыпают рабочий флюс. После начала процесса электрод по мере его плавления (со скоростью 300—800 кг/ч) поднимают вверх с помощью автоматического механизма подачи. [c.81] Флюс для возбуждения, состоящий из смеси алюминиево-магниевого порошка с калиевой селитрой (KNO3) и добавок, обладает высокой электропроводностью в твердом состоянии. Рабочий флюс представляет собой смесь СаРг, АЬОз, СаО и т. д. При его расплавлении образуется шлак, являющийся электрическим сопротивлением. В шлаке генерируется тепло, обеспечивающее расплавление металла, и протекают процессы рафини-роБки, детально еще не изученные. Наиболее вероятно, что удаление неметаллических включений происходит в результате их абсорбции шлаком при прохождении через него мелких капель металла. Часть включений удаляется в результате их всплывания в металлической ванне. Считают, что сера удаляется в результате ее электрохимического окисления в виде SO2. В шлаке, нагретом до высокой температуры, могут образовываться и летучие соединения серы, например SFe. [c.81] Получению высококачественного бездефектного металла во многом способствуют также чрезвычайно благоприятные условия кристаллизации. В водоохлаждаемом кристаллизаторе происходит довольно быстрая кристаллизация металла, направленная в основном снизу вверх. При этом металл затвердевает по всему сечению слитка, что сопровождается непрерывным пополнением ванны каплями металла, поступающими из слоя шлака. Это приводит к получению плотного слитка с однородным строением, без усадочной пористости, зональной ликвидации и других дефектов структуры, присущих обычным слиткам. Электрошлаковый переплав является значительно более простым способом по сравнению с другими способами получения высококачественных сталей. [c.81] Плавка в вакуумной дуговой печи (рис. 22) — по существу переплав стали требуемого состава, выплавленной в открытой дуговой или другой печи. Переплавляемый электрод в виде катаной или литой штанги закрепляют на водоохлаждаемом штоке и вводят в водоохлаждаемый кристаллизатор — изложницу. В начале процесса дуга горит между электродом (катод) и затравкой — диском из той же стали, а затем между электродом и расплавленным металлом. Длина дуги регулируется автоматически. Плавку проводят в вакууме около 10 мм рт. ст. [c.82] При переплаве металл хорошо очищается от газов и неметаллических включений, а в результате направленной кристаллизации в водоохлаждаемом кристаллизаторе (снизу — вверх) слиток не имеет усадочной раковины и других дефектов. Этим способом можно получать крупные слитки (до 50 т) с высокой однородностью по химическому составу и структуре. Расход электроэнергии на переплав относительно небольшой — 300—450 кВт-ч/т. [c.82] Плавка в вакуумных индукционных печах дает возможность выплавлять сталь и сплавы с незначительным содержанием газов и неметаллических включений строго заданного состава. Принцип работы таких печей такой же, что и при открытой индукционной плавке. Различие состоит в том, что печное пространство герметизируется и в нем создается вакуум примерно до 10 з мм рт. ст., значение которого уже объяснено раньше. Разливку металла также производят в вакууме, иногда в атмосфере защитного газа. Этот способ не получил широкого распространения. Индукционные вакуумные печи сложны по устройству, стоимость переплава высокая. [c.82] Электроннолучевую плавку применяют для выплавки сталей особо высокой чистоты, а также вольфрамовых, молибденовых и других сплавов. [c.83] Плазменно-дуговой переплав (ПДП)—также один из новейших способов получения сталей и сплавов очень высокой чистоты. [c.84] Схема одного из вариантов плазменной дуговой печи для плавки сыпучей шихты приведена на рис. 24. Источником тепла является плазменная дуга, образующаяся между расплавляемым металлом и катодом плазматро-иа ее температура может достигать 10000—15000 К. В качестве рабочего газа для образования плазмы применяют аргон или гелий (расход 1—10 л/мин). Металл плавится в верхней части медного водоохлаждаемого кристаллизатора, а образующийся слиток вытягивается вниз. При плавке используют сыпучую шихту — дробленую стружку либо прутки переплавляемого металла. [c.84] Достоинствами являются высокая температура, высокий коэффициент теплопередачи к расплавляемому металлу, возможность изменения скорости плавления в широких пределах, простота обслуживания установки. [c.84] Вернуться к основной статье