ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Выплавка нержавеющей стали в вакуумно-дуговых и электроннолучевых печах из "Нержавеющая сталь " В вакуумных индукционных печах (ВИП) выплавляют нержавеющие и жаропрочные стали повышенного качества для деталей ответственного назначения. Наиболее часто вакуумная индукционная плавка применяется при получении фасонных отливок и слитков для последующего передела на листы, трубы и фасонный прокат. В последние годы ВИП используют для получения электродов с последующим переплавом их в электрошлаковых и особенно в вакуумно-дуговых и электроннолучевых печах. [c.205] Емкость вакуумных индукционных печей непрерывно растет в течение 10—15 лет наблюдался рост емкости с 10—100 кг до 30—60 т. Для выплавки нержавеющих и жаропрочных сталей используют тигли из окиси циркония, магния пли корундизовые. Теоретические основы и металлургические возможности вакуумной индукционной плавки изучены Б. В. Линчевским . [c.205] Исследование раскислительной способности углерода в вакууме показало, что достаточно выдерживать металл при давлениях порядка нескольких сотен ньютонов на квадратный метр (мм рт. ст.), при этом раскислительная способность углерода в железе меньше зависит от давления над металлом, чем в железохромоникелевых сплавах. Снижение поверхностного натяжения в жидких сплавах по сравнению с чистым железом обусловливает меньшее значение упругости СО в образующемся пузыре. Важную роль играют обменные реакции металла с футеровкой тигля. Если взаимодействие кислорода и оксид-НЫ.Х включений с углеродом ведет к очищению металла от кислорода, то при реакциях с футеровкой кислород переходит в металл. Практически в первые 20—30 мин плавки в печи емкостью 10 кг скорость первого процесса наибольшая и при этом содержание кислорода в металле достигает минимального значения, а затем либо не изменяется, либо чаще всего возрастает. [c.205] Наиболее интенсивно обезуглероживание стали типа Х18Н9 протекает в малых вакуумных индукционных печах (до 10 кг). Чем крупнее печь, тем медленнее идут процессы обезуглероживания, в связи с чем появляется необходимость присадок железной руды (печь емкостью 150 кг) и газообразного кислорода (печи емкостью 0,5 т и выше). [c.206] Раскисление металла в вакуумной индукционной печи осуществляют сильными раскислителями (алюминием, церием и их сплавами), так как марганец и кремний не могут раскислить сталь, содержащую углерод. Введением алюминия илй алюминия совместно с церием можно достичь содержания кислорода в стали Х18Н9Т около 0,003%. [c.206] Вакуумная индукционная плавка является весьма эффективной для удаления из металла азота и водорода. [c.206] Удаление серы при вакуумной плавке в принятых на практике условиях невелико, так как скорость испарения серы составляет около (2—7)-10 сек . Значительно полнее и быстрее процесс десульфурации в вакууме протекает при использовании шлаковых реагентов, при этом наиболее интенсивно удаление серы происходит в первый период плавки (расплавление), когда бурно выделяется окись углерода [ИЗ]. [c.207] Исследования С. Е. Волкова и др. [143] показали, что шлаковая смесь, состоящая из извести и шпата (9 1) с размером кусков 10—15 мм и вводимая на дно тигля перед загрузкой металлической шихты в количестве 2— 3% от массы садки, позволяет весьма эффективно провести десульфурацию нержавеющей стали (степень десульфурации 72—82% при конечном содержании серы 0,002—0,004% ). [c.207] При вакуумной плавке происходит испарение химических элементов из ванны, которое зависит от давления в камере печи, температуры металла, удельной поверхности контакта, упругости пара элемента и длительности процесса плавки. Константы скоростей испарения примесей из жидкого металла, по данным Б. В. Линчевского, приведены в табл. 22. [c.208] При вакуумно-индукционной плавке нержавеющей стали испарение хрома составляет 3—4%, а марганца 70—80% исходной концентрации, не происходит изменения концентрации кремния и фосфора, несколько возрастает содержание никеля. Особенности выплавки нержавеющих сталей в вакуумных индукционных печах освещены в монографии [144], обзорах [145, 146] и диссертационных работах А. Г. Шалимова, Ю. В. Тараканова, А. Л. Соболевского. [c.208] Обычно мягкое железо и отходы нержавеющих и других сталей, часть ферросплавов (сплавы хрома, никеля, молибдена, кобальта) присаживают в тигель при открытой печи, при этом тугоплавкие компоненты шихты загружают в середину тигля. Присадку ванадия, титана, углерода, бериллия, алюминия производят через дозатор после создания в печи вакуума. [c.208] Вакуумирование начинают одновременно с включением тока. При значительной окисленности шихты в печь подают аргон или гелий и расплавление ведут в атмосфере нейтрального газа, после чего начинают вакуумирование. [c.208] Раскисление металла производят через дозатор после достаточной дегазации металла и при достижении требуемой температуры металла при выпуске плавки. Марганец вводят в сплав в конце во избежание больших его потерь на испарение. [c.209] Выплавленный в ВИП металл разливают, как правило, в вакууме и лишь в некоторых случаях при отливке сложных сплавов —в атмосфере аргона. Усвоение легирующих элементов при плавке нержавеющей стали, по данным [147], составляет хрома, никеля, вольфрама и кобальта 100%, бериллия 95%, углерода 80%. Содержание водорода снижается по сравнению с обычной сталью в шесть-семь раз, азота — в полтора-два раза, кислорода — в четыре-пять раз, вредных примесей висмута на 40%, мышьяка на 45%, свинца на 60%, олова на 55%, меди на 75%. [c.209] Если ранее нержавеющую сталь в ВИП получали методом сплавления мягкого железа, никеля и металлического хрома, то в последнее время успешно применяется способ ЦНИИЧМ, позволивший за счет обезуглероживания при вводе аргоно-кислородной смеси заменить в шихте металлический хром безуглеродистым феррохромом. [c.209] При выплавке стали 0Х18Н9 на отходах вместе с завалкой присаживали окалину и руду. Вакуумировали металл при 1600° С при Рост=400- 670 н/ж (3—5 мм рт. ст.). После раскисления кремнием и алюминием получили сталь, содержащую 0,02% С и 0,005% О. [c.209] Весьма пер.спективна для улучшения технико-эконо-мических показателей ВИП работа на жидкой завалке. По данным зарубежных исследователей, при дуплекс-процессе в открытой печи расплавляют сталь с 0,19— 0,06% С, которую заливают в тигель ВИП. После ваку-умирования при остаточном давлении 40—67 н/ж (0,3— 0,5 мм рт. ст.) (в крупных печах добавляли 0,8% железной руды) происходило обезуглероживание до 0,03% С и снижение содержания водорода. При обезуглероживании в вакууме, в том числе при вводе твердого и газообразного окислителя, концентрация хрома уменьшается всего на 1 —1,5% (абс.). Преимущества ВИП позволяют получать металл повышенного качества. [c.209] Длительная прочность стали типа Х18Н10Т, выплавленной в вакууме, при 650° С и нагрузке 245 Л н/лг (25 кГ/жж ) возрастает с 22 ч 15 мин до 33 ч 40 мин. [c.209] Вернуться к основной статье