Методы выплавки качественной и особо качественной стали

Качество стали определяется содержанием в ней вредных примесей, таких как сера, фосфор и газы. Чем меньше в сталях вредных примесей, тем выше их качество. Для получения качественных сталей используют следующие методы:

ü Электрошлаковый переплав (ЭШП)

ü Вакуумно-дуговой переплав (ВДП)

ü Вакуумно-индукционный переплав (ВИП)

ü Обработка сплавов синтетическим шлаком

ü Плавка в вакуумных печах

ü Переплав в электронно-лучевых и плазменных печах

Электрошлаковому переплаву подвергают выплавленную в дуговой печи и прокатанную на круглые прутки сталь. Схема ЭШП показана на рисунке.

Электрическое напряжение создаётся между переплавляемым электродом и поддоном. Поддон находится на дне водоохлаждаемого кристаллизатора и содержит «затравку». Переплавляемый электрод погружён в слой шлака. Под воздействием разности потенциалов между электродом и поддоном протекает электрический ток, который приводит к выделению тепловой энергии. Поскольку слой шлака обладает наибольшим электросопротивлением в данной цепи, то основная теплота выделяется в слое шлака. Под воздействием этой тепловой энергии переплавляемый электрод расплавляется и каплями стекает вниз, образуя под слоем шлака ванну жидкого металла. Этот расплав, взаимодействуя со стенками водоохлаждаемого кристаллизатора, постепенно затвердевает и формирует растущий вверх слиток переплавленного металла. При прохождении капель расплавленного металла через слой шлака происходит очищение сплава от вредных примесей. Так как шлак создаётся основной, создаются благоприятные условия для удаления из расплава серы. Кроме того, при прохождении капель через слой шлака из них интенсивно удаляются неметаллические включения и растворённые газы. В результате переплавленный металл отличается высоким качеством, однородностью, плотностью и высокими механическими характеристиками.

1 – переплавляемый электрод

2 – источник питания

3 – водоохлаждаемый кристаллизатор

4 – слой шлака

6 – ванна расплавленного металла

7 – переплавленный металл

8 – поддон

9 – механизм перемещения электрода

Методом ЭШП получают высококачественные стали для шарикоподшипников, лопаток турбин, валов компрессоров и авиационных конструкций.

Вакуумно-дуговому переплаву подвергают прутки стали, выплавленной в электропечах или методом ЭШП. ВДП применяют с целью более полного удаления из металла газов и неметаллических включений. ВДП ведут в вакуумных дуговых печах с расходуемым (переплавляемым) электродом. Схема процесса следующая:

1 – вакуумная камера

2 – водоохлаждаемый шток

3 – расходуемый электрод (катод)

4 – капли жидкого металла

5 – жидкий металл

6 – водоохлаждаемая изложница

7 – затравка (анод)

8 – поддон

Электрическое напряжение подаётся к расходуемому электроду и поддону водоохлаждаемого кристаллизатора. Этот поддон, через размещённую на нём затравку, соединён с уже затвердевшим слитком переплавленного металла. Под воздействием электрического напряжения между переплавляемым электродом и слитком (в начале процесса - затравкой) возникает электрическая дуга. Под воздействием тепла электрической дуги металл электрода расплавляется и каплями стекает вниз, образуя ванну жидкого металла. Этот расплав, взаимодействуя со стенками кристаллизатора, охлаждаемого водой, затвердевает и постепенно формирует слиток переплавленного металла, растущий вверх. Весь процесс протекает в условиях постоянной откачки газа из рабочего пространства печи, поэтому создаются условия для более полного удаления из переплавляемого металла газов. Сталь, переплавленная методом ВДП, отличается высоким качеством и используется для изготовления особо ответственных деталей машин и конструкций.

Дата добавления: 2014-01-20