Главное преимущество процесса - получение плот­ной отливки из металла высокого качества, не уступающего кованым изделиям

Недостатки процесса:

- ограничение номенклатуры отливок. Производят, как правило, отливки простой конфигурации и с большим отношением высоты к площади сечения;

- высокая стоимость оснастки. Медные водоохлаждаемые кристаллизаторы сложны в изготовлении и дороги. Кристаллизаторы из стали менее надежны. Для плавки цветных сплавов применяют графитовые кристаллизаторы;

- высокие требования к расходуемым электродам, что ограничивает применение ЭШЛ для непосредствен­ного переплава изношенных или отработанных деталей с целью их повторного использования.

Область применения. Электрошлаковые отливки отличаются разнообразием как по форме, так и по их назначению. Их масса колеблется от нескольких десятков граммов (зубные протезы и коронки) до нескольких десятков тонн (коленчатые валы судовых двигателей, бандажи цементных печей и др.).

Все отливки по конфигурации можно подразделить на два типа. К первому типу относятся отливки с внутренними сквозными и несквозными полостями; ко второму - отливки сложного сечения с приливами на наружной поверхности.

Отливки с несквозными полостями напоминают стакан. Их используют в качестве заготовок для сосудов высокого давления. Две такие отливки, сваренные кольцевым швом, пред­ставляют собой сосуд или баллон. К отливкам пере­менного по высоте сечения могут быть отнесены шатуны, кривошипы, коленчатые и эксцентриковые валы. К отливкам с полостями относятся полые отливки - трубы и трубные заготовки с цилиндрически­ми и другой формы отверстиями.

При ЭШЛ применяют два метода получения компо­зиционных отливок. Один из них основан на приплавлении закладных деталей к объединяющей части отливки. В этом случае детали и объединяющая часть выполнены из разных материалов. Однако на практике не всегда целесообразно получать композитные отливки приплавлением. При другом методе отливки переменного по высоте химического состава (гетерогенные отливки) получают с помощью переплава расходуемых электро­дов, составленных по длине из материалов различных классов в заданной пропорции. Возможно также изменять химический состав литого металла подачей в расплав металлических порошков, проволочной сечки, легирующих материалов и т.д.

По своему назначению отливки можно условно подразделить на две группы:

- для машиностроительных деталей основного производства;

- для штампового или другого специального инструмента, или оснастки, а также для машиностро­ительных деталей, изготавливаемых в ремонтных целях.

Применение ЭШЛ для отливок первой группы целесообразно в следующих случаях:

- отливки заменяют собой поковки или другие качественные заготовки, обеспечивая значительное повышение КИМ и (или) уменьшение трудоемкости получения заготовок;

- необходимо резкое повышение качества отливок, производимых обычными способами литья;

- с помощью ЭШЛ получают отливки, которые Другими способами, применяемыми на данном пред­приятии, изготовить невозможно;

- на предприятии имеется большое количество отходов, пригодных для переплава с целью получения необходимых высококачественных заготовок.

ЭШЛ использовано для производства шестерен тяжелых карьерных самосвалов, водил тяжелых транс­портных машин, породоразрушающего инструмента, различных фитингов и др. К отливкам второй группы относятся валки калиб­ров трубопрокатных и профилегибочных станов, штамповые вставки, наклонные валки колесопрокатных станов, крупногабаритный режущий инструмент и др.

Кроме получения отливок из различных сталей и чугунов, с помощью ЭШЛ получают заготовки из меди и медных сплавов (втулки, панели). Процесс ЭШЛ в этом случае проводят в тигле с углеродной футеровкой, что создает условия для глубокого раскисления меди и получения отливки высокой плотности.

8.3. ФЛЮСЫ ДЛЯ ЭШЛ

Шлак является одним из основных элементов» необходимых для ЭШЛ. Жидкий шлак образуется при переплавке компонентов, входящих в состав флюса. Шлаковый слой служит источником теплоты и основ­ным средством регулирования химического состава металла отливок. Он является элементом электрической цепи между трансформатором и печью, обладающим наибольшим электросопротивлением, и, следовательно, служит для превращения электроэнергии в теплоту и средой, в которую удаляются включения, содержащиеся в металле в результате растворения или химической реакции. Шлак должен обладать оптимальной химичес­кой активностью, чтобы изъять из металла вредные элементы (0₂, S, Р) и не быть слишком активным, чтобы не удалять нужные элементы.

Шлак выполняет ряд вспомогательных функций. Затвердевая на стенках формы, он препятствует непо­средственному контакту расплавленного металла со стенками формы, способствуя образованию гладкой поверхности отливки. Шлак защищает поверхность металла от окислительного воздействия воздуха и влияет на химический состав металла и его структуру. Требования, предъявляемые к флюсам для ЭШЛ, разделяются на две группы: технологические и метал­лургические.

К технологическим требованиям относятся:

В легкий старт и высокая стабильность процесса ЭШЛ;

- возможность обеспечения оптимальных скоростей наплавления отливки для получения требуемой кристал­лизации;

- минимальный удельный расход электроэнергии;

- хорошее формирование поверхности отливки и легкое отделение от нее шлаковой корки;

- неизменность состава шлака при длительном его хранении и в процессе ЭШЛ;

- низкая гигроскопичность;

- минимальные затраты при изготовлении, в том числе при выплавке, дроблении и других операциях.

К металлургическим требованиям относятся:

- минимальная окислительная способность;

- высокая десульфурирующая способность;

-высокая способность удаления из металла неметал­лических включений и газов;

-хорошая защита расплавленного металла от окислительного воздействия воздух;

К перечисленным требованиям также относятся доступность материалов, их малая стоимость, недефи­цитность и безвредность.

Применяют сравнительно легкоплавкие шлаки. Но необходимо, чтобы температура шлака в жидком состоянии превышала температуру переплавляемого металла. Оптимальное соотношение между температура­ми следующее: температура плавления шлака несколько ниже, а температура кипения В выше температуры плавления металла. Шлак должен обладать оптималь­ной электрической проводимостью. При высокой электропроводимости будет выделяться недостаточное количество теплоты, при низкой В электрошлаковый процесс переходит в дуговой.

Вязкость шлака при изменении температуры не должна сильно меняться. Такие шлаки называют "длинными". Они обеспечивают равномерную тонкую шлаковую корку (гарнисаж) по всей высоте отливки. "Короткие" шлаки, вязкость которых значительно зависит от его температуры, образуют гарнисаж неравномерный, что ухудшает поверхность отливки.

Наибольшему числу перечисленных выше требова­ний, причем наиболее важным (возбудимости и стабиль­ности процесса, минимальной окислительной способ­ности, хорошей смачиваемости неметаллических включений), удовлетворяет фтористый кальций (CaF). Это соединение служит основой для создания большого ряда флюсов для ЭШЛ. В табл. 8.1 приведены некото­рые составы флюсов, расположенных по повышению их температуры плавления.

В настоящее время в промышленности наиболее широко применяют флюсы с высоким содержанием CaF₂ типа АНФ-1 и АНФ-6. Чистый фторид кальция имеет минимальную окислительную способность и поэтому применяется при ЭШЛ коррозионно-стойких и жаропрочных сталей и сплавов, легированных титаном, алюминием и бором.

В начале процесса ЭШЛ необходимо навести ванну жидкого шлака. Это достигается применением специаль­ных флюсов, обладающих достаточной электрической проводимостью в кристаллическом состоянии. Сущес­твует метод наведения шлаковой ванны, заключающий­ся в использовании самоплавящихся экзотермических смесей, состоящих из алюминиево-магниевого порош­ка, калиевой селитры и наполнителя - рабочего флюса так называемых стартовых брикетов, обладающих электропроводимостью в твердом состоянии.

Дата добавления: 2014-01-05