7.3.3. Технология плавки жаропрочных никелевых сплавов

Высокие температуры плавления и перегрева никелевых сплавов (1550 – 1650 ^оС) предъявляют повышенные требования к материалу и качеству плавильных тиглей. Для плавки жаропрочных сплавов рекомендуется применять магнезитовые тигли, полученные изостатическим прессованием.

Обычный способ составления шихты из различных первичных и вторичных компонентов и ввода их в плавильный тигель в любое время по ходу плавки в вакуумных печах не пригоден. Необходимо, чтобы все части шихты, в том числе раскислители, рафинирующие и модифицирующие добавки, были загружены в тигель перед началом плавки. В дальнейшем без нарушения вакуума невозможно повлиять на состав выплавляемого сплава. Для удобства ведения плавки в вакуумных печах в качестве шихты используют так называемую мерную шихтовую заготовку, выплавленную в вакуумных печах. Допускается и частичный переплав отходов собственного производства. Шихтовую заготовку выплавляют по той же технологии, которая применяется для получения рабочих сплавов и будет описана ниже. Разливку сплавов для шихтовой заготовки осуществляют под вакуумом в кокиль. После получения положительного результата по химическому составу, шихтовую заготовку режут на мерные куски по массе.

Из кусков шихтовой заготовки и собственных отходов и формируется порция шихты для дальнейшего переплава и заливки в литейную форму. Масса шихты должна быть равной металлоемкости формы с учетом угара (без остатка в тигле).

Перед плавкой ПЗУ необходимо подготовить в соответствии с рекомендациями, которые входят в комплект технической документации, поставляемой вместе с установкой. Особое внимание уделяется очистке внутренних поверхностей плавильных камер и деталей, находящихся в ней. Их очищают щетками и пылесосом от возгонов и пыли, промывают бензином и протирают этиловым техническим спиртом с помощью хлопчатобумажных салфеток, не оставляющих ворса.

При каждом открытии плавильной камеры производится осмотр состояния плавильного тигля. При обнаружении трещин и износе стенки более чем на половину, необходимо произвести замену тигля.

Загрузка шихты на первую плавку производится вручную при открытой плавильной камере. Загрузка шихты для последующих плавок и раскисление сплава в печах полунепрерывного действия осуществляется при помощи загрузочного устройства без нарушения вакуума.

Плавка металла начинается только при достижении вакуума в плавильной камере 6,65·10^-1 Па (5·10^-3 мм рт. ст). Плавление шихты и перегрев расплава ведутся форсированно при полной мощности печи. Температура металла в тигле контролируется оптическим пирометром. При достижении заданной температуры, которая зависит от состава сплава и стойкости тигля, производится раскисление расплава. Раскислители (углерод, лигатура Ni – C) вводятся загрузочным устройством через камеру загрузки шихты. При использовании качественной хорошо раскисленной шихтовой заготовки дополнительное раскисление можно не проводить.

Одновременно с плавлением ведется подготовка к заливке литейной формы. Керамическая литейная форма прокаливается при температуре не менее 950 ^оС, помещается в короб из жаростойкой стали и засыпается огнеупорным наполнителем. Короб с формой устанавливается в печь подогрева ПЗУ через загрузочную камеру. Допускается заливка керамических форм и без наполнителя, если они выдерживают напор жидкого металла.

Температура формы перед заливкой контролируется путем замера температуры в печи подогрева. Это возможно только через 5 – 10 мин, когда температура формы сравняется с температурой в печи подогрева. Современные ПЗУ позволяют нагревать формы до температуры 1200 ^оС. Температура формы перед заливкой указывается в технологической карте. Она зависит от марки сплава и категории сложности отливки.

Заливка форм производится при отсутствии плен на поверхности расплава. В этом случае производится «разгон плен». На индуктор подается максимальная мощность для разогрева металла. Покачивая тигель, плены отгоняют к задней стенке тигля. После этого осторожно сливают металл в форму, не допуская выплесков на ее стенки. Температуру расплава перед разливкой контролируют термопарой погружения при помощи специального механизма погружения. Горячий спай термопары защищают наконечником из огнеупорного материала. Залитую форму выдерживают в печи подогрева не менее 5 минут и извлекают в загрузочную камеру.

Вопросы для самоконтроля

1. Какие сплавы необходимо плавить в вакуумных печах?

2. Материал огнеупорных футеровок для никелевых сплавов.

3. Что входит в состав покровных флюсов при плавке никелевых сплавов?

4. Какие газы могут растворяться в никелевых сплавах

5. Чем раскисляют никелевые сплавы?

6. Как производят «разгон плен»

7. Преимущества печей полунепрерывного действия

8. В чем причины сложной технологии плавки жаропрочных никелевых сплавов?

9. Что такое шихтовая заготовка?

10. При каком остаточном давлении ведут плавку жаропрочных сплавов?

11. Как контролируют температуру: в плавильной камере; расплава при заливке; формы?

12. Что такое натекание?