18. Проаналізуйте технологічні вимоги, що висувають до флюсів ешп.

- должен обеспечивать эффективное рафинирование сплава;

- при рабочих температурах должен иметь стабильную электропровод-

ность (в пределах 0,001-0,005 Ом·м);

- должен иметь низкую температуру плавления и высокую температуру

кипения;

- должен иметь стабильную вязкость при рабочих температурах;

- должен обеспечивать высокое межфазовое натяжение на границе с ме-

таллом и обладать высокой адгезией к неметаллическим включениям;

- не должен быть дефицитным и гигроскопичным;

- должен быть экологически чистым.

- должен обладать низкой склонностью к гидротации.

- должен защищать метал от окисления.

20. Проаналізуйте переваги та недоліки дугових печей постійного струму.

Преимущества:

- позволяет снизить расходы электродов в 3...5 раза.

- позволяет снизить суммарный расход электроэнергии на 2...5 %;

- позволяет снизить расходы огнеупоров на 20...30 % при работе на твердой завалке;

- позволяет снизить расходы исходного сырья на 1,5...3 %

- позволяет снизить расходы дорогих легирующих добавок на 20...60 %;

- позволяет снизить уровень шума из 105 дБ до 85 дБ

- позволяет снизить количество пылегазовыбрасов в 8 .... 10 раз

- позволяет увеличить срок службы печных трансформаторов за счет снижения фликер-эффекта.

Недостатки:

- низкая стойкость и надежность в работе подового электрода.

- низкая стойкость футеровки возле подового электрода ( анодная яма).

-дорогостоящее оборудование.

17. Наведіть схему процесу ешп та проаналізуйте особливості технології плавки.

Р ис. 123. Схема электрошлако­вого переплава расходуемого электрода:

1—расходуемый электрод; 2 — шла­ковая ванна; 3 — направление кон­вективных потоков; 4 — капли электродного металла, 5 — метал­лическая ванна; 6 — шлаковый гарниссаж; 7 — слиток; 8 — стенка кристаллизатора, 9 — воздушный зазор, 10 — затравка; 11 — поддон

Одним из наиболее простых и экономичных способов получе­ния высококачественных сталей и сплавов, не требующих дорогого и сложного, в том числе и вакуумного, оборудования, является электрошлаковый переплав. Предварительно выплавленный в электро­дуговой печи и прокатанный на круг металл используется в ка­честве расходуемого электрода.

Источником тепла при электрошлаковом переплаве является шлаковая ванна, нагреваемая за счет прохождения через нее электрического тока.

Электрический ток подводится к переплавляемому электроду, погруженному в шлаковую ванну, и к поддону, установленному внизу в водоохлаждаемой металлической изложнице (кристалли­заторе), в которой находится шлак. Выделяющееся в шлаковой ванне тепло нагревает ее до высокой температуры (до 1700° С и более) и вызывает постепенное оплавление конца электрода. Образующиеся при этом капли жидкого металла проходят шлак, собираются, образуя под шлаковым слоем металлическую ванну.

Перенос капель металла через шлак, интенсивное перемеши­вание их со шлаком и довольно длительное пребывание металла ванны в контакте со шлаком способ­ствует их активному взаимодейст­вию. В результате взаимодействия происходит рафинирование металла от вредных примесей, удаление неме­таллических включений и растворен­ных газов. Металлическая ванна, непрерывно пополняемая за счет рас­плавления электрода, под воздейст­вием водоохлаждаемого кристаллиза­тора, постепенно формируется в сли­ток. Кристаллизация металла после­довательная и направленная снизу вверх, что добусловлено преимуще­ственным теплоотводом через поддон кристаллизатора. Замедленная и на­правленная кристаллизация также благоприятствует удалению из ме­талла неметаллических включений и пузырьков газа и способствует получению плотного и однородного слитка! Для макроструктуры слитков электрбшлакового переплава харак­терна радиально-осевая направлен­ность кристаллов, отсутствие усадоч­ных и ликвационных дефектов, равномерное распределение неметал­лических включений. Слиток электро­шлакового переплава отличается ровной поверхностью, что связано с образованием на холодных стенках изложницы тонкого слоя твердого шлака (гарниссажа). Внутри этой шлаковой рубашки и происходит формирование слитка.

Шлак должен обладать оптимальной величиной электропро­водности, так как излишне низкое электросопротивление не обеспечивает необходимого температурного режима; наоборот, высокое электросопротивление может привести к нарушению соот­ветствия скоростей плавления и кристаллизации слитка.

С точки зрения образования небольшого слоя гарниссажа на слитке и его осевой направленной кристаллизации, а также для обеспечения достаточной скорости рафинирования металла не

обходимы жидкоподвижные шлаки с температурой плавления ниже температуры плавления металла. Причем, величина их вязкости должна постепенно снижаться с повышением темпера­туры (от 1,5—1,0 до 0,5 пз в интервале 1350—1500° С).

Химический состав шлака должен обеспечить достаточную степень рафинирования металла от нежелательных примесей и в то же время исключить окисление легирующих элементов. Ука­занным требованиям в значительной мере удовлетворяют шлаки на основе Са¥₂ с добавками А1₂0₃ и СаО. Например, для переплава сталей и сплавов, не содержащих легкоокисляющихся элементов — титана и бора — используют флюс АНФ-6, содержащий 70% СаF₂ и 30% Аl₂0₃ с температурой плавления 1320—1340° С, или флюс АНФ-8 состава: 60% СаF₂; 20% А1₃0₃ и 20% СаО с температурой плавления 1240—1260° С. Эти флюсы обеспечивают также доста­точно высокую степень десульфурации металла. При переплаве сталей и сплавов с титаном и бором рекомендуется флюс АНФ-21, содержащий 60% СаF₂, 25% А1₂0₃ и 25% ТЮ₂ с температурой плавления 1220—1240° С.

Установки электрошлакового переплава работают на переменном токе промышленной частоты, который обеспечивает высокую стабильность процесса плавления и эффективное рафинирование металла. Применение переменного тока является важнейшим достоинством электрошлакового переплава по сравнению с вакуумно-дуговой, электроннолучевой и плазменно-дуговой плавкой.

Электрические схемы однофазной и трехфазной установок пред­ставлены на рис. 124. Процесс плавки проводится следующим образом. На медный водоохлаждаемый поддон помещают затравку, представляющую собой шайбу из углеродистой стали толщиной 20 мм. На затравку для возбуждения процесса задают термитную смесь, состоящую из порошка алюминия и магния и рабочего флюса. Опускают расходуемый электрод до соприкосновения со смесью, а затем в зазор между стенками водоохлаждаемого кристаллизатора подают рабочий флюс (3—4% от массы металла).

Включают ток и после расплавления шлака и стабилизации про­цесса включают автоматический регулятор подачи электрода. По мере расплавления электрода происходит его медленное опу­скание. Металлическая ванна в кристаллизаторе постепенно фор­мируется в слиток. После полного застывания слитка опускают поддон и извлекают слиток из кристаллизатора.

В результате электрошлакового переплава содержание кисло­рода в металле снижается в 1,5—2 раза, понижается концентра­ция серы и соответственно уменьшается в 2—3 раза загрязненность металла неметаллическими включениями, причем они становятся мельче и равномерно распределяются в объеме слитка. Слиток отличается большой плотностью, однородностью и хорошей по­верхностью. Все это обусловливает высокие механические и экс­плуатационные свойства сталей и сплавов электрошлакового переплава.

В настоящее время способ электрошлакового переплава полу­чил широкое распространение на наших заводах для производства сталей и сплавов ответственного назначения. Слитки выплавляются крупного, квадратного и прямоугольного сечения до 10—12 т. Имеются установки для выплавки слитков массой до 40 т. Способ электрошлакового переплава отличается высокой экономичностью, по сравнению с вакуумно-дуговым переплавом стоимость электро­шлакового переплава ниже в несколько раз.