3. Особенности рафинирования металла в процессах вакуумной сэм.

Уместны нижеприведенные количественные характеристики этих способов. При ВДП рафинирование от вредных цветных металлов (Pb, Bi, Sb) – заметное, от водорода – почти полное, от кислорода – на 30-65%, от азота – на 25-30%. При ЭЛП рафинирование от вредных цветных металлов (Pb, Bi, Sb) – 60-90%, от водорода – полное, от кислорода – на 40-90%, от азота – на 40-80%. Металл ЭЛП характеризуется минимальной газонасыщенностью, максимальной плотностью, наилучшим сочетанием механических свойств.

Способ ПДП обладает большими технологическими возможностями при более низких затратах: осуществляется при нормальном или повышенном давлении, в вакууме, в контролируемой атмосфере, создаваемой составом подаваемого в плазмотрон плазмообразующего газа. Поверхность металла при этом чистая или на ней наводится шлак требуемого состава.

При ПДП рафинирование от вредных цветных металлов (Pb, Bi, Sb) – 30-50%, от водорода – в 1,5-2 раза, от кислорода – на 30-80%, от азота – в 1,5-2 раза, от серы в 3-5 раз при наличии шлака.

Способ ЭШП используется, как способ массового производства стали повышенного качества. Для способа не требуется сложного оборудования, эти установки работают на более дешёвом переменном токе, используются более дешёвые расходуемые электроды, слитки получаются с высоким качеством поверхности; у них высокий выход годного и есть возможность получения отливок сложной формы.

Металл ЭШП плотный, однородный, чище металла ВДП по сере, но уступает последнему по содержанию газов и цветных металлов.

В ряде случаев следует сочетать различные способы переплава, используя достоинства каждого: ЭШП и ВДП, ЭШП и ЭЛП.

12.3 Эшп, сущность, формирование и качество слитка, дефекты

При электрошлаковом переплаве жидкий металл расходуемого электрода переносится через шлаковую ванну в кристаллизатор в виде капель. Это обстоятельство увеличивает площадь соприкосновения металла со шлаком, что обеспечивает более полное протекание рафинировочных процессов, чем в обычных дуговых электропечах. Поэтому важным моментом при ЭШП является обеспеченно оптимальной частоты отрыва капель от расплавляемого электрода и их оптимального размера. Частота отрыва капель от конца элек­трода, их средний размер, длина пути, который они проходят в шлаке, зависят от параметров плавки: величины тока и напряжения, со­става переплавляемого металла и др. В каждом конкретном случае подбирается своя технология переплава, обеспечивающая при макси­мальной производительности установки ЭШП получение высококачественного металла.

Перед началом плавки тщательно осматривают кристаллизатор и при удовлетворительном его состоянии, прежде всего при отсут­ствии течи, зачищают дно кристаллизатора, на которое устанавли­вают затравку, которая представляет собой пластину из того же металла, что и переплавленный металл. Затравка защищает дно кристаллизатора в первые моменты плавки. На затравку засыпают хорошо перемешанный электропроводный флюс. Он необходим для получения жидкого металла в начале процесса.

После засыпки рабочего флюса подают воду на охлаждение кристаллизатора и поддона, а затем включают ток. Максимальная сила тока, обеспечивающая устойчивое протекание электрошлакового процесса, зависит от диаметра расходуемого электрода:

Диаметр электрода, мм ... 80-100 150-160 170-180

Сила тока, А ………........ 3600-4000 4600-5500 6500-7500

Через 10-15 мин после включения печи в кристаллизаторе обра­зуется жидкая шлаковая ванна высотой 90-140 мм.

Электрический режим плавки оказывает решающее влияние на качество слитка и его поверхность. С увеличением подводимой мощности увеличивается глубина жидкой части металла в кристалли­заторе, удлиняется время затвердевания заготовки. Это обстоятель­ство приводит к загрязнению металла неметаллическими включе­ниями.

Однако понижение температуры металла при малой подводимой мощности приводит к повышению его вязкости и запутыванию в ванне частиц шлака, появлению корочек металла. Поверхность заготовок резко ухудшается.

При небольшой высоте жидкого шлака и большой подводимой мощности наблюдается клокотание шлаковой ванны и значительное колебание силы тока. Для устранения отмеченного явления необходимо уменьшать силу тока.

Слиток электрошлакового переплава. Структура слитков электрошлакового переплава отличается радиально-осевой направ­ленностью кристаллов, что обусловлено последовательной кристал­лизацией снизу вверх и высокой плотностью и однородностью ме­талла, отсутствием в нем каких-либо дефектов усадочного и ликвационного происхождения.

Содержание кислорода в металле при электрошлаковом переплаве, как правило, снижается в 1,5-2 раза, что приводит также к снижению загрязненности стали неметаллическими включениями. В ме­талле ЭШП в отличие от обычного совершенно отсутствуют строчеч­ные скопления неметаллических включений. Все включения мелки и равномерно распределены по объему металла.

Вместе с тем в слитках ЭШП иногда появляются специфические дефекты, как например электропробой. Макроструктура и микро­структура в этом месте отличается наличием следов перегрева, загрязненностью неметаллическими включениями и включениями шлака. Пробой возникает при нарушении контакта между слитком и поддоном или между слитком и кристаллизатором.

Особенностью слитков ЭШП является слоистость структуры, получившая название послойной кристаллизации. Образование слои­стой кристаллизации связано с периодичностью процесса кристал­лизации слитка и изменением интенсивности циркуляции жидкой ванны. Какого-либо отрицательного влияния слоистая кристаллизация на свойства готового металла не оказывает.