Перспективные методы производства стали
Курсовой проект - Разное
Другие курсовые по предмету Разное
ериодического действия характеризуется тем, что после каждой плавки вакуумную плавильную камеру необходимо разгерметизировать для замены изложницы или формы с отливкой и загрузки следующей порции шихты.
Печи периодического действия в конструктивном отношении проще и поэтому затраты на их сооружение меньше. Однако ввиду необходимости откачивать в начале каждой плавки большое количество газов, понижая давление от атмосферного до рабочего, установки периодического действия оборудованы более мощными вакуумными насосами. Кроме того, металл, выплавленный в печах периодического действия, может содержать большее количество кислорода и газов, по сравнению с металлом, полученным в печах полунепрерывного действия. Это связано с тем, что при нарушении вакуума стенки тигля пропитываются оксидами, образующимися из остатков металла, а поверхность печи, вакуумной камеры и расположенных в ней устройств поглощают газы.
В печах полунепрерывного действия смену изложниц и загрузку шихты осуществляют через шлюзовые устройства без нарушения вакуума в плавильной камере. Поэтому в таких печах можно проводить без разгерметизации несколько плавок, число которых обычно определяется стойкостью тигля.
В печах полунепрерывного действия уменьшаются колебания температуры тигля и возрастает его стойкость. Сокращение простоев на ремонтах тигля, а также исключение затрат времени на откачку камеры между плавками, замену изложниц и совмещение конца одной плавки с началом другой обеспечивает более высокую производительность печей этого типа. Все это обусловило более широкое распространение в промышленности индукционных тигельных печей полунепрерывного действия.
Недостаточная стойкость тиглей является основной причиной ограниченного использования ВИП. Для печей вместимостью до 2 т стойкость футеровки составляет 40-65 плавок, а для печей вместимостью более 2 т стойкость футеровки меньше 30 плавок.
Преимущества вакуумной плавки более полно реализуются при бесшлаковом процессе, поэтому ВИП обычно ведется без шлака и отличается сравнительной простотой: получение требуемого состава достигается переплавом соответствующих отходов или сплавлением чистых материалов. Так как плавка проводится в герметическом кожухе и процессы плавления и нагрева в индукционных печах достаточно быстротечны, то возможности корректировки состава металла по ходу плавки ограничены. В связи с этим при ВИП обычно необходим точный расчет и тщательное взвешивание шихты.
Вакуумной индукционной плавке свойственны два существенных недостатка: во-первых, расплав контактирует с огнеупорной футеровкой, являющейся источником загрязнения металла кислородом, включениями и металлическими примесями; во-вторых, условия кристаллизации слитка в обычной изложнице способствуют развитию ликвационных процессов и обогащению отдельных зон слитка ликвирующими примесями, как и при кристаллизации металла обычной выплавки. Эти недостатки были устранены с появлением печей вакуумно-дугового переплава (ВДП).
Печи ВДП делятся на печи с нерасходуемыми и расходуемыми электродами. Печи с нерасходуемыми электродами применяются для выплавки тугоплавких металлов из шихты соответствующего состава и имеют сравнительно небольшие размеры. Для выплавки стали, титана и ряда сплавов применяются печи с расходуемыми электродами, выплавляемыми из переплавляемой стали или сплава.
Плавка в печах ВДП с расходуемым электродом позволяет получать металл высокой степени чистоты, так как при этом устраняются возможные источники загрязнения и имеются благоприятные условия для рафинирования металла вакуумом. Что же касается условий кристаллизации металла в водоохлаждаемом кристаллизаторе, то при последовательном наплавлений слитка можно в значительной мере ослабить ликвационные процессы.
Сущность ВДП заключается в следующем (рис. 2.4.). Металлическая затравка, с помощью которой первоначально зажигается электрическая дуга, располагается на водоохлаждаемом поддоне. Электрическая дуга горит между электродом и лункой жидкого (исключая печи с керамическим тиглем) металла. Разряд происходит через пары металла, находящегося в промежутке между катодом и анодом. Применение постоянного тока обу-словлено большой устойчивостью электрической дуги. Для концентрации дуги и предотвращения перехода разряда на стенку кристаллизатора он окружен соленоидом с продольным магнитным полем. Расплавленный на электроде (катоде) металл образует капли, которые стекает в лунку жидкого металла.
По мере расплавления нижней части электрода электрододержатель автоматически перемещает электрод вниз. Вся система уплотняется и в ней создается соответствующий вакуум (0,7-6,65 Па). Расплавление металла в вакууме способствует дегазации стали и раскислению ее углеродом, что существенно снижает содержание газов и неметаллических включений. Металл кристаллизуется в водоохлаждаемом кристаллизаторе. Быстрое охлаждение металла обеспечивает получение химически однородного слитка с мелкозернистой структурой, и мелкими неметаллическими включениями, благодаря чему свойства стали в результате ВДП существенно улучшаются. Этим способом можно переплавлять стали и сплавы, содержащие легкоокисляющиеся элементы, такие как титан, цирконий и другие.
Наиболее крупные печи ВДП работают в странах СНГ и США, они рассчитаны на выплавку слитков массой 40-60т. Методом ВДП переплавляют легированные конструкционные стали и стали со ?/p>