Перспективные методы производства стали
Курсовой проект - Разное
Другие курсовые по предмету Разное
?пециальными свойствами. Электрошлаковый переплав (ЭШП) получил широкое распространение в мире для производства высококачественных сталей и сплавов ответственного назначения в слитках массой до 300 т.
Метод ЭШП основан на переплаве твердого стального электрода под электропроводным рафинирующим флюсом. Для ЭШП используется сравнительно простое оборудование, легкое в обслуживании и надежное в процессе работы (рис. 2.5.). Преимущества метода ЭШП способствовали его быстрому освоению во всех передовых странах.
Рисунок 2.4. Схема вакуумной дуговой печи с расходуемым электродом:
- механизм подачи электрода; 2 - электрододержатель; 3- уплотнение; 4-электрод; 5 - кристаллизатор; 6 - вакуумная камера; 7-подвод тока к кристаллизатору
Принцип метода сформулирован еще в 1882 г. русским изобретателем электродуговой сварки А. Г. Славяновым. Первая установка ЭШП конструкции института электросварки им. Е. О. Патона АН УССР, позволявшая получать слитки массой до 300 кг, была установлена на заводе Днепроспецсталь в 1958 г. На территории бывшего СССР методом ЭШП выплавляют стали свыше 100 марок - конструкционные, подшипниковые, кислотостойкие, жаростойкие, инструментальные, жаропрочные и др.
Рисунок 2.5. Схема электрошлакового переплава:
- расходуемый электрод; 2 - медный водоохлаждаемый кристаллизатора 3 - расплавленный шлак; 4-слиток
Сущность электрошлакового переплава заключается в следующем. На дне кристаллизатора устанавливают металлическую затравку, на которой начинается процесс и которая предохраняет водоохлаждаемый поддон от повреждения в момент зажигания. По составу затравка полностью или приблизительно такая же, как и переплавляемый электрод. Поверх затравки насыпается смесь рабочего флюса и магниевого или алюминиевого порошка для ускорения зажигания и формирования жидкой ванны. Переплавляемый электрод опускают в кристаллизатор (он должен касаться смеси), после чего вокруг электрода насыпают рабочий флюс в количестве 6-8 % от массы заготовки. Напряжение подводится к электроду и плите. Электропроводный флюс расплавляется. Жидкая флюсовая ванна выполняет роль электросопротивления, в которой протекают процессы плавления и рафинирования металла.
Переплавляемый электрод продвигается постепенно вниз, так что его конец всегда погружен в шлаковую ванну. Капли жидкого металла стекают с конца электрода, проходят через флюсовую ванну, где рафинируются от газовых и неметаллических включений. Под слоем флюса образуется жидкая металлическая ванна. Вследствие интенсивного охлаждения плиты и кристаллизатора протекает направленная кристаллизация металла. Дендриты располагаются под углом к оси кристаллизатора и жидкой металлической ванны, из которой происходит непрерывная подпитка затвердевающего слитка. Характер кристаллизации создает условия для получения плотной бездефектной структуры.
Большое влияние на температуру шлаковой и металлической ванны оказывает состав электропроводного флюса. Чаще всего используют флюс на основе 70 % CaF2+30 % А12О3. В зависимости от цели переплава (определенная структура, уменьшение содержания серы, неметаллических и газовых включений) состав флюса можно менять в широких пределах.
Температура флюсовой ванны определяется главным образом содержанием его основных составляющих (Аl2Оз, CaF2, CaO). При увеличении концентрации оксидов алюминия и кальция происходит соответственное повышение температуры ванны. Температура флюсовой ванны при ЭШП значительно выше, чем в других металлургических процессах и составляет обычно 1730- 18700С. Перегрев стали выше температуры ликвидуса составляет 260-490 С, а флюсовой ванны - 420- 5700С.
После ЭШП характер и распределение неметаллических включений в полученной заготовке существенно изменяются. Количество включений уменьшается в 2- 2,5 раза после первого переплава и в 3-4 раза после повторного переплава. В результате повышения чистоты металла возрастают его технологические и эксплуатационные свойства, особенно пластичность, длительная прочность при высокой температуре, полируемость, свариваемость и др. Повышение технологической пластичности после ЭШП позволяет дополнительно легировать металл и тем самым увеличивать характеристики жаропрочности.
ЭШП, ВДП, плазменно-дуговой (ПДП) и электронно-лучевой (ЭЛП) переплавы являются дополнительными в технологическом цикле производства стали. Такой же операцией является и ВИП, если используется специально выплавляемая заготовка. Естественно, что любая дополнительная операция связана с увеличением затрат. Стоимость указанных способов передела колеблется в широких пределах и зависит в первую очередь от степени освоения и объема производства, а также стоимости применяемых материалов.
Механические свойства и длительная прочность жаропрочных сплавов после ЭШП превышают требования: технических условий и от свойств металла ВДП отличаются несущественно. В то же время технологическая пластичность сплавов после ЭЛП выше, чем после ВДП. Пластичность сплавов ЭЛП по сравнению с металлом обычной выплавки при температурах горячей деформации получается более высокой. Имеются сведения, что стойкость подшипников из стали ШХ15, полученной ЭШП, в 10 раз выше, чем из обычной.
Для правильной оценки развития того или другого нового способа передела важно провести технико-экономические сравнения между ними. Анализ полученных результатов позволяет следующим образом ориентировочно расположить р