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.