Спеціальна металургія під час виробництва виливків із легованих сталей

Розвиток ядерної енергетики, авіакосмічної техніки, газотурбобудування та інших галузей вимагає збільшення виробництва литих деталей із високолегованих сталей і сплавів.

Новий напрямок металургії - спеціальна електрометалургія успішно справилась з цим складним завданням. Якісні показники сталі досягли такого рівня, який звичайними способами її виробництва здобути неможливо.

Спеціальна електрометалургія базується на переплавних процесах витратних електродів (катаних або литих заготовок), виплавлених в інших плавильних агрегатах. Хімічний склад металу витратних електродів з урахуванням угару окремих елементів відповідає складу сталі, яка виплавляється при переплавленні цих електродів.

Формування заготовки в переплавних процесах здійснюється в мідних во-доохолоджувальних кристалізаторах з використанням мідних водоохолоджувальних піддонів. Для цих процесів характерна швидка і напрямлена кристалізація, швидкість якої приблизно дорівнює швидкості наплавлення заготовки. У кристалізаторі утворюється неглибока рідка ванна (0,5...1,0 діаметра кристалізатора). Цим забезпечується стале направлене живлення центральної зони заготовки та її висока щільність при практичній відсутності усадкових дефектів.

В спеціальній металургії для виробництва заготовок знайшли поширення такі переплавні процеси:

- вакуумно-дуговой переплав - ВДП;

- вакуумно-індукційний переплав — ВІП;

- плазмово-дуговий переплав — ПДП;

- електронно-променевий переплав - ЕПП;

- електрошлаковий переплав - ЕШП.

При вакуумно-дуговому та вакуумно-індукційному переплавах джерелом тепла є вольтова дуга або магнетне поле індуктора. У першому випадку ДУга горить між торцем електрода і ванною рідкої сталі і розплавляє електрод. У другому випадку метал плавиться внаслідок утворення в ньому потужних вихорових струмів.

В умовах глибокого вакууму і високої температури дуги при ВДП крапельний потік активно дегазується, очищається від домішок кольорових металів і оксидних вкраплин. Ізоляція від атмосфери і вогнетривів, швидка направлена кристалізація забезпечують високу ступінь чистоти сталі, однорідну структуру і мінімальну ліквацію. Цим методом виготовляють заготовки масою до 10 т із жароміцних і інших високолегованих сталей відповідального і особливо відповідального призначення.

При В1П плавлення металу здійснюється у такому ж глибокому вакуумі, у вакуумній камері заливають також ливарні форми. Виливки, виготовлені із такого металу, мають високі міцнісні характеристики і пластичність.

В умовах плазмово-дугового переплаву джерелом тепла є плазмові дуги, направлені на торець витратного електрода і ванну рідкої сталі.

В умовах електронно-променевого переплаву під дією глибокого вакууму потік електронів оплавляє витратний електрод і в крапельному дощі здійснюється глибоке рафінування сталі від газів, домішок кольорових металів і неметалевих вкраплин.

Особливим досягненням вітчизняної металургії є принципово новий високоефективний спосіб підвищення якості спеціальних сталей і сплавів - електрошлаковий переплав витратних електродів в металевій водоохолоджувальній виливниці (кристалізаторі).

ТЕМА 2.2 ПОЗАПІЧНЕ ОБРОБЛЕННЯ ВИСОКОЛЕГОВАНИХ СТАЛЕЙ