Вакуумно- индукционная плавка

. Цель процесса - получить высококачественный металл, т.е. металл, который отвечает требованиям, предъявляемым к служеб­ным свойствам металла - прочности, вязкости и т.д. Эти свойства определяются наличием в металле вредных примесей, к которым от­носятся газы, примеси цветных металлов, сера, фосфор и т.д

Выплавка стали в ВИП идет по трем направлениям:

-получение продукции, которая на стадии выплавки является конечной;

-производство литых изделий

-выплавка заготовок для последующего переплава (ВДИ и др.).

Методом ВИП выплавляют в основном две группы марок стали:

- жаропрочные сплавы на никелевой основе (это главный сорта­мент ВИП);

- особонизкоуглеродистые коррозионностойкие стали.

1 Па 0,1 Па

- Рис. 2.1. Зависимость служебных свойств ВИП от остаточного давления в печи

-

Основные преимущества ВИП следующие:

- отсутствие электродов (более низкое сод С, чем в ДСП)

- возможность глубокой дегазации металла.

- низкое содержание оксидных и нитридных неметаллических включений:

-рафинирование металла от вредных примесей цветных металлов за счет дистилляции:

- высокая однородность за счет хорошей циркуляции металла

- получение металла в узких пределах по химическому составу:

- малый угар легирующих элементов:

- возможность интенсификации процесса: продувка газами, ЭМИ. обработка шлаками;

- высокая производительность

К основным недостаткам ВИП можно отнести:

1. Взаимодействие металла с огнеупорной футеровкой Оксиды, из которых изготавливают тигли, могут реагировать с углеродом или другими компонентами расплава по реакциям:

МеО. +|С| = |Ме|+СО:

MеO,+|R| = |Me|+RO,._B.

2. Получение слитков с дефектами, характерными для обычного слитка, и зерном более крупным, чем в обычном слитке из-за большей чистоты металла по неметаллическим включениям - которые служат центром кристаллизации. 'Уто приводит к ухудшению деформируемости ряда сплавов и требует последующего переплава металла с целью улучшения его структуры.

3. Низкая стойкость тиглей

4. Металлоактнвныс шлаки

5. Высокая стоимость оборудования

Рис. 2.2. Схема ВИП: а - индуктор расположен вне вакуумной камеры; б г - индуктор расположен внутри вакуумной камеры; в - разливка путем наклона вакуумной камеры: в. г-разливка путем наклона тигля: г - ВИП полунепрерывного действия:

I - тигель: 2 - индуктор: S - кожух: 4 - изложница: 5 - камера «п-рузки; б-дозатор

По режиму работы ВИП разделяются на печи:

1) периодического действия, в которых операции по загрузке шихты в тигель, установке изложниц, форм и кокилей, очистке, заправке и подготовке тигля к очередной плавке производят в разгерметизированной печи ВИП;

2) полунепрерывного действия, в которых все вышеперечисленные операции производят без нарушения герметичности ВИП.

Такие печи имеют многокамерную конструкцию, т.е. помимо основной (плавильной) камеры должны быть дополнительные шлюзовые камеры загрузки и изложниц, оборудованные вакуумными затворами и дающие возможность загружать тигель шихтовыми материалами и извлекать заполненные изложницы, не нарушая вакуума в плавильной камере.

Технология плавки

Преимущества вакуумной плавки наиболее полно проявляются при бссшлаковом процессе. Поэтому процесс ВИП обычно ведется без шлака и отличается сравнительной простотой: получение металла требуемого состава достигается либо переплавом соответствующих отходов, либо сплавлением чистых материалов. Полный цикл плавки в ВИП можно разбить на несколько периодов: 1)Загрузка твердой основной шихты или заливка жидкого металла 2). Огкачка воздуха из корпуса печи до рабочего давления, если печь периодического действия, или при проведении первой плавки после открывания печи в установке полунепрерывного действия 3) Расплавление основной шихты и присадка дополнительных порций шихты, не вошедших в тигель при первой завалке.4)Рафинирование жидкого металла.5)Легирование металла и его окончательное раскисление 6)Разливка