Лекция 4
Электрошлаковое литье.
Сущность процесса электрошлакового литья заключается в переплаве расходуемого электрода в водоохлаждаемой металлической форме (кристаллизаторе). При этом операции расплавления металла, его заливка и выдержка отливки в форме совмещены по месту и времени.
Шлак - металлургический расплав (после затвердевания - камневидное или стекловидное вещество), обычно покрывающий поверхность жидкого металла при металлургических процессах - плавке сырья, обработке расплавленных промежуточных продуктов и рафинировании металлов. Представляет собой сплав окислов переменного состава; главные компоненты - кислотный окисел SiO2 и основные окислы CaO, FeO, MgO, а также нейтральные Al2O3 и ZnO. Различают кислый и основной шлак. Шлак играет важную роль в физико-химических процессах металлургического производства: они очищают металл от нежелательных примесей, предохраняют металл от вредного воздействия газовой среды печи (т. е. от окисления и газонасыщения). Шлак формируется из пустой породы руды (или рудных материалов), флюсов, золы топлива, продуктов окисления обрабатываемых материалов, футеровки плавильных агрегатов. В сталеплавильном производстве шлак иногда готовят в спец. печи (синтетические шлаки) и затем обрабатывают ими сталь в процессе выпуска её из печи или конвертера в ковш. Предварительно подготовленный шлак применяется при электрошлаковом переплаве металлов.
Флю́сы - неорганические вещества, которые добавляют к руде при выплавке металлов, чтобы снизить температуру плавления и легче отделить металл от пустой породы.
|
1 – затравка 2 – отливка 3 – металлическая ванна 4 – расплавленный шлак 5 – металлическая вставка, выполняющая внутреннюю конфигурацию отливки 6 – кристаллизатор, выполняющий наружную конфигурацию отливки 7 – расходуемый электрод, выполненный из сплава той же марки, что и заготовка |
В качестве расходуемого электрода используется прокат или лом отработанных деталей. В кристаллизатор 6 заливают расплавленный шлак 4 (фторид кальция или смесь на его основе), обладающий высоким электросопротивлением. При пропускании тока через электрод 7 и затравку 1 выделяется значительное количество теплоты, и шлаковые ванна нагревается до 1700 C, происходит оплавление электрода. Капли расплавленного металла, не соприкасаясь с воздухом, проходят через расплавленный шлак и образуют под ним металлическую ванну 3. Она в водоохлаждаемой форме затвердевает последовательно, образуя плотную без усадочных дефектов отливку 2. Внутренняя полость образуется металлической вставкой 5.
Преимущества:
1. Механические и эксплуатационные свойства отливки лучше, чем при других способах литья, и не уступает по свойствам кованому металлу, т.к. металл, расплавляясь, и проходя через слой шлака, очищается от газовых и неметаллических включений, не контактирует с окислительной атмосферой воздуха, не взаимодействует с формой, имеет строго направленную кристаллизацию, благодаря чему отливки получаются плотными, без раковин и пор.
2. Поверхность отливки практически не требует последующей механической обработки, так как она формируется в тонкой корочке шлакового гарнисажа.
3. Коэффициент использования металла составляет 0,8 по сравнению с другими технологиями 0,5 – 0,7.
4. Содержание серы при электрошлаковой плавке снижается в среднем в 1,5 – 2 раза при неизменном содержании основных легирующих элементов до, и после плавки.
5. Тигельные печи значительно дешевле и проще в эксплуатации, чем современные индукционные печи. В отличие от индукционных печей, в ЭШЛ печах с керамическим тиглем, применяется не специальные источники питания повышенной частоты и громоздкие конденсаторные батареи, а стандартные электропечные или сварочные трансформаторы.
6. Себестоимость получаемых деталей, при их высоком качестве, значительно ниже, чем аналогичные детали, полученные по другой технологии.
7. Так как в ЭШЛ используется лом, то для получения новой заготовки можно использовать старую, тем самым значительно уменьшается стоимость заготовки.
8. Улучшается экологическая обстановка. Производство ЭШЛ отвечает самым строгим требованиям санитарно-гигиенических условий труда и гарантирует сохранение чистоты окружающей среды как на самих предприятиях, так и вблизи их.