2018-03-09
159
В настоящее время новые методы внепечной обработки жидкой стали обеспечивают весьма глубокое рафинирование металла, а установки непрерывной разливки – благоприятные условия кристаллизации. Поэтому более дорогие методы переплава используются лишь тогда, когда к качеству металла предъявляются особые требования.
Наиболее широкое распространение получили следующие переплавные процессы: вакуумный индукционный переплав (ВИП), вакуумный дуговой переплав (ВДП), плазменный дуговой переплав (ПДП), электрошлаковый переплав (ЭШП), электронно-лучевой переплав (ЭЛП) и другие. Сравнительный анализ данных процессов представлен в таблице 4.2 и таблице 4.3.
Кроме того, необходимо отметить, что в настоящие время широко распространение получило технология внедрения в производство сочетаний различных методов выплавки металла методами спецэлектрометаллургии - метод ИД (ВИП+ВДП), метод ИЛ (ВИП+ЭЛП), ЭШП+ВДП и др. Это значительно расширяет номенклатуру сталей, подвергающихся переработке, и технологические возможности последующих переделов.
Контрольные вопросы:
1) Перечислите основные способы получения металлов и сплавов особо высокого качества?
2) Дайте общую классификацию способам рафинирования спецсталей?
3) Дайте сравнительный анализ методов получения спецсталей?
Таблица 4.2 - Сопоставление основных технологических показателей работы переплавных процессов
| Показатель | ВИП | ВДП | ЭЛП | ЭШП | ПДП |
| Источник энергии | Индукционный нагрев | Электрическая дуга | Электронный луч | Нагрев сопротивлением | Плазменная дуга |
| Футеровка | Огнеупоры | Медный водоохлаждаемый тигель | |||
| Максимальная масса слитка | 30 | 56 | 18 | 160 | 6 |
| Возможные сечения слитка | Круглое, квадратное прямоугольное | Круглое | Круглое, квадратное прямоугольное | Круглое, прямоугольное, квадратное фигурное | Круглое |
| Шихтовые материалы | Одна или несколько деформированных или литых заготовок | Одна деформированная или литая заготовка | Одна или несколько деформированных или литых заготовок | Литые или деформированные заготовки | То же, что и при ВДП |
| Требования к подготовке поверхности заготовки | Механическая или наждачная обработка поверхности | Механическая или наждачная обработка поверхности | То же, что и при ВДП | Возможен переплав без подготовки поверхности заготовки | То же, что н при ВДП |
| Присадка легирующих | Возможна | Невозможна | Возможно в печах с промежуточной емкостью или при холодном деформировании | Невозможна | То же. что и при ВДП |
| Возможность модифицирования металла | Возможно | Исключается | Возможна в печах с промежуточной емкостью иди при холодном деформировании | Возможно (в результате взаимодействия со шлаком специального состава) | То же, что и при ВДП |
| Температурный режим | Зона высоких температур, возможно регулирование | Зона высокой температуры, не поддающаяся регулированию | Зона высокой температуры (в фокусе), возможен перегрев расплавляемого материала | Зона высоких температур, возможно регулирование | То же, что при ЭШП |
| Реакции со шлаком | Возможны | Невозможны | Возможны в специальных случаях | Составляют суть способа | Возможны |
| Расход энергии, кВт-ч/кг | 1,0 | 1,0 | 1 - 2 | 1,0 | 1,2 |
| Производительность, кг/с (т/ч) | Ориентировочно до 0,11 (0,40) | Ориентировочно в крупных печах до 0,15 (0,54) | До 0,101 (0,36) | Ориентировочно в крупных печах до 0,15 (0,54) | 0,15 - 0,157 (0.5 - 0,6) |
| Удаление: кислорода водорода, азота | Возможно, Возможно, Возможно | Полное, Приблизительно до достижения равновесия, Ограниченное | Полное, приблизительно до достижения равновесия, ограниченное | Значительное снижение, Не наблюдается, Не наблюдается | Возможно, Возможно, Возможно |
| Эффект испарения | Зависит от условий плавки | Отмечается увеличение потерь на испарение тяжелых металлов при переходе от ВДП к ЭЛП. | Практически не наблюдается | Зависит от условий плавки | Зависит от условий плавки |
Таблица 4.3 - Основные технологические особенности удаления вредных примесей методами спецэлектрометаллургии
| Технологический фактор | ВИП | ВДП | ЭЛП | ЭШП | ПДП |
| Снижение содержания кислорода | Возможно при введении дополнительных металлических раскислителей до 0,001 - 0,003% [О] | Возможно при переплаве хорошо раскисленного металла до 0,001 - 0,003% [О] | Возможно при переплаве хорошо раскисленного металла до 0,001% [О] | Возможно до 0,002 - 0,003%[О] | Невозможно |
| Снижение содержания водорода | Возможна глубокая дегазация и высокая степень удаления водорода | То же. что и при ВИП | То же. что и при ВИП | Возможно повышение содержания водорода при повышенном в атмосфере | Возможно в вакууме |
| Снижение содержания азота | Достигается высокая степень удаления азота (до 80%), ограничивается только временем пребывания металла в жидком состоянии | Степень удаления азота составляет 30 - 35% | Степень удаления азота достигает 50 - 80% | Практически не происходит | То же, что и при ВДП |
| Снижение содержания серы | Возможно при использовании шлаков различного состава И футеровки на основе СаО | Не удаляется | Не удаляется | В зависимости от исходного содержания - до 60% | Возможно за счет вакуума; измельчение включений |
| Снижение содержания нитридных включений | Возможно с использованием шлаков, ассимилирующих включения этого типа | Достигается снижение нитридных включений при равномерном распределении по сечению слитка | Степень снижения количества нитридных включений выше, чем при ВДП, при равномерном распределении по сечению слитка | Не происходит | |
| Снижение содержания оксидных включений | Возможно при рациональном режиме раскисления и обработке расплава инертными газами и шлаками | Достигается высокая степень снижения неметаллических включений при равномерном их распределений по сечению слитка | То же что и ВДП, но степень снижения неметаллических включений может быть выше | То же, что и при ВДП | То же, что и при ВДП |
| Удаление примесей цветных металлов | Степень удаления примесей 50 - 80% | Степень удаления примесей (30 - 40%) ограничивается скоростью слитка | Степень удаления примесей (60 - 90%) ограничивается скоростью слитка | Не происходит | Возможно при использовании шлаков |
· 5 Методы получения сталей специального назначения
· Переплавные процессы представляют собой различные способы переплава (с целью повышения качества металла) слитков или заготовок, предварительно полученных обычными способами выплавки. При реализации переплавных процессов в металле уменьшается содержание вредных примесей и включений. Иногда переплавные процессы объединяют общим термином «Спецэлектрометаллургия». Существует множество вариантов переплавных процессов: вакуумный индукционный переплав (ВИП), вакуумный дуговой переплав (ВДП), плазменный дуговой переплав (ПДП), электрошлаковый переплав (ЭШП), электронно-лучевой переплав (ЭЛП) и другие.
