Ответы на вопросы № 1-21 к экзамену по дисциплине "Термическая обработка сталей и сплавов" (Вредные примеси сталей и сплавов. Источник теплоты при вакуумно-дуговом переплаве), страница 8

16. Для уменьшения негативного влияния структурной и химической неоднородностей металл подвергают термической обработке (гомогенизации), которая характеризуется показателем остаточной микросегрегации:

,                                                                                                                  где С0max, Сmax – максимальная концентрация примесей в междендритных пространствах до и после термообработки; С0min, С min – минимальная концентрация примесей в осях дендритов до и после гомогенизации.

Возможность дальнейшего передела слитка, выход годного металла, качество полученного проката и служебные свойства готового изделия в значительной мере зависят от качества поверхности слитка

17. В настоящее время применяют два способа разливки стали, отличающиеся направлением поступления струи металла в изложницу: сверху и снизу (сифоном). Такое, казалось бы, несущественное отличие приводит к существенному изменению условий формирования коркового слоя слитка. Особенностями разливки сверху являются локальное воздействие струи на дно изложницы, разбрызгивание стали, волнообразные колебания поверхности металла. Сопровождающие их приварка слитка к изложнице, окисление брызг и открытой поверхности металла обусловливают образование на поверхности слитков поперечных и продольных трещин, плен и оспин. При сифонной разливке область вынужденной кристаллизации и наиболее высокой температуры металла сохраняется в нижней части изложницы вплоть до окончания ее заполнения, а поверхность жидкой стали относительно спокойна. Значительное ферростатическое давление и интенсивные потоки металла приводят к образованию продольных и поперечных трещин. Окисление и охлаждение мениска стали вызывает появление заворотов корочки, внедряющихся на глубину до 50 мм. В месте их залегания обнаруживаются скопления включений и пористость. При дальнейшем переделе металла на этих участках поверхности слитка образуются глубокие рванины

19. Принципы получения отливок электродуговой плавкой металлургических электродов сформулированы изобретателем дуговой сварки Н.Г. Славяновым в 1892 г. Его труды были изданы на многих языках и получили всемирную известность.

В металлургии идеи Н.Г. Славянова вначале были реализованы для получения слитков тугоплавких и высокореакционных металлов. В 1903 г. В. Болтон применил процесс ВДП в Германии. На его печи, усовершенствованной О.А. Симпсоном, в 1904 г. получена первая тонна литого тантала. В 1909 г. Вайс и Штиммельмайер переплавляли вольфрам в атмосфере водорода, азота, а также в вакууме.

Интенсивное развитие и промышленное применение ВДП вызвано бурным развитием атомной энергетики, проведением фундаментальных исследований в области физики атомного ядра и элементарных частиц, ракетостроения, авиации. В свою очередь интенсивное развитие данных отраслей науки и техники стало возможным только с разработкой и промышленным изготовлением мощного и достаточно производительного вакуумного оборудования.

В 1939 г. В.И. Кролль сообщил о производстве титановых слитков. В 1944 г. Р.М. Парк и Д.Л. Хэм получили ковкие слитки молибдена, впервые осуществив переплав в относительно высоком вакууме – 10 Па (0,1 мм рт. ст.). В 1945 г. при ВДП прессованных вольфрамовых прутков получены слитки вольфрама, а в 1950 г. – тантала и ванадия.

Применение ВДП для улучшения качества специальных сталей и жаропрочных сплавов на основе железа, никеля и кобальта началось в США в 50-х годах. Первые результаты промышленного использования ВДП в СССР получены к 1960 г., а еще через четыре года начал действовать первый специализированный цех вакуумных дуговых печей для выплавки сталей и сплавов.