Возникает вопрос: а не сохранятся ли все эти высокие характеристики, если отделить электрошлаковый сварной шов от соединяемых им кромок, если вместо шва получить слиточек, т.е. совершать уже не электрошлаковую сварку, а электрошлаковый переплав. В 1952 г. такие опыты были проведены, и они полностью подтвердили это предположение.
Прошло несколько лет, и в мае 1958 г. в том же городе Запорожье, где родилась электрошлаковая сварка, на электрометаллургическом заводе "Днепроспецсталь" построили и ввели в промышленную эксплуатацию первую в мире печь ЭШП.
Достоинства новой металлургической технологии были столь убедительны и неоспоримы, что дальнейшее наращивание мощностей ЭШП носило лавинообразный характер. Не прошло и 4 - 5 лет, как практически все отечественные заводы качественной металлургии, ряд предприятий цветной металлургии и многие заводы машиностроения оснастили электрошлаковыми печами.
За короткий срок была создана принципиально новая отрасль производства - специальная электрометаллургия.
Сущность электрошлакового переплава заключается в следующем. Расходуемый металлический электрод, подключенный к источнику тока, своим торцом погружается в расплавленный электропроводный шлак, обладающий сильной рафинирующей способностью. Под действием тепла, выделяющегося при прохождении через шлак тока, электрод плавится. Капли металла проходят сквозь толщу шлаковой ванны, очищаются от примесей и опускаются на дно, образуя металлическую ванну.
Все это происходит в водоохлаждаемой форме-кристаллизаторе, где металл постепенно, направленно - снизу вверх кристаллизуется. По мере оплавления электрод подается в шлаковую ванну, поэтому объем металлической ванны непрерывно восполняется. В результате образуется слиток металла сверхвысокого качества. На рисунке 1 приведена принципиальная схема электрошлакового переплава.
Высокое качество металла в результате ЭШП обусловлено следующими причинами:
1. Плавление и затвердевание металла совмещены в одном кристаллизаторе, в результате отпала такая технологическая операция как разливка, при которой металл неизбежно загрязняется, т.е. портится.
2. Благодаря особым условиям кристаллизации металла в слитках ЭШП отсутствует ликвация.
3. Так как жидкая металлическая ванна постоянно находится в верхней части наплавляемого слитка и подвод тепла осуществляется сверху - в слитках отсутствует усадочная раковина.
4. Вследствие направленной кристаллизации слиток ЭШП физически однороден и по качеству металл ЭШП такой же, как ковкий металл (деформированный), а не литой.
5. В результате переплава происходит рафинирование металла от примесей.
При ЭШП тепло выделяется в ванне расплавленного шлака. Жидкий шлак является электрическим сопротивлением на пути тока и в нем выделяется большое количество тепла.
Количество выделившегося в шлаковой ванне тепла Q определяется по формуле
, (1)
где I - сила тока, протекающего в шлаковой ванне, А; Rш - активное сопротивление шлаковой ванны, Ом; t - длительность прохождения тока, ч.
1 – расходуемый электрод; 2 – шлаковая ванна; 3 – капли электродного металла; 4 – металлическая ванна; 5 – шлаковый гарнисаж; 6 – слиток; 7 – стенка кристаллизатора; 8 – зазор; 9 – затравка; 10 – поддон
Рисунок 1 – Схема электрошлакового переплава
Из этой формулы видно, что количество выделяемого тепла возрастает с увеличением тока и сопротивления шлаковой ванны. В свою очередь сила тока увеличивается с повышением напряжения Uш на шлаковой ванне и уменьшением сопротивления шлаковой ванны, подчиняясь закону Ома I = Uш/Rш.
В условиях ЭШП все эти величины (I, Uш, Rш) взаимосвязаны: изменение одной из них влечет за собой изменение остальных.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.