Печи для плавки цветных металлов и сплавов, страница 7

В плазменно-индукционных печах устранен основной недостаток ИП -низкая температура шлака. Плазменная дуга разогревает зеркало расплава, что создает возможность проведения активных металлургических процессов, производительность печи повышается в 1,5-1,7 раза. Эксплуатационные затраты ПП выше, чем индукционных или дуговых. При плавке Al-сплавов в плазменно-индукционных печах в 2-2,5 раза снижается содержание неметаллических включений, уменьшается пористость отливок. ПП эффективны при плавке AI- и Cu-сплавов, жаропрочных Ni-сплавов, а также TI-, Мо- и других тугоплавких сплавов, к которым предъявляются высокие требования по чистоте. В ПП получают сплавы для слитков и фасонных отливок. Наплавление металла происходит в водоохлаждаемом гарнисажном тигле, заливка форм производится поворотом тигля (см. рис. 3,з).

Разработаны плазменно-дуговые печи вместимостью 6...30 т, роизводительностью 4...20 т/ч. Индукционно-плазменные печи серии ИПСТ вместимостью 0,16...0,25 т, предназначенные для плавки стали, могут быть с успехом использованы для плавки цветных сплавов.

Электрошлаковые печи. При электрошлаковом переплаве (ЭШП) расходуемый электрод расплавляется за счет теплоты, выделяющейся в расплавленном шлаке, через который проходит электрический ток (см. рис. 3,и).

ЭШП, по сравнению с плавкой в ВАП, более экономичен, благодаря простоте оборудования капитальные затраты примерно в 5-10 раз ниже. В то же время электрошлаковые печи по качеству переплавленного металла (по ряду параметров) превосходят ВДП. Плавка металла при ЭШП происходит в медном водоохлаждаемом тигле (кристаллизаторе). Расплавленный металл соприкасается не с материалом тигля, а со слоем флюса, поверхность слитка получается ровной и чистой, что во многих случаях позволяет проводить дальнейшую обработку давлением без предварительной обдирки. Благодаря капельному переносу металла расходуемого электрода через шлаковую ванну резко повышается чистота металла. Слиток имеет плотную и однородную микроструктуру без дефектов ликвацонного и усадочного происхождения. В металле отсутствуют скопления неметаллических включений, нитридов, карбидов; границы зерен отличаются большой чистотой. Этим объясняется почти полное отсутствие анизотропии механических свойств, полное отсутствие волосовин, отмечается улучшенная свариваемость.

Различают ЭШП (получение металла для слитков) и электрошлаковое литье (ЭШЛ). Процесс ЭШЛ подразделяют на одно- и двухстадийный. При одностадийном процессе расходуемый электрод переплавляется в шлаковой ванне в водоохлаждаемой полости и передается в виде капель в литейную форму, в которой формируется отливка. При ЭШЛ исключается взаимодействие металла с материалом формы и газовой средой. В шлаковой ванне из металла удаляются кислород, водород и неметаллические включения. Вокруг кристаллизующейся отливки в форме создается тонкая гарнсажная пленка шлака. При этом нет необходимости в плавильной и раздаточной печах, разливочном ковше, формовочных смесях. Условия кристаллизации позволяют получать отливки с тонкой структурой, без пор и усадочных дефектов, механические свойства значительно повышаются. Недостаток такого процесса - сложность конструкции литейной формы и высокая стоимость оснастки.

При двухстадийном процессе ЭШЛ на первой стадии предусматривается ЭШП металла в тигельной печи, на второй стадии - заливка его в металлическую вращающуюся форму (центробежное электрошлаковое литье) или в кокильную форму. ЭШ-печи тигельного типа потребляют несколько меньше энергии, чем открытые ИП. Качество отливок приближается к качеству кованого металла и по некоторым параметрам даже превосходит его.

По степени рафинирования металла ЭШП значительно превосходит плавку в открытых дуговых и индукционных печах, металл имеет более стабильный состав. ЭШ-печи тигельного типа значительно дешевле и проще в эксплуатации, чем современные ИП, так как в ЭШ-печах применяются не специальные источники питания повышенной частоты и громоздкие конденсаторные батареи, а стандартные электропечные трансформаторы. Тигель при ЭШЛ не требует водяного охлаждения. Футеровка выбирается в зависимости от выплавляемого сплава.

ЭШП и ЭШЛ рекомендуется применять в тех случаях, когда металл с требуемыми свойствами другим способом получать не удается или по соображениям экономической целесообразности.

Библиотечка литейщика №5  Баранов Б.С. Печи для плавки цветных метталлов и сплавов...................................................12 –18, 2003г.