Электрошлаковое литье это кратко
Обновлено: 05.07.2024
Одним из способов получения фасонных отливок является электрошлаковое литье. Этот технологический процесс осуществляется в специальных кристаллизаторах – металлических литейных формах, охлаждаемых водой. Основой способа электрошлакового литья является переплав расходуемого электрода.
Этот электрод изготавливается из металла, который имеет необходимый химический состав. В качестве источника тепла, которое необходимо для осуществления плавления, используется шлаковая ванна, нагрев которой производится пропускаемым через нее электротоком.
Технологический процесс электрошлакового литья
В самом начале этого технологического процесса медный кристаллизатор, который охлаждается водой, заполняется расплавленным шлаком, имеющим определенный химический состав. После этого к расположенной внизу кристаллизатора затравке и к электродам, которые надлежит переплавить, подводится электрический ток. Следует заметить, что электропроводность шлаковой ванны мала. Когда через нее проходит электрический ток, то происходит выделение значительного количества тепла, благодаря чему она разогревается до температуры 1700°С и более. Происходит оплавление электродов, которые в нее погружены. Образуются капли расплавленного металла, которые, предварительно пройдя через шлаковую ванну, скапливаются в зоне кристаллизации. В итоге под слоем шлака образуется ванна металлического расплава.
Поскольку происходит плавление электродов, то образующийся в результате этого металлический расплав непрерывно пополняет ванну в верхней ее части, а в нижней за счет того, что тепло отводится через стенки кристаллизатора, расплав постепенно затвердевает. Когда происходит получение отливки, по мере того, как она затвердевает, оплавляющиеся электроды опускаются вниз. Если в готовом изделии требуется получить полость, то используют перемещающийся вверх и охлаждаемый водой металлический стержень.
Из всего сказанного выше можно сделать вывод о том, что смысл технологии электрошлакового литья заключается в совмещении по месту и времени приготовления расплава и заполнения литейной формы. Таким образом, происходит последовательное наплавление отливки.
В процессе электрошлакового литья литейная форма одновременно выполняет сразу две функции: она является тем устройством, в котором приготавливается расплав, и той емкостью, в которой формируется отливка. Это дает возможность использовать достоинства этого метода литейного производства для того, чтобы повышать качество металла готовых изделий. В технологии электрошлакового литья оно определяется теми особенностями, которые присущи этому способу образования отливок. Такие процессы, как проникновение капель расплава металла сквозь шлаковую ванну и их интенсивное взаимодействие со шлаком, направленная и последовательная кристаллизация расплава в условиях интенсивного охлаждения способствует тому, что из расплава удаляются растворенные в нем газы, а также различные неметаллические включения. В итоге кристаллическое строение отливки получается однородным и плотным.
Готовая отливка отличается также и высоким качеством поверхности, поскольку металлическая форма, в которой она отливается, изнутри покрыта тонким слоем шлака. Изделие после выемки не требует очистки, а зачастую его даже не приходится дополнительно обрабатывать резанием.
Существенным преимуществом электрошлакового литья является то, что для него совсем не нужно использовать специальные плавильные печи, готовить стержневые и формовочные смеси, применять прибыли и литниковые системы. Вместе с тем необходимо использовать специальные, предварительно отлитые или сделанные методом прокатки электроды, а также дорогостоящие и весьма сложные литейные формы.
Как показывает практика, электрошлаковое литье чаще всего используется для изготовления отливок наиболее ответственного назначения, к которым предъявляются повышенные требования, по качеству используемого металла, а так же к особым механическим свойствам.
Электрошлаковое литье (ЭШЛ) — способ производства высококачественных фасонных стальных отливок со служебными свойствами материала отливки соответствующими, а иногда превосходящими свойства кованного металла. При этом, литой электрошлаковый металл имеет совершенно изотропные показатели физико-механических свойств вдоль, поперек и между кристаллами.
ЭШЛ, как технологический процесс, включая теоретические основы, технологию, оборудование и оснастку для реализации процесса разработан в середине 60-х годов минувшего столетия в Украине, в Институте электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины и очень быстро нашел использование в технически развитых странах США, Япония, Германия.
Технология электрошлакового литья предусматривает формирование фасонной отливки в медном водоохлаждаемом кристаллизаторе жидким металлом, полученным за счет электрошлакового переплава расходуемого электрода.
Рис. 1: Технологическая схема ЭШЛ
Последовательность технологических операций ЭШЛ (см. рис. 1): в водоохлаждаемый кристаллизатор 6 заливают, предварительно расплавленный специальный шлак, к расходуемым (переплавляемым) электродам 7 и затравке 1, в подине кристаллизатора 6, подводится электрический ток. За счет высокого удельного электрического сопротивления шлаковой ванны, выделяется большое количество тепла, которое разогревает шлак до температуры порядка 1700’C. Концы, погруженных в шлак расходуемых электродов 7, начинают оплавляться, при этом, капли расплавленного металла, проходя сквозь слой шлака 4, подвергаются рафинированию от газовых и неметаллических включений и собираются в зоне кристаллизации, образуя под слоем жидкого шлака металлическую ванну 3, которая последовательно пополняется сверху плавящимся металлом и кристаллизуется снизу в связи отводом тепла. По мере формирования отливки 2, зона плавления поднимается вверх. Также вверх движется стержень 5, формирующий внутреннюю полость отливки. Таким образом, литейная форма (кристаллизатор) с одной стороны осуществляет формирование поверхности отливки, с другой стороны, является плавильным агрегатом.
Химический состав материала отливки при ЭШЛ практически соответствует химическому составу расходуемого электрода, что обусловлено протеканием процесса плавления без доступа кислорода — под шлаком. В качестве электродов обычно используют прокат, заготовки горизонтального непрерывного литья, отливки полученные центробежным литьем или литьем в кокиль химический состав, которых соответствует требованиям к отливке. В процессе плавки возможно незначительное легирование элементов. Поверхность электродов должна быть очищена от масла, ржавчины, окалины, загрязнений.
В качестве флюсов обычно используют фтористоокисные системы. В частности, самый простой флюс АНФ-1П (100% CaF2), хорошими рафинирующими свойствами по отношению к водороду обладает флюс АНФ-6 (70% CaF2 + 30% Al2O3). К флюсам предъявляются следующие требования: он должен обладать низкой вязкостью в расплавленном состоянии и быть химически активным к вредным примесям и неметаллическим включениям.
Тонкий слой шлака (с низкой теплопроводностью) между кристаллизатором и жидким металлом, высокий градиент температур в осевом направлении создают условия формирования в отливке столбчатых кристаллов, которые непрерывно подпитываются жидким металлом в течении всего процесса кристаллизации, что исключат возможность образования усадочных дефектов и ликвации. Особенности формирования отливки оказывают положительное воздействие на физико-механические характеристики материала отливки. Практический опыт показывает, что процесс ЭШЛ экономически целесообразно использовать для получения отливок ответственного назначения с высокими механическими свойствами из специальных сталей и сплавов к которым предъявляются повышенные требования по герметичности и гидроплотности как-то: корпуса запорной и регулирующей арматуры атомных, тепловых электростанций, трубопроводов высокого давления; сосуды высокого давления, коленчатые валы.
Литье, и особенно крупнотоннажное, широко используется в машиностроительном производстве в качестве заготовок изделий. Изготовление литой заготовки сложной формы значительно дешевле изготовления ее другими методами. Размеры литых заготовок в большей степени приближаются к размерам готового изделия, чем размеры поковки или катаной заготовки.
Как правило, свойства металла литой заготовки хуже свойств исходного металла. Это связано с тем, что современное литейное производство в силу своей специфики вынуждено сначала отдельно приготовить расплавленный металл, а затем залить его в полость литейной формы. И несмотря на то, что сегодня литейное производство располагает достаточным количеством средств для приготовления расплавленного металла самого высокого качества, необходимость транспортировки металла к литейной форме и реагирование его при заливке в форму с газами воздуха, атмосферой внутри формы и ее материалом неизбежно приводит к загрязнению металла, снижению его свойств, ухудшению качества поверхности отливки. При этом надо иметь в виду, что крупные стальные изделия отливают преимущественно в песчано-глинистые формы, где из-за медленного отвода тепла в отливке возникают еще и дефекты кристаллизационного и ликвационного происхождения. Хорошо известно, что ковка литого металла улучшает его свойства. Поэтому во всем мире изделия ответственного назначения стремятся изготовлять из деформированного металла, чаще всего из поковок. Однако ковка не повышает чистоты металла, не устраняет приобретенную в наследство от литой заготовки химическую неоднородность.
До сих пор машиностроение в основном руководствовалось альтернативой: либо использовать литые фасонные заготовки с минимальными припусками на механическую обработку и довольствоваться невысоким качеством их металла, либо иметь кованые заготовки из металла требуемого качества и расплачиваться за это непомерно высоким расходом металла в стружку, повышенной трудоемкостью изготовления, необходимостью задалживать дефицитное кузнечно-прессовое оборудование.
Есть и другой путь, позволяющий гораздо проще решать проблему одновременного сочетания в литой стальной заготовке сложной формы с высоким качеством металла.
Технология электрошлакового литья (ЭШЛ) фасонных изделий* в корне меняет сложившееся и подтверждаемое всем ходом современного развития литейного производства мнение о неравноценности литого и деформированного металла. ЭШЛ как технология получения фасонных отливок обязана своим рождением достижениям электрошлакового переплава (ЭШП), который ныне является одним из основных направлений развития современной специальной электрометаллургии во всем мире. Как это доказано исследованием многочисленных марок стали, литой электрошлаковый металл по своим механическим свойствам равноценен кованому металлу, отличается от последнего большей плотностью, стабильностью и изотропностью свойств. При ЭШП химический состав стали практически не изменяется, однако существенно улучшаются ее пластические свойства.
Своим незаурядным качеством литой электрошлаковый металл прежде всего обязан рафинирующему действию ЭШП, весьма благоприятным условиям кристаллизации отливки в водоохлаждаемой изложнице.
Для иллюстрации качества литого электрошлакового металла на рис. 1 и 2 приведено сравнение механических свойств некоторых типичных марок теплоустойчивых сталей в литом виде после ЭШП-2 со свойствами тех же сталей в литом 1 или деформированном состоянии, но обычной выплавки. Как видно из диаграмм, литой металл ЭШП превосходит по механическим свойствам литой металл обычной выплавки (см. рис. 1, где приведено сравнение механических свойств стали 15X1M1Ф при 20°С и при 565 °C в эксплуатации). Литой металл ЭШП не уступает по этим же показателям и деформированному металлу (см. рис. 2, где дано сравнение механических свойств деформированной и литой стали 20X2M в одинаковой толщине: 1 — листовой прокат открытой выплавки, образцы вырезаны поперек проката; 2 — литой электрошлаковый слиток-сляб, образцы вырезаны поперек кристаллов; 3 — листовой прокат открытой выплавки, образцы вырезаны по толщине листа; 4 — литой электрошлаковый слиток-сляб, образцы вырезаны по толщине плиты).
Горячедсформированная сталь, как известно, по сравнению с литой обладает повышенной стойкостью против хрупких разрушений. Интересно, что после ЭШП литая сталь не уступает деформированной стали обычной выплавки по такому показателю, как критическая температура
хрупкости. В этом легко убедиться на примере исследования сталей 20Х2М, 09Г2С, 15Х1М1Ф (рис. 3, сверху вниз) в одинаковой толщине 90 мм. На рисунке 1 — литой электрошлаковый слиток-сляб; 2 — прокат открытой выплавки; 3 — литой слиток-сляб открытой выплавки. В табл. 1 приведены данные о влиянии ЭШП на ударную вязкость теплоустойчивой роторной с стали 25ХНЗМФА.
Литой электрошлаковый металл теплоустойчивой стали 15Х1М1Ф имеет более высокую сопротивляемость разрушению (рис. 4: 1 — обычное литье с = 9 кгс/мм2; 2 — электрошлаковый литой металл о = 12 кгс/мм2). Более того, как видно из табл. 1 и 2, литой электрошлаковый металл практически не уступает электрошлаковому металлу, подверженному деформации.
Однако возможности ЭШП далеко не исчерпаны. Свойства литого электрошлакового металла можно улучшить путем повышения эффективности рафинирования жидкого металла, с одной стороны, и улучшения кристаллизационной структуры отливки — с другой. Наиболее верный путь к повышению чистоты металла состоит в применении многокомпонентных рафинирующих шлаков, использовании РЗМ и комплексных модификаторов. Например, усталостная прочность электрошлаковой стали 38ХС в результате ее обработки РЗМ в процессе ЭШП повышается в 2 раза.
Улучшить структуру отливки можно путем введения электромагнитных колебаний в зону плавления, ведения плавки в импульсном режиме, введения в металлическую ванну металлических частиц с целью искусственного создания множества дополнительных центров кристаллизации. Если будущее изделие должно иметь полости, то при выплавке заготовки такого изделия методом ЭШЛ следует стремиться к формированию этих полостей уже в заготовке, так как это позволит существенно улучшить структуру отливки в целом.
Поистине неограниченные возможности в использовании литого электрошлакового металла в машиностроительном производстве открывает технология ЭШЛ.
ЭШЛ в отличие от приемов обычного литья предусматривает одновременное непрерывное приготовление и расходование жидкого металла в едином с литейной формой агрегате.
Вот как это происходит (рис. 5). В плавильном пространстве литейной формы, которая в данном случае является металлическим водоохлаждаемым кристаллизатором 2 и внутренние очертания которого повторяют наружные очертания отливаемой заготовки, создается жидкий электропроводный шлаковый расплав 3. Стальной расходуемый электрод 1, из которого приготовляется жидкий металл для формирования отливки, плавится теплом, генерируемым в шлаке электрическим током.
Жидкий металл с оплавляемого конца электрода, погруженного постоянно в шлаковую ванну, транспортируется в литейную форму, не соприкасаясь с воздухом. На рис. 5: 4 — литая обечайка корпуса сосуда; 5 — водоохлаждаемый дорн; 6 — металлическая затравка.
Таким образом, водоохлаждаемая литейная форма, расходуемый электрод и электропроводный шлаковый расплав и источник электрического тока являются необходимыми элементами своеобразного плавильного агрегата. Литейная форма при этом выполняет две функции: во-первых, служит местом для приготовления жидкого металла и, во-вторых, собственно используется по прямому назначению — для формирования и кристаллизации отливки.
К числу достоинств ЭШЛ можно отнести отсутствие какого бы то ни было взаимодействия жидкого металла с материалом литейной формы. Шлаковая ванна, температура которой на 200. 300 °C выше температуры плавления металла расходуемого электрода, служит активной рафинирующей средой, ассимилирующей у проходящего через нее жидкого металла неметаллические включения, в первую очередь серу, азот, кислород, при определенных условиях, водород. Ta же шлаковая ванна служит надежной защитой жидкого металла от окисления во время его транспорта в литейную форму. Возможность регулирования в широких пределах скорости наплавления металла позволяет вести подпитку головной части отливки в нужном режиме и полностью исключать условия для образования усадочной раковины и таким образом практически не иметь в отливке прибыли. Благодаря тому, что литое изделие выплавляется в тонкой корочке шлакового гарнисажа, оно имеет поверхность, практически не требующую последующей механической обработки. Металлическая водоохлаждаемая форма отличается высокой долговечностью и способна выдержать от нескольких сотен до нескольких тысяч плавок. Техника ЭШЛ позволяет вести процесс отливки изделия с частичным а или полным б непрерывным переливом жидкого металла из плавильной емкости в полость литейной формы (рис. 6); при этом плавильная емкость перемещается относительно неподвижной литейной формы по мере заполнения ее металлом отливки. В результате перелива удается заметным образом повысить степень рафинирования жидкого металла и, в частности, его дегазацию, в том числе и удаление водорода. Перелив металла создает совершенно новые возможности получения отливок сложной и разнообразной формы, недостижимой при электрошлаковом процессе в его каноническом виде, когда расходуемый металлический электрод соосен со слитком или отливкой. ЭШЛ с переливом металла практически снимает все ограничения, связанные с соотношением сечений расходуемых электродов и отливки. О больших возможностях ЭШЛ свидетельствует и такой факт. Можно получить литое изделие развитого сечения и практически любой формы, если предварительно отлитые части будущего изделия установить в отверстия литейной формы для выплавки объединяющей их части этого изделия. При этом во время выплавки объединяющей части изделия к ней будут приплавляться другие части изделия, как это, например, происходит при сварке, когда сварной шов соединяет свариваемые детали. Таким образом получается даже самая сложная деталь машиностроения — коленчатый вал (рис. 7, а: 1 — расходуемый электрод; 2 — приплавляемая шейка диаметром 480 мм коленчатого вала; 3 — металлическая водоохлаждаемая литейная форма; 4 — плечо коленчатого вала). При необходимости могут изготовляться коленчатые валы практически неограниченных размеров и веса (рис. 7, б, в).
He представляет технической проблемы изготовление литых валков для станов холодной прокатки, близких по форме к готовому изделию заготовок шатунов судовых дизелей, полых слитков — от заготовок для прессования труб до толстостенных обечаек корпусов атомных реакторов. Методом ЭШЛ могут быть изготовлены 100. 150-тонные бандажи сверхмощных цементных печей диаметром до 6. 7 м, которые затем ввариваются непосредственно в корпус печи.
Большие перспективы имеет электрошлаковая технология получения литых изделий сложной формы путем сварки отдельных частей, отлитых методом ЭШЛ. Это позволит расширить производство крупногабаритных литосварных изделий, не уступающих по эксплуатационным характеристикам изделиям из штампосварных или кованосварных заготовок. Такой метод изготовления изделий сложной формы позволяет практически полностью отказаться от применения кузнечно-прессового оборудования. Благодаря своей простоте и простоте средств реализации, электрошлаковая технология может быть применена на любом (независимо от его размеров) машиностроительном предприятии. В конечном счете такое усовершенствование производства крупногабаритных сварных конструкций сулит большие выгоды.
Простейшим и в то же время, пожалуй, одним из самых перспективных примеров литосварного изделия является заготовка сверхмощного ротора турбогенератора весом 400. 600 т, получаемая путем электрошлаковой сварки по бифилярной схеме ЭШП относительно небольших, весом 60. 100 т, электрошлаковых слитков диаметром 2,5. 3,0 м. Нет необходимости перечислять здесь хорошо известные недостатки, которые были бы присущи обычной технологии отливки и самой отливке такого сверхкрупного слитка. О том, насколько сложна и трудоемка задача осуществления подобной технологии, говорить не приходится. Предлагаемая технология получения литосварных изделий позволяет не только не задалживать кузнечно-прессовое оборудование, но и отказаться от его строительства в будущем для нужд производства сверхкрупных ответственных конструкций.
Электрошлаковая технология открывает поистине неограниченные возможности в производстве фасонных композитных изделий. Части будущего изделия, работающие в более сложных условиях, чем остальные, могут в процессе изготовления изделия отливаться методом ЭШЛ из материалов, свойства которых в наибольшей степени отвечают специфическим условиям их работы. Например, можно отлить композитный вал, у которого наиболее нагруженные части — шейки — выплавляются по приведенной на рис. 8 схеме из более прочной стали, чем плечи. Более того, сделав коленчатый вал композитным, можно уменьшить его размеры и соответственно вес, что позволит, видимо, внести изменения в конструкцию судового дизеля.
О том, что возможности ЭШЛ далеко не исчерпаны, свидетельствует многогранность этой технологии. Оказывается, она позволяет получать не только многотонные отливки сложной формы. На ее основе в России эффективно решена проблема получения высококачественных прецизионных зубных протезов, коронок и других изделий для стоматологической практики.
В рамках этого доклада не представляется возможным осветить вопросы, относящиеся к ЭШЛ, мы попытались остановиться лишь на главных из них. Следует, однако, с удовлетворением отметить, что гениальные предсказания великого русского металлурга Д.К. Чернова о потенциальных преимуществах литого металла перед деформированным стали реальностью благодаря электрошлаковому процессу рафинирования металла и созданию благоприятных условий для его кристаллизации, как это имеет место при ЭШЛ.
В ближайшее время мы, несомненно, станем свидетелями дальнейшего бурного развития новой и перспективной технологии ЭШЛ не только в нашей стране, но и за ее пределами.
Производство отливок включает ряд последовательных процессов: плавка металла, транспортировка к форме, ее заполнение и кристаллизация. В течение всего производственного цикла в жидком металле интенсивно протекают окислительные процессы газонасыщения, а также взаимодействия с материалами формы. Это неизбежно приводит к ухудшению качества отливок.
Сущность электрошлакового литья заключается в том, что плавка, транспортировка металла и заполнение формы происходят одновременно, непосредственно в самой форме при полной изоляции от атмосферного воздействия. Это позволяет, с одной стороны, сократить время производственного цикла, а с другой – обеспечить химическую чистоту расплава.
Различают следующие способы электрошлакового литья: с прямым выплавлением металла в форму; с переливом металла и с приплавлением закладных элементов отливки.
Способ литья с прямым выплавлением металла заключается в следующем (рис. 1). Жидкий металл, предназначенный для заполнения формы, получают путем переплава электрода из металла, требуемого химического состава. Источником нагрева электрода является шлаковая ванна. В начале процесса в водоохлаждаемый медный кристаллизатор 6 заливают предварительно расплавленный шлак специального состава. Электрический ток подводится к переплавляемым электродам 7 с затравки 1 в нижней части кристаллизатора 6. Шлаковая ванна обладает высоким электросопротивлением. При прохождении через нее электрического тока ванна нагревается до температуры 2000 °К и более. При погружении в ванну концы электродов оплавляются. Капли расплавленного металла проходят через ванну шлака 4, собираются в зоне кристаллизации, образуя под слоем шлака металлическую ванну 3. Металлическая ванна непрерывно пополняется в верхней части
расплавом от плавящихся электродов и последовательно затвердевает в нижней части вследствие отвода теплоты через стенки кристаллизатора. Для получения отливки 2 электроды 7 по мере их оплавления и затвердевания отливки постепенно поднимаются вверх. Для образования полости в отливке водоохлаждаемый металлический стержень 5 также перемещается вверх.
Таким образом, формообразование отливки осуществляется в результате направленной кристаллизации металла – снизу вверх, а литейная форма выполняет две функции: служит устройством для приготовления расплава и непосредственно для формирования отливки.
Рисунок 1 — Схема электрошлакового литья с прямым выплавлением металла в форму: 1 – затравка; 2 – отливка; 3 – металлическая ванна; 4 – шлак; 5 – металлический стержень; 6 – кристаллизатор; 7 – электроды
Способ электрошлакового литья с переливом металла (рис. 2 а) предполагает разделение процессов плавки электродов и кристаллизации жидкого металла, которые осуществляются порознь в плавильной печи и литейной форме. Жидкий металл из плавильной печи поступает в форму путем перелива. Плавильная печь перемещается вверх относительно неподвижной формы по мере ее заполнения. Металл в плавильной печи и форме постоянно находится под слоем жидкого флюса.
Способ электрошлакового литья с приплавлением (рис. 2 б) применяется для изготовления отливок сложной конфигурации. В этом случае заранее изготовленные закладные элементы устанавливают в знаковые части литейной формы. При плавке металла в форме по определенному режиму происходит соединение закладных элементов с кристаллизующимся в форме жидким металлом. Способ позволяет получать не только сложные по конфигурации отливки, но и комбинированные по составу.
Рисунок 2 — Схемы электрошлакового литья с переливом металла (а) и приплавлением (б): 1 – расходуемый электрод; 2 – жидкий шлак; 3 – жидкий металл; 4 – форма; 5 – отливка; 6 – закладной элемент
Качество отливок при электрошлаковом литье обусловлено особенностями формирования. Перенос капель расплава с конца электрода через шлаковую ванну, интенсивное взаимодействие расплава со шлаком, последовательная и направленная кристаллизация расплава при высокой интенсивности охлаждения способствуют удалению из расплава неметаллических включений и растворенных газов, получению плотного однородного кристаллического строения отливки.
На кристаллическое строение отливки существенное влияние оказывает направление тепловых потоков: основное количество теплоты отводится в осевом направлении. Переносу теплоты в ра- диальном направлении препятствует тонкая корочка малотепло- проводного шлака между отливкой и кристаллизатором. Основное количество теплоты подводится в верхнюю часть отливки рас- плавленным и перегретым электродным металлом, а высокий перегрев шлаковой ванны создает градиент температур в осевом направлении. В результате расплав кристаллизуется в осевом или радиально-осевом направлениях. Это способствует формированию в отливке столбчатых кристаллов, а благодаря осевой или радиально-осевой их направленности, непрерывному питанию растущих кристаллов в отливке исключаются усадочные дефекты, трещины, ликвационная неоднородность.
Химический состав металла в отливке по основным элементам практически не изменяется, но содержание кислорода и азота снижается в 1,5-2 раза, понижается концентрация серы и уменьшается в 2-3 раза загрязненность металла неметаллическими включениями. При этом неметаллические включения становятся мельче и равномерно
распределяются в отливке. Особенности формирования отливки оказывают положительное влияние на механические свойства металла: улучшается микроструктура отливки, резко возрастают пластические свойства. Поэтому механические свойства отливок выше, чем поковок и проката из металла одинакового химического состава.
Поскольку отливка выплавляется в металлической форме, по- крытой изнутри тонким слоем шлака, качество поверхности отливки получается высоким, отливка не требует очистки, а во многих случаях и обработки резанием.
Таким образом, при электрошлаковом литье отпадает необходимость в плавильных печах, приготовлении формовочных и стержневых смесей, формовке литниковых систем и прибыли. Полученные отливки имеют поверхность высокого качества.
Вместе с тем для изготовления отливки требуется достаточно сложная и дорогостоящая литейная форма, специальные заготовки- электроды из проката или предварительно отлитые.
Накопленный производственный опыт показывает, что наиболее выгодно использовать этот процесс для получения отливок из специальных сталей и сплавов и отливок ответственного назначения, к которым предъявляются повышенные требования по качеству металла, механическим свойствам.
Способом электрошлакового литья получают полые заготовки цилиндров, трубы круглого и овального сечений, корпуса задвижек запорной и регулирующей арматуры тепловых и атомных электростанций, сосуды сверхвысокого давления, коленчатые валы, шатуны и другие детали крупных судовых двигателей, прокатные валки, бандажи цементных печей, заготовки штамповочного и режущего инструмента и другие детали.
Производство заготовок электрошлаковым литьем взамен поковок и стальных отливок имеет следующие преимущества: экономится значительное количество металла; возможен переход к новым, более экономичным конструктивным решениям; значительно сокращается объем обработки резанием.
При замене поковок электрошлаковыми отливками расход металла благодаря уменьшению припусков на обработку резанием снижается почти в 2 раза.
Читайте также: