|
Электрошлаковое литье — способ
получения отливок в водоохла- ждаемой металлической форме путем приготовления
жидкого металла непосредственно в ее полости методом электрошлакового
переплава расходуемого электрода.
Технология электрошлакового литья отличается тем, что
операции приготовления расплава, заливки и выдержки отливки в форме совмещены
по месту и времени.
В электрошлаковом литье водоохлаждаемую металлическую
форму называют кристаллизатором, ее полость соответствует конфигурации
отливки или ее части, если за один цикл получают не всю отливку. Расходуемый
электрод имеет близкий или одинаковый с отливкой химический состав. В
качестве шлака используют фторид кальция или составы на его основе.
В медный кристаллизатор заливают предварительно
расплавленный шлак, в него погружают нижние концы электродов и через систему
кристаллизатор — шлак — электрод пропускают электрический ток напряжением
45—60 В и силой около 20 А на 1 мм диаметра электрода. Высокое электрическое
сопротивление шлака обеспечивает преимущественное выделение теплоты в слое
шлака и его разогрев на 200—300 °С выше температуры плавления сплава. Часть
электрода, погруженная в шлак, постепенно оплавляется, и жидкий металл в виде
отдельных капель, проходя через слой шлака, скапливается под ним и образует
металлическую ванну в виде небольшой лунки. Слой расплава, расположенный ближе
к кристаллизатору, затвердевает. За счет оплавления электрода металлическая
ванна сверху непрерывно пополняется новыми порциями расплава, а снизу она
намораживается в кристаллизаторе. Фронт затвердевания отливки вместе со
шлаковой ванной постепенно перемещается вверх. Расход электродов компенсируют
их перемещением в вертикальном направлении. Внутренние полости в отливках
выполняют с помощью водоохлаждаемых металлических стержней.
Особенности способа и области его применения. При
электрошлаковом литье кристаллизатор служит для приготовления расплава и
формирования отливки.
В литейной форме одновременно происходит расплавление
металла и его рафинирование, возможно также модифицирование расплава магнием
и кальцием за счет их восстановления из шлака. Рафинирование от серы, газов и
неметаллических включений обеспечивается в результате капельного переноса
жидкого металла через слон штакового расплава. Отливка формируется путем
намораживания расплава в кристаллизаторе. Намерзающие слои металла непрерывно
питаются расплавом из металлической ванны, поэтому отливки получаются
плотными без прибылей Вследствие последовательного оплавления и намерзания
небольших порций металла в отливке отсутствует ликвационная неоднородность.
Высокий градиент температуры между границей шлак—металл и фронтом
затвердевания обусловливает образование столбчатых кристаллов.
Повышенная плотность металла, его чистота (по содержанию
вредных примесей и неметаллических включений) обеспечивают высокие
механические свойства отливок.
Вследствие затекания жидкого шлака в зазор между
кристаллизатором и формирующейся отливкой поверхность последней получается
гладкой и чистой.
При электрошлаковом литье исключаются многие
технологические операции изготовления отливок, не используются специальные
плавильные агрегаты, формовочные и стержневые смеси; отливки получают без
литниковых систем и прибылей чистой и гладкой поверхностью; возможно
изготовление отливок с высокими механическими свойствами и массой до 300 т.
Этот способ отличает высокий выход годного литья, снижение объема
механической обработки отливок, уменьшение трудоемкости их изготовления.
Способ успешно конкурирует с ковкой, штамповкой и сваркой при изготовлении
ответственных деталей. Электрошлаковым литьем получают прокатные валки,
бандажи цементных печей диаметром до 6 м и массой 100—150 т, сосуды работающие, под сверхвысоким давлением, коленчатые валы и шатуны судовых двигателей,
ответственные детали арматуры тепловых и атомных электростанций, отливки
роторов мощных турбогенераторов И др.
|