Переплавные процессы, их назначение и особенности.ВДП.

Переплавные процессы представляют собой способы переплава слитков или заготовок, предварительно полученных обычными способами выплавки (конвертерах, мартенах, ЭДП). Изменение состава, переплавляемых слитков, заключается лишь в уменьшении содержания вредных примесей и включений. Иногда переплавные процессы объединяются общим термином специальная металлургия. В чистом виде к переплавным процессам относятся:

· ВДП (вакуумно-дуговой переплав)

· ЭШП (электрошлаковый переплав)

· ЭЛП (электронно-лучевой переплав)

· ПДП (плазменно-дуговой переплав)

К переплавным процессам относят также плавку в индукционных вакуумных печах(ВИП). Этот метод позволяет получить металл строго заданного состава, чистый по содержанию газов и неметаллических включений, а также примесей цветных металлов.

К недостаткам метода следует отнести контакт расплава с футеровкой и применение сравнительно сложного оборудования.

В настоящее время ВИП используется как метод предварительной выплавки заготовки для других переплавных процессов. Это используется, например, при производстве отливок деталей реактивных двигателей.

При ВДП под воздействием высоких температур от электрической дуги, горящей между расходуемым электродом и поддоном кристаллизатора, металл расходуемого электрода плавится, его капли проходят через вакуумируемое пространство и соприкасаясь со стенками водоохлаждаемого кристаллизатора формируется плотный мелкокристаллический слиток.

Рисунок.

 

 

1-источник питания                                                                                          2-вакуумная камера                                                                                                   3-переплавляемый слиток (расходуемый электрод)                                     4-водоохлаждаемый кристаллизатор                                                                 5-водоохлаждаемый поддон                                                                           6-капли сплава                                                                                                  7-лунка жидкого металла                                                                                  8-готовый слиток

До начала плавки включаются вакуумные насосы, которые работают на протяжении всей плавки и обеспечивают заданную степень разряжения. В современных установках ВДП можно получать слитки массой от нескольких сотен кг до 40-50 тонн.

Достоинством ВДП является отсутствие контакта расплава с футеровкой.

Недостатком ВДП является невозможность удаления серы, т.к. отсутствует шлаковая фаза. ВДП используется при производстве слитков из тугоплавких металлов (Nb, Zr, Ti, Mo, W и другие).

 

53.ЭШП и варианты его реализации

1-источник питания

2-герметичная камера

3-расходуемый электрод или переплавляемый слиток

4-водоохлождаемый кристаллизатор

5-водоохлождаемый поддон

6- шлаковая рубашка или горнисаж

7-слой жидкого шлака

8-лунка жидкого Ме

9-получаемый слиток

В данном процессе электрическая цель между расходуемым электродом и водоохлождаемым поддоном замыкается через слой шлака, который электропроводен, но имеет высокое сопротивление, поэтому при прохождении электрического тока, слой шлака нагревается до t=1800÷1700  и конец электрода погруженного в расплав шлака оплавляется, капли Ме проходят через слой шлака и соприкасаясь с холодными стенками кристаллизатора формируется плотный мелкокристаллический слиток, т.е. электрическая дуга тут отсутствует. Сплавы шлаков для ЭШП содержат  Не допускается присутствие в составе шлака более 3%  и оксидов Fe.

Оборудование для ЭШП проще и дешевле чем для ВДП. Это обусловило широкое распространение данного вида переплава. Процесс разработан в институте электросварки имени Патона академии наук Украины и с 1958 года широко используется в металлургии. Разработаны специальные технологии, позволяющие получать слитки массой до 300 тонн.

Недостатком ЭШП является невозможность удаления H, поэтому часто используются дуплекс процессы ВДП-ЭШП или ВИП-ЭШП.

Иногда используются двукратный или трехкратный электрошлаковый переплав, для получения Ме высокой степени чистоты по неметаллическим включениям. Качество поверхности получаемого слитка зависит от соотношения температур плавления шлака и расплава. Соотношение стоимости стали, выплавленной различными способами характеризуется следующими показателями:

если стоимость затрат для ДСП(дуговая сталеплавильная поворотная)-1,0, то для ВИП-1,5-2,0, для ЭШП -1,5-2,0, для ВДП – 2,0-3,0 и для ЭЛП – 3,0-4,0 раза. ЭЛП и ПДП имеет ограниченное применение и на всей территории СНГ работает около 5 установок.