Иванов (550688), страница 51
Текст из файла (страница 51)
Следует использовать максимальное количество возврата: литники, выпоры, бракованные отливки. В идеальном случае возврат должен составлять основную массу шихты, а добавки свежих материалов (ферросплавы, чистые металлы, лигатуры) в сумме должны компенсировать требуемый по норме расход металла Нр — — Мд+ Б, где Мд — масса обработанной детали; Бв — масса безвозвратных потерь (угар, сплеск, шлифовочная пыль). Рациональное использование металла повышает коэффициент его использования )С,ИМ = М,(Нр, 7.~.
ПЛАВКА СПЛАВОВ Для йлавки сплавов могут быть применены любые плавильные печи, отвечающие требованиям выплавки данного сплава и условиям производства. Однако особенности технологии определяют следующие специфические требования к плавильным агрегатам: работа плавильных печей должна быть согласована по времени с циклом прокаливания форм; вместимость плавильных печей должна соответствовать объему полостей одновременно заливаемых форм; для плавки и заливки специальных, в том числе пленообразующнх сплавов, следует применять вакуумные печи, обеспечивающие минимальное окисление сплава в процессе плавки и заливки, Плавка металлов и сплавов характеризуется сложными физико- химическими процессами, протекающими при высоких температурах, Процесс плавки состоит из физических преобразований исходных материалов и химических реакций, в которых участвуют составляющие сплава и флюсы, а также печные газы и футеровка печей.
Сущность этих процессов подробно изложена в работах, посвященных теории металлургических процессов и производству сплавов. Здесь приведены только важнейшие сведения об особенностях технологии плавки сплавов, широко применяемых при литье по выплавляемым моделям. В зависимости от рода футеровки сталеплавильных печей плавку стали ведут основным или кяслым процессом. Основная футеровка печей позволяет выплавлять сталь с пониженным содержанием фос- 249 фора и серы, чтб дбстнга(от йримеиеиийм активиих шлаибв б ь(1сбким содержанием извести.
Фосфор — вредный элемент в стали. Он образует фосфиды железа, вытесняет углерод из карбидов железа, придает стали свойства хладиоломкости. Реакции окисления фосфора и дефосфорации идут в расплавленном металле (гомогенная реакция) и на поверхности раздела металл — шлак (гетерогенная реакция).
В печи с основной футеровкой окись кальция связывает пятиокнсь сфора в химически устойчивое соединение — тетрафосфат кальция (СаО)4 и Р,О,1, переходящее в шлак. Сера — также вредный элемент в стали. Сульфиды железа, ие растворяясь в твердом растворе, образуют хрупкую эвтектику по границам зерен и вызывают красноломкость стали в интервале температур 800 — 1200'С. Процесс удаления серы (десульфурация стали) происходит в присутствии высокоосновного активного известкового шлака при высокой температуре. Кислая футеровка печей разрушается основным известковым шлаком, поэтому известь при кислой футеровке применяют в ограниченном количестве. Кислые шлаки тугоплавки, малоподвижны.
Удалить фосфор и серу в печах с кислой футеровкой практически невозможно. Однако сталеплавильные печи с кислой футеровкой имеют преимущества перед печами с основной футеровкой в долговечности и меньшей стоимости. Подбирая шихту с малым содержанием серы и фосфора, можно успешно вести плавку в печах с кислой футеровкой. При плавкеспециальных сталей с высоким содержанием марганца, никеля, титана, алюминия и со строго ограниченным содержанием кремния происходит насыщение сплава кремнием, восстанавливающимся из кислой футеровки, что недопустимо. При выплавке марганцовистых сплавов кислая футеровка быстро разрушается, так как закись марганца, реагируя с кремнеземом футеровки, образует легкоплавкий силикат марганца.
Алюминий и титан восстанавливают кремний из футеровки. Никелевохромовые сплавы, выплавляемые в кислой печи, загрязняются мелкодисперсными включениями кремнезема (якремнистая мутьэ), которые иногда неразличимы под микроскопом, ио, располагаясь между первичными кристаллами, сильно снижают-ударную вязкость сплава и ухудшают его пластические свойства. Поэтому такие стали и сплавы плавят в печах с основной футеровкой. В производстве литья по выплавляемым моделям сталь плавят без окисления, чаще всего методом переплава в электрических индукционных печах.
Для плавки без окисления тщательно рассчитывают шихту и составляют ее из свежего сплава и возврата или при необходимости снижения содержания углерода в стали — из 70 — 80 9о возврата и 20 — 30 % низкоуглеродистой сгали (0,1 — 0,15 % С; ~0,02 4(~ Р). Шихту расплавляют при максимальном нагреве металла. К раскислению приступают после расплавления шихты и доводки стали по химическому составу. При раскислении происходит восстановление 250 Рис. уз. Схема нидуацианной плавильной печи повышенной частоты с машинным преобра- зователем закиси железа, растворенной как в металле, так и в шлаке. Кроме того, раскислители, частично восстанавливающие легирующие элементы, находятся в шлаке в виде окислов. Восстановленные легирующие элементы вновь переходят в металл.
Устройство и работа индукционных печей повышенной частоты. Индукционные плавильные печи повышенной частоты (1000 — 2500 Гц) широко применяют в цехах литья по выплавляемым моделям. С такой частотой и работают современные установки с машинными и тиристорными преобразователями. На рнс. 7.1 приведена схема печи с машинным преобразователем. К трубчатому индуктору, охлаждаемаму протекающей внутри него водоК подводят переменчый электрический ток, кото))йй, проходя по индуктору, создает переменный магнитный поток, проничывающий футеровку печи и загруженные в тигель куски металлической шихты.
Возникающие в металле вихревые токи нагревают шихту до расплавления. Печи с машинным вращающимся преобразователем состоят из следуюших основных узлов: печи 1 с индуктором, конденсаторных батарей 2, возбудителя 3 к преобразователю повышенной частоты 4 электродвигателя б, вращающего преобразователь, злектромонтаж* ной, измерительной, блокировочной и пусковой аппаратуры (на схеме ие показаны).
Собственно печь представляет собой каркас с изолирующими про. кладками, внутри которого укреплен индуктор. Изолирующие про. кладки необходимы для того, чтобы вокруг иидуктора каркас печи не образовывал замкнутых контуров, что предотвращает утечку энергии в каркас. Тигель, расположенный внутри индуктора, набивают футе. розочкой массой по конусному металлическому шаблону. Шаблоны делают из листового желаза (сварные). Небольшие шаблоны вынимают из печи после набивки.
Шаблоны в печах большой вместимости расплавляются при первой планке. Каркас печи укреплен на станине и вращается на цапфах, вокруг сливного носка печи. Поворот печи осуществляется электротельфером, гидропривадом или червячным поворотным механизмом с помощью штурвала. И н д у к т о р печи представляет собой медную трубку в виде катушки с расчетным (по мощности установки) числом витков, По индукто(уу пропускается перемепцый Злектпический ток повышенной 2И частоты. Внутри индуктор охлаждается проточной холодной водой, ' что предохраняет его от перегрева и оплавления. Электрический ток и воду подводят к индуктору по гибким кабелям и шлангам, позволяющим осуществлять поворот печи.
Со стороны футеровки индуктор защищают, дополнительно используя огнеупорную обмазку и изоляционные листы миканита и асбеста. К о н д е н с а т о р ы монтируют в батарею. Они позволяют зна-, чительно сокращать потребную мощность преобразователя и регулировать работу печи на экономичных режимах (регулировать сов ~р так, чтобы значение его было близким к единице). Часть конденсаторов батареи можно включать в схему по мере необходимости, что позволяет регулировать мощность установки. На схеме (см. рис. 7.1) приведен вращающийся преобразователь с горизонтальной осью. В последние годы получили распространение преобразователи с вертикальной осью, а также статические (тиристорные) преобразователи с высоким КПД, отсутствием изнашиваемых деталей и т.
п. В табл. 7.2 приведены технические характеристики выпускаемых промышленностью индукционных плавильных печей для плавки стали. Футеровка индукционных печей. Углеродистые стали выплавляют, как правило, в печах с кислой футеровкой. Исходнымн материалами для кислой футеровки служит кварцит или кварцевый песок и борная кислота. Большую часть легированных, коррозионно-стойких, специаль-, ных сталей и сплавов выплавляют в печах с основной футеровкой. Ниже приведена, как пример, футеровка печи основными материалами. Кислая футеровка выполняется таким же способом. Исходными материалами для основной футеровки служат хромомагнезитовый кирпич (бой), магнезитовый кирпич (бой), заменшощий их металлургический магнезит (порошок), огнеупорная глина, жидкое стекло, барная кислота.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
