Иванов (550688), страница 53
Текст из файла (страница 53)
Их периодически осаживают в глубину ванны. Ванадий легко окисляется, поэтому его вводят в ванну за 5— 10 мин до выпуска стали в хорошо раскисленный металл. Титан окисляегся еще более интенсивно, чем ванадий. Его вводят в ванну перед выпуском стали из печи (за 2 — 3 мин). Так как титан значительно легче стали, то его для лучшего усвоения следует погружать в расплав с помощью специального «колокольчика» или шомпола, Если ферротитан предварительно подогреть и непрерывно погружать при расплавлении в стальную ванну с малым количеством шлака, то можно растворить в стали до 70 % вводимого титана.
Если этих мер не принять, усвоение титана составит всего 50 — 40 '/о, а иногда и менее. После расплавления всей шихты наводят шлак. В индукционных печах благодаря выпуклому мениску расплава, пронизываемого маГнитными силовыми линиями, шлак стекает к стенкам тигля; его время от времени добавляют, не допуская появления незащищенной шлаком поверхности металла. Шлаковый покров в индукционных печах защищает сплав от насыщения газами, снижает угар элементов и уменьшает тепловые потери. При выплавке стали в печах с кислой футеровкой чаще всего в качестве шлаковой смеси используют бой стекла. 266 При основной футеровке шлак состоит из 60 — 80 % свежеобожженной извести, 15 — 20 % магиезитового порошка и 5 — 20 % плавикового шпата.
Для высокожаропрочных никелевых сплавов применяют также шлак следующего состава: 50 % СаО, 25 % А!зО,; 18 % М80 и 7 % СаР,. Во время доводки стали в последний период плавки в состав шлака добавляют молотый кокс или электродный бой, ферросилиций или комплексные раскислители — силикокальций, боркальк.
От состава шлака зависит стойкость тигля. Высокоосновной шлак проникает в стенки футеровки и реагирует со связующим, вымывая стенки тигля. Кроме того, если шлак имеет такой состав, что при охлаждении он рассыпается на воздухе, ошлакованные стенки тигля при охлаждении печи также могут осыпаться. Поэтому часто доводку сплава ведут со шлаком меньшей основности, например: 50 % 51О.. 25 % СаО, 25 % А!зОз Общее количество шлака при плавке в индукционных печах составляет 3 % массы металлической шихты. Плавку следует вести на максимальной мощности генератора и настраивать электрический режим на резонанс (соз Ч~ ж 1). Настройку режима ведут включением конденсаторов необходимой емкости. Эта необходимая емкость в течение плавки меняется вследствие изменения магнитной проницаемости металла при его нагреве и расплавлении, а также при добавках твердой шихты. Плавление шихты заканчивают на максимальной мощности генератора, а доводку сплава по химическому составу обычно ведут на меньшей мощности.
При выплавке стали в печах вместимостью 150 — 250 кг после полного расплавления металла берут пробу для экспресс-анализа на углерод и марганец в основной печи и на углерод и кремний в кислой печи. В ожидании анализа снимают шлак, образовавшийся при плавлении, и наводят новый шлак того же состава. При плавке в печах вместимостью 10 — 50 кг зкспресс-анализ обычно не делают вследствие быстрого протекания процесса плавки. В этом случае состав шихты не корректируют, а ведут плавку точно по расчету, строго выдерживая время и электрически.режим плавки. В печах малой емкости ввиду трудности наведения шлака при очень выпуклом мениске расплава покровным шлаком обычно не пользуются.
Плавку ведут без шлака. После получения анализа, если сплав надо науглеродить, снимают шлак и на зеркало расплава засыпают мелко дробленый электродный бой или древесный уголь, после чего наводят новый шлак. В этом случае коэффициент усвоения углерода составляет 70 — 80 %. Науглероживание стали лучше вести, применяя углеродистый феррохром или чугун, а не древесный уголь или электродный бой, так как в последнем случае время плавки увеличивается.
Марганец вводят в расплав, исходя из среднего содержания его (по заданному химическому составу сплава). При хорошо отлаженной технологии плавки для экономичной работы легирующие элементы вводят в расплав с учетом усвоения на нижнем пределе химического состава. 9 и/р я. н. шклеииика 257 Во всех случаях доводку стали по составу следует проводить в печи, а не в ковше, как это иногда пытаются делать, Перед взятием пробы на химический анализ следует тщательно перемешивать ванну на всю глубину. В качестве раскислителей применяют углерод, кремний, марганец, титан (или их ферросплавы), алюминий, карбид кальция, а также комплексные раскислители: снликокальций, силикомаргаиец, алюмобарийкальций и др. При диффузионном раскислении раскислители вводят в шлак в молотом виде или в порошке (алюминий).
Раскисление углеродом идет по реакции РеО + С = Ре + СО ), Побочным веществом при раскислении углеродам является газ, а го значит, что металл не загрязняется неметаллическими соединениями. Раскисление углеродом связано и с некоторыми недостатками: возможно науглероживание сплава, диффузионный процесс раскисления углеродом длителен. Раскисление кремнием, марганцем и алюминием идет по реакциям 2РеО + Я ~е 2Ре + ЯОз,' РеО + Мп = Ре + МпО„ 2А! + ЗРеО = ЗРе + А!зОм Кремний — сильный раскислитель, но с повышением температуры его раскисляющая способность снижается. Марганец значительно слабее раскисляет сталь, чем кремний.
Одним марганцем полностью раскислить сталь нельзя. Закись марганца нерастворима в стали и переходит в шлак. С серой марганец образует более тугоплавкое соединение, чем железо. Сернистый марганец полностью переходит в шлак и металл освобождается от сернистых соединений. Для окончательного раскисления используют силикокальций (до 0,1 )о), который изменяет характер включений в стали (строчечные включения он превращает в глобулярные). Раскисление металла для больших плавок ()100 кг) можно проводить диффузионным методом, вводя в шлак молотый кокс, ферросилиций или комплексные раскислители (силикокальций, боркальк).
Шлак при этом быстро получает светную окраску. Раскислению способствует интенсивное движение металла при индукционной плавке, но используя хорошую циркуляцию металла, можно раскислять сталь и кусковыми раскислителями, что чаще делают при работе на печах малой емкости. Циркулирующие потоки металла выносят продукты раскисления иа поверхность, где окислы переходят в шлак. При диффузионном раскислении применяют различные шлаки в зависимости от химического состава стали и устройства печи. Конструкционные углеродистые стали с содержанием менее 0,3 % С 256 раскисляют под белым шлаком, средиеуглеродистые и высокоуглеродистые под карбидным шлаком, коррозионно-стойкие — под магиезиально-глиноземистым шлаком.
Перед наведением белого шлака скачивают окислительный шлак, в ванну присаживают ферромарганец из расчета на верхний предел содержания в сплаве, затем наводят высокоосновиой шлак, состоящий из 80 % извести и 20 % плавикового шпата. Количество шлака зависит от вместимости печей и составляет 2 — 3 % массы завалки для печей большой вместимости и 3 — 7 %— малой.
Для раскисления в шлаковую смесь вводят молотый кокс или древесный уголь, обладающий меньшей массой и меньше науглероживающий сталь. Углерод в шлаке раскисляет закись железа и марганца по реакциям РеО + С = Ре + СО 7; Мпо + С Мп + СО ~ . Перед раскЫлением шлак темного цвета (присутствуют окислы железа и марганца), в процессе раскисления он светлеет. Для окон-. чательного раскисления вводят дробленый 75 %-иый ферросилиций так, чтобы его частицы оставались взвешенными в шлаке и не переходили в металл. Количество ферросилиция должно быть равио количеству вводимого в шлак углерода. После окончательного раскисления шлак становится белым пенящимся.
Хороший шлак при остывании рассыпается на воздухе в порошок. Раскислеиие металла в печах малой вместимости <до 50 кг) ведут твердым раскислятелем (предпочтительно силикокальцием из расчета 0,2 — 0,3 % массы шихты). В атом случае шлак ие наводят. В процессе раскислеиия тигель закрывают железным листом из-за большого пирозффекта. Повышение качества сталей и сплавов в процессе их плавки и заливки; Ббльшую часть сталей для литья по выплавляемым моделям в металлургической промышленности выплавляют в печах с кварцевой (кислой) футеровкой. Содержание серы и фосфора в этих сталях более высокое, чем в сталях, выплавленных в печах с основной футеровкой. Эти стали загрязнены также неметаллическими включениями (сульфиды, фосфиды и др.), снижающими их механические свойства, особенно пластичность.
Для обеспечения высокой ударной вязкости высококачественных отливок содержание серы и фосфора в них должно быть ие более 0,01 %. Между тем в выпускаемых металлургической промышленностью сталях, используемых в качестве шихтовых материалов при литье по выплавляемым моделям, содержание серы и фосфора допускается до 0,025 и даже 0,05 ',4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
