CamScanner 04-03-2023 11. 43

ПОЛУЧЕНИЕ ЛЕГИРОВАННОГО ЧУГУНА

Главной особенностью плавки легированного чугуна являет­ся введение легирующих элементов, имеющих различную спо­собность к окислению в условиях применяемого метода плавки.
Плавка низколегированных чугунов осуществляется в ваг­ранках и электропечах. Легирующие элементы можно вводить двумя способами: шихтовкой природиолегироваиными чугунами и добавкой ферросплавов. В таблице 42 приведены основные рекомендации по введению легирующих элементов.
При получении низколегированных конструкционных чугу­нов, содержащих Ст и Ni, используют природнолегированные чушковые чугуны марок ЛХН1—ЛХН10 (до 1% Ni и 2,3—3,2% Сг). Титан п медь в низколегированные чугуны вводят с при- роднолегнрованными чугунами тина БТМЛ. Например, при плавке низколегированного чугуна для гильз двигателей дуп­лекс-процессом вагранка — электропечь в ваграночной шихте
Т а б л и ц а 42 Рекомендации по введению легирующих элементов при плавке легированных чугунов

Леги­рую­щий эле­мент	Степень легирования	Легирующие добавки	Способ введения	Способ плавки	Коэффициент усвоения
1	2 3 4 5 6
Сг	Низкая Средняя и высокая Низкая Средняя и высокая Низкая Средняя и высокая Низкая	Природнолеги­рованный чугун Феррохром Природно- легированный чугун ЛXI1 Ферроникель лигатуры, ни­кель металли­ческий всех марок При родиоле- ■ гированный чугун Медь металли­ческая всех марок Природноле- гироваиный чугун	В шихту > В печь в конце плавки В шихту » » В шихту » В шихту	Вагранка, электро­печь Вагранка Электро­печь Вагранка, электро­печь Вагранка Электро­печь, вагранка Вагранка, электро­печь Электро­печь, ва­гранка Вагранка, электро­печь	0,8-0,9 0,8—0,85 0,9—0,95 0,9-0,95 0,88—0,92 0,92-0,96 0,9-0,95 0,9-0,95 0,6-0,7
Ni
Си
Т1

1	2	3
	Низкая и средняя	Ферротитан
	Низкая	Ферромолибден
Мо	и средняя
	Низкая	Алюминий ме­таллический
А1	Высокая	Алюминий ме­таллический
	Низкая	Ферро­вольфрам
W	Средняя	Ферро­вольфрам
	Низкая	Феррованадий
V	Средняя	Феррованадий

4	4 ^1	6
В печь в	Электро­	0.45—0,55
конце плав­	печь
ки или в		•
ковш В печь в	Электро­	0,92-0,97
конце плав­	печь,
ки или в ковш	•
В ковш	Электро­	0,7-0,75
	печь,	•
В печь в	вагранка Электро­	0,7—0,75
конце плав­	печь
ки или в ковш В ковш	Вагранка,	0,92—0,96
В электро­	электро­печь Электро­	0,92-0,96
печь в кон­	печь
це плавки В ковш	Электро­	0,98—0,92
В печь в	печь, вагранка Электро­	0,88—0,92
конце	печь
плавки

используют в зависимости от исходного содержания легирую­щих элементов от 7 до 10% ЛХН и БТМЛ. Жидкий чугун из вагранки переливают в электропечь, где его перегревают и, если необходимо, корректируют химсостав. Во время выдачи из печи в ковш чугун модифицируют ферросилицием. Плавка высоко­легированных чугунов имеет свои особенности, но во всех слу­чаях ее целесообразнее производить в электропечах.

5. 
   ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННОЙ
   СТАЛИ ДЛЯ ОТЛИВОК
   

Свойства стали в отливке в значительной степени зависят от технологии ее получения, определяющей содержание, состав, форму и распределение неметаллических включений. Большое влияние на качество стали оказывает содержание серы, фос­фора, кислорода, азота и водорода. Поэтому технолотя ^из™ товления должна обеспечивать минимальное содержант вр' пых примесей, наименее вредную форму неметаллических в чений и требуемую структуру. _оех
Процесс получения высококачественной стали а с 1<_а-
этапов: плавки, внепечпой обработки и термо iр<

bo
о


! A<<767/тирами и
сругими
ddijUf/KUMU


Внглечнар


Гпеииильшгл


обработка


м ок тронет fату у *ч /


Прорубка га


Плибки б


/hn/бки б


Синтсти


PU'p* U-f-p'/


хами и пы:е гахобыма


с меч ими


ческами


и/лскими


Внепечное бакуумиро


биние


инУукциин- пых дикцум- них печих


пли змеиных


печах


Рис. 78. Классификация способов улучшения качества литейных сталей.


ПГрг

чество стали в отливке зависит от качества шихты. Особенно, важно ооеспечить минимальное содержание вредных примесей в шихте при кислом процессе, так как он не дает возможности удалять из печи серу и фосфор.

Во время плавки на качество стали влияют режимы окисли­тельного периода (интенсивность и длительность кипения, со­став шлака) и восстановительного периода (его длительность, состав шлака, состав и количество раскислителей и модифика­торов).
Большие возможности для улучшения качества стали дают методы внепечной обработки, позволяющие модифицировать сталь, уменьшать содержание вредных примесей и существенно влиять на содержание, состав, форму и распределение неметал­лических включений.
Аналогичное, но более глубокое воздействие на качество- стали обеспечивают методы специальной электрометаллургии, которые широко применяются для получения высококачествен­ных стальных слитков и начинают использоваться в сталели­тейном производстве.
На рисунке 78 приведена классификация основных способов внепечной обработки и специальной электрометаллургии, при­меняемых для улучшения качества литейных сталей. Наиболее простым видом внепечной обработки является модифицирова­ние. Модифицированная углеродистая сталь приближается по свойствам к экономнолегированной, а модифицированная эко­номнолегированная — к сталям, легированным дорогими и де­фицитными добавками (Ni, Мо и т. п.) [39]. Модифицирование щелочными и щелочноземельными металлами позволяет сущест­венно улучшать свойства стали. Особенно эффективно примене­ние силицидов РЗЭ с иттрием. Введение комплексных модифи­каторов позволяет осуществлять раскисление, рафинирование и. модифицирование, так как РЗЭ имеют повышенное сродство к кислороду и сере по сравнению с основными компонентами ста­ли. На качество стали существенно влияют нитрндообразующие модификаторы. Многие модификаторы способствуют глобулиза- ции неметаллических включений. Наиболее эффективны в этом отношении кальций и РЗЭ.

6. 
   ПЛАВКА СТАЛИ В ПЛАЗМЕННЫХ ПЕЧАХ
   

Наибольшее количество стали для фасонного литья выплав­ляется в электродуговых печах. Однако они выделяют много дыма и производят шум. Этих недостатков не имеют плазмен­ные печи, которые по конструкции рабочего пространства ана­логичны дуговым, но вместо электродов в их своде установлен плазмотрон. Одно из преимуществ этих печей по сравнению с обычными дуговыми заключается в отсутствии графитовых электродов, что полностью исключает науглероживание метал­ла и позволяет выплавлять нпзкоуглеродпетые стали. Плазмен-
27 г
пая дуга горит между электродом плазмотрона и ванной рас­плавленного металла. При питании печи постоянным током ванна является анодом, а при питании трехфазным током — нулевой точкой схемы [4]. Существуют также печи комбиниро­ванного нагрева: плазменно-индукционные и топливно-плазмен­ные.
Основной особенностью плазменных печей является возмож­ность хорошей герметизации печного пространства и, следова­тельно, проведения плавки в контролируемой атмосфере. Воз­можность ведения плавки в нейтральной атмосфере позволяет использовать отходы высоколегированных сталей с практически полным усвоением легирующих присадок. На 10-тонной печи в ходе промышленных плавок достигается, например, следующее усвоение легирующих (%): 97—99 Мп, 96—98 Сг, 98—100 N1, 98—100 Мо, 60—80 Ti. Не менее важным, достоинством плаз­менных печей является существенное уменьшение загрязнения окружающей среды и повышение гигиены труда.
Однако стоимость плавки в плазменных печах выше, чем в дуговых, вследствие потребления аргона и большего расхода электроэнергии. Поэтому использование плазменных печей це­лесообразно при плавке высоколегированных сталей и сплавов, когда сокращение расхода легирующих за счет уменьшения угара и улучшения качества стали имеет решающее значение [4].
Загрузку шихты в плазменные печи производят так же, как и в сталеплавильные — через верх (для этого печи оборудуют поворотным сводом или выкатной ванной). Наличие подового электрода в печах малой емкости (до 6 т) вызывает необходи­мость обеспечения надежного электрического контакта между ним и твердой шихтой. Свод закрывают и плазмотроны вводят в печь так, чтобы между торцом сопла и шихтой установился зазор в несколько сотен миллиметров. На печь подают напря­жение, и между электродом и соплами плазмотронов зажигает­ся стартовая дуга. Затем плазмотрон перемещают в сторону шихты до тех пор, пока дуга не начинает гореть па шихту. После зажигания рабочей дуги плазмотроны отводят в рабочее поло­жение и оставляют неподвижными на время, пока печь включе­на. При оперативных отключениях печи во время плавки плаз­мотроны вновь подводят к металлу для зажигания дуги.
Металлургические процессы, происходящие в плазменной печи при плавке стали, аналогичны тем, которые происходят в дуговой, т. е. процесс идет без окисления примесей; плавка ведется форсированно, что позволяет хорошо сохранить леги­рующие элементы. Атмосфера плазменной печи содержит зна­чительное количество аргона, поэтому кислород, азот и водород из расплава могут переходить в газовую фазу, т. е. газовая фаза в данном случае является рафинирующей.